Neurofeedback bij klinisch hoog risico

Identificatie van hersenafwijkingen bij patiënten met schizofrenie (SZ) in de eerste episode heeft het bewijs opgeleverd dat ziektegerelateerde afwijkingen zich vóór de psychose ontwikkelen en heeft geholpen de aandacht te verleggen naar de identificatie van een prepsychotisch, klinisch hoog risico (CHR) voor de prodromale periode van psychose. Uit een meta-analyse bleek dat CHR-individuen een verhoogd risico hebben op het ontwikkelen van een psychose van 11% na 6 maanden, 15% na 12 maanden, 20% na 24 maanden en 23% na 36 maanden8. Bovendien tonen ons werk en anderen aan dat CHR-individuen tekorten vertonen in zowel de hersenfunctie als de cognitie, vergelijkbaar met die in SZ 1,8. Deze omvatten hyperconnectiviteit in het standaardmodusnetwerk (DMN), (tussen mediale prefrontale cortex (MPFC) en posterieure cingulaire cortex (PCC)) en verminderde MPFC-dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC: onderdeel van een centraal uitvoerend netwerk (CEN)) anticorrelatie in CHR, vergelijkbaar met bevindingen gerapporteerd in SZ. Deze resultaten wijzen niet alleen op een manier waarop abnormale hersenfuncties bijdragen aan de ontwikkeling van SZ, maar motiveren ook de zoektocht naar benaderingen om het ziektetraject te veranderen. Daarom zullen we in het R61-gedeelte van de huidige aanvraag de werkzaamheid onderzoeken van mindfulness-meditatie aangevuld met real-time fMRI-neurofeedback (rt-NFB) bij het verminderen van DMN-hyperconnectiviteit en het vergroten van MPFC-DLPFC-anticorrelaties, post-NFB, vergelijkbaar met wat we hebben waargenomen bij chronische SZ, en de niveaus van glutamaat (Glu) en gammaaminoboterzuur (GABA) in MPFC, PCC en DLPFC beoordelen. In de R33 zullen we de werkzaamheid van rt-NFB testen in een grotere steekproef, en de relatie onderzoeken tussen door rt-NFB gemedieerde veranderingen in het neurale netwerk en gedragsmaatregelen (vermindering van de symptomen en verbetering van het werkgeheugen (WM)/aandachtsfunctie). We zullen ook veranderingen op cellulair niveau onderzoeken via magnetische resonantiespectroscopie (MRS) metingen van Glu en GABA om tot een uitgebreider begrip te komen van welke cellulaire verschijnselen ten grondslag liggen aan rt-NFB. Deze aanvraag bouwt voort op drie bewijsbronnen: 1. Fogarty-subsidie ​​(PI: Stone, co-PI: Niznikiewicz, Whitfield-Gabrieli) die de hyperconnectiviteit van MPFC-PCC en de correlaties ervan met SIPS-scores in CHR aantoont (zie voorlopige gegevens (PD)); 2. R21-resultaten (PI: Niznikiewicz) waaruit blijkt dat rt-NFB BOLD-activatie in de superieure temporale gyrus (STG) 13 en hyperconnectiviteit in DMN 14 in SZ kan verminderen, die op hun beurt geassocieerd waren met een vermindering van auditieve hallucinaties (AH) ; en 3. R61/33 (mPI: Niznikiewicz, Whitfield-Gabrieli)) die bevestigde dat rt-NFB DMN-connectiviteit en STG-activering in SZ met AH kan moduleren. Op basis van onze PD en de bestaande literatuur stellen we in R61 voor dat: 1) rt-NFB gericht op DMN zal leiden tot reducties van de MPFC-PCC-hyperconnectiviteit en een toename van MPFC-DLPFC-anticorrelaties. Voor R33 stellen wij voor om 1). bevestigen deze bevindingen in een grotere onafhankelijke steekproef 2) laten zien dat verbeteringen in MPFCPCC-hyperconnectiviteit en MPFC-DLPFC-anticorrelaties zullen leiden tot verbeteringen in respectievelijk klinische symptomen en cognitie; en 3) veranderingen in connectiviteit in rusttoestand (rs) zullen gerelateerd zijn aan veranderingen in Glu- en GABA-niveaus, post-rt-NFB, zoals beoordeeld door co-gelokaliseerde cellulaire en connectiviteitsveranderingen vóór versus post-rt-NFB.

R61 FASE: Overzicht: We zullen de betrokkenheid van hersendoelen demonstreren, d.w.z. de reductie van de MPFC-PCC rsconnectiviteit. We zullen 40 CHR testen, gerandomiseerd naar 1) één sessie van rt-NFB gericht op DMN (real-rt-NFB; N=20) 2) schijn-rt-NFB (N=20) (rt-NFB afgeleid van de motorcortex activatie). We zullen 20 HC testen als benchmarkvergelijkingsgroep. De vermindering van de MFC-PCC rs-connectiviteit in de echte rt-NFB-groep na rt-NFB zal het R61 GO-criterium zijn. We verzamelen ook MRS-gegevens van de MPFC, PCC en DLPFC.

Doel 1: Betrokkenheid bij hersendoelen met behulp van rt-NFB. Op basis van PD voorspellen we een vermindering van de DMN rs-connectiviteit in de echte rt-NFB-groep die rt-NFB ontvangt van de DMN-CEN, maar niet in de schijn-rt-NFB-groep. (R61 GO-criteria).

Doel 2: Meten van Glu en GABA (verkennend) in MPFC-, PCC- en DLPFC-voxels van belang (VOI). R33 FASE: Overzicht: In CHR zullen we een gerandomiseerde studie gebruiken, met een gedeeltelijk cross-over ontwerp: CHR zal worden gerandomiseerd naar echte rt-NFB (N=30), of één schijn-rt-NFB (N=30) sessie, gevolgd door een echte rt-NFB-sessie.; 30 HC's worden één keer gescand. MRS in de twee VOI's wordt vóór en na elke rt-NFB-sessie (echt of schijn) opgenomen. We zullen de R61-bevindingen repliceren en deze relateren aan klinische en cognitieve gegevens. De R33 GO-criteria (voor toekomstige studies): replicatie van R61-resultaten, significante vermindering van klinische symptomen gerelateerd aan vermindering van MPFC-PCC-connectiviteit en cognitieve verbetering gerelateerd aan toename van MPFC-DLPFC-anticorrelaties, post-rt-NFB.

Doel 1: Repliceer de R61 Doel 1: We voorspellen dat DMN-gerichte rt-NFB zal resulteren in een vermindering van de MPFC-PCC rs-connectiviteit, en dat MPFC-DLPFC de anticorrelatie alleen in de echte rt-NFB-groep zal vergroten.

Doel 2: Demonstreren van de associatie tussen DMN rs-connectiviteit en klinische veranderingen en MPFC-DLPFC anticorrelaties en cognitieve veranderingen, post-rtfMRI. We voorspellen: associaties tussen 1) reducties van MPFC-PCC-connectiviteit en reducties van SIPS-scores, en 2) toename van MPFC-DLPFC-anticorrelaties en WM/aandachtsverbeteringen alleen in de echte rt-NFB-groep (zie PD).

Doel 3: Co-lokalisatie van MRS- en fMRI-gegevens: Meet Glu en GABA in twee geselecteerde, individueel gedefinieerde VOI's (gebaseerd op rs-gegevens) voor en na rt-NFB in CHR en HC bij aanvang.

Doel 4: (verkennend) Correleer Glu/GABA (zie Doel 3 voor VOI-definities) met rs-connectiviteit en klinische en cognitieve gegevens, post-rt-NFB. Op basis van onze PD voorspellen we 1) positieve associaties tussen MPFC GABA-niveaus en MPFC-DLPFC-anticorrelaties, en verbeteringen in WM/aandacht. 2) Associaties van Glu/GABA-verhoudingen met reducties van de MPFC-PCC-connectiviteit en reducties van SIPS-scores.