Badanie elektroencefalograficznych predyktorów antykorelacji sieci w trybie domyślnym u zdrowych dorosłych

Choroby neuropsychiatryczne są coraz częściej rozumiane jako zaburzenia wewnętrznych, funkcjonalnych interakcji w ramach i pomiędzy rozległymi, rozproszonymi sieciami mózgowymi. Biorąc pod uwagę ostatnie postępy w akwizycji danych i analizie obliczeniowej funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI), możliwe jest teraz wiarygodne mapowanie funkcjonalnej neuroanatomii sieci mózgowych u poszczególnych osób, oferując potencjalną drogę do identyfikacji spersonalizowanych celów neuroterapeutycznych. Jednak leczenie złotego standardu (np. farmakoterapia) w obecnej praktyce psychiatrycznej nie były pierwotnie zaprojektowane w celu ukierunkowania na określone interakcje sieci mózgowych i brakuje im protokołów, które wykorzystywałyby takie dane na poziomie indywidualnym. Neurofeedback w czasie rzeczywistym – dzięki któremu pacjenci obserwują i uczą się regulować wybrane aspekty własnej aktywności mózgu – jest potencjalnym podejściem do osobistego dostosowania normalizacji niezdrowej komunikacji w sieciach mózgowych i między nimi. Jednak w celu ukierunkowania na główne sieci mózgowe, które funkcjonują nieprawidłowo w warunkach neuropsychiatrycznych, neurofeedback opiera się na fMRI, co jest kosztowną procedurą wymagającą złożonej konfiguracji i obciążenia pacjenta. Celem tego projektu jest opracowanie elektroencefalograficznego (EEG) „odcisku palca” dynamiki sieci fMRI, tak aby system neurofeedback oparty na samym EEG (elektrody umieszczone na skórze głowy) mógł być użyty do precyzyjnego ukierunkowania interakcji w sieciach mózgowych i między nimi. Ponieważ urządzenia EEG mogą być przenośne i oferować stosunkowo prostą konfigurację w elastycznych ustawieniach, badania te mogą umożliwić skalowalną formę sieciowego treningu neurofeedback, do którego pacjenci mogliby regularnie uzyskiwać dostęp. Celem 1 tego badania jest zidentyfikowanie optymalnego modelu cech EEG, które przewidują „antagonizm” sieci trybu domyślnego (DMN) opartego na fMRI u poszczególnych osób. Badacze skupiają się na tym antagonizmie DMN, ponieważ jest to główna cecha, która jest istotna dla dysfunkcji poznawczych w chorobach psychiatrycznych na poziomie transdiagnostycznym. Badacze będą gromadzić wysokiej jakości, jednoczesne dane EEG-fMRI od 24 zdrowych osób dorosłych (>100 minut pobierania próbek na uczestnika), w tym trzy warunki: (1) stan spoczynku, (2) ciągłe wykonywanie zadań i (3) ciągłe fMRI oparte na neurofeedbacku ze stanów antagonizmu DMN. Badacze zastosują metody oparte na uczeniu maszynowym, aby zidentyfikować optymalne mapowanie między komponentami sygnału EEG a antagonizmem DMN opartym na fMRI. Ponadto badacze określą, ile próbek EEG-fMRI na poziomie indywidualnym jest potrzebnych do pomyślnego przewidzenia antagonizmu DMN na podstawie EEG. Celem 2 badań jest sprawdzenie, czy markery EEG antagonizmu DMN są predyktorami fluktuacji wykonywania zadań poznawczych u poszczególnych osób. Jako takie, odkrycia mogą zaoferować walidację znaczenia behawioralnego systemu neurofeedbacku EEG, który byłby ukierunkowany na antagonizm DMN. Jeśli praca zakończy się sukcesem, prace mogą doprowadzić do opracowania dostępnego, obliczeniowego narzędzia psychiatrycznego, które będzie można przetestować w warunkach klinicznych, w których antagonizm DMN (i związane z nim funkcje poznawcze) jest zaburzony, w tym zespół nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi, depresja i schizofrenia.