Neurofeedback-trening av alfa-bånd-koherens etter hjerneslag

Bakgrunn: Teknologien for hjerne-datamaskin-grensesnitt (BCI) muliggjør overvåking av hjerneaktivitet og generering av sanntidsutdata om spesifikke endringer i aktivitetsmønstre. Den registrerte personen mottar en tilbakemelding om den nevrale aktiviteten knyttet til hans/hennes innsats og kan dermed lære å frivillig modulere hjerneaktivitet. Det er akkumulerende bevis for at trening av motoriske cortex-aktiveringer med hjerne-datamaskin-grensesnittsystemer kan forbedre utvinningen hos slagpasienter. Her foreslår vi en ny tilnærming som trener hviletilstandskorrelater av motorisk ytelse i stedet for aktiveringer relatert til bevegelser. Tidligere studier har vist at jo flere alfaoscillasjoner i hviletilstand i den motoriske cortex er koherent med resten av hjernen, jo bedre presterer slagpasienter i motoriske oppgaver. Videre har observasjonsstudier antydet at trening av alfa-bånd-koherens i den motoriske cortex med neurofeedback har gunstige effekter på motorisk ytelse.

Mål: Denne randomiserte kontrollerte studien tar sikte på å teste nytten av å trene funksjonell tilkobling mellom den motoriske cortex og resten av hjernen med et hjerne-datamaskin-grensesnitt hos pasienter med kronisk hjerneslag. Vi antok at denne nettverksvarianten av nevrofeedback-trening vil føre til region- og frekvensspesifikke økninger i funksjonell tilkobling og til en forbedret funksjon av den berørte øvre ekstremitet.

Metoder: 10 pasienter med kronisk hjerneslag og signifikant ensidig underskudd av motorisk funksjon i øvre ekstremiteter vil utføre to perioder med nevrofeedback-trening i et randomisert cross-over-design. I løpet av en periode skal de trene alfa-bånd-koherens mellom intakte områder rundt den berørte motoriske cortex og resten av hjernen. I en kontrollperiode vil de trene alfa-bånd-koherens mellom en kontrollregion som ikke er direkte relatert til motorisk funksjon (den mediale prefrontale cortex i den friske halvkule) og resten av hjernen. I hver periode vil det gjennomføres to treningsøkter per uke i 4 uker. Periodene er adskilt med minst 4 uker. Oscillasjoner i hjernen vil bli rekonstruert fra 128 EEG-kanaler ved hjelp av et adaptivt romlig filter og koherensen mellom målområdet og resten av hjernen vil bli beregnet i sanntid. Koherensstørrelsen vil vises i form av en markør på en dataskjerm.

Betydning: Denne studien kan gi kausale bevis for en rolle funksjonell tilkobling i motorisk læring og kan føre til nye strategier for rehabilitering.