Neurofeedback usando TMS como uma ferramenta de avaliação

O NeuroFeedback pode ser descrito como uma forma de Biofeedback baseado em gravações da atividade cerebral refletidas por técnicas de imagem, como fMRI em tempo real (Johnston et al, 2010), mas principalmente usando gravações de EEG do couro cabeludo (Angelakis et al., 2007). Este método baseado no paradigma clássico e operante de aprendizagem e tem sido aplicado nos últimos 40 anos como um método terapêutico para uma variedade de condições clínicas, como epilepsia, transtorno de déficit de atenção e hiperatividade e síndrome do encarceramento (Kübler et al., 2009; Vernon, Frick, & Gruzelier, 2004) e para otimizar o desempenho em indivíduos saudáveis ​​(Egner & Gruzelier, 2003). Os participantes podem experimentar sua atividade cerebral em tempo real na forma de estímulos visuais ou auditivos animados (o feedback) que variam com uma propriedade específica da atividade registrada. Ao serem reforçados para a obtenção de metas, os participantes aprendem a modular voluntariamente sua atividade cerebral. O feedback representa continuamente a atividade cerebral com um atraso mínimo, que em equipamentos modernos é da ordem de algumas dezenas de milissegundos.

sLORETA é uma proximidade de solução inversa linear, discreta, instantânea e de volume total amplamente difundida para medições eletromagnéticas cerebrais (Pascual-Marqui, Esslen, Kochi e Lehmann, 2002; Pascual-Marqui, 2002). Enquanto o EEG é uma medida de variações de potencial elétrico em uma superfície bidimensional, o sLORETA estima a densidade de corrente em um espaço tridimensional que resulta na divergência de potencial no couro cabeludo.

O biofeedback dirigido por tomografia EEG correlaciona o sinal fisiológico com um sinal de feedback contínuo; no entanto, o sinal fisiológico é definido como a densidade de corrente em uma determinada região de interesse (ROI) calculada por meio do algoritmo sLORETA. Isso permite que o sinal de feedback contínuo se torne uma função da densidade de corrente intracraniana e varie com ela.

No primeiro estudo de neurofeedback LORETA projetado para avaliar a possibilidade de usar este protocolo em indivíduos saudáveis, Condego (2004) et al registrou a densidade de corrente do córtex cingulado anterior (ACC) de seus indivíduos e forneceu feedback ao indivíduo como o tamanho de um disco apresentado na tela do computador. O tamanho maior de um disco representou uma densidade de corrente mais alta registrada no ACC do sujeito. Os sujeitos foram instruídos a aumentar o tamanho do círculo, portanto, reforçados para maior atividade ACC. Os resultados deste estudo apoiaram o efeito do protocolo de neurofeedback LORETA no desempenho do sujeito em uma tarefa de atenção sustentada.

Isso apóia o efeito do 'neurofeedback LORETA' no desempenho cognitivo, mas ainda não há evidência direta do efeito do neurofeedback LORETA na excitabilidade do próprio tecido neural. Uma dessas evidências diretas pode ser obtida pela medida TMS de pulso único da plasticidade do córtex motor.

Ros et al (2010) demonstraram o efeito do protocolo de neurofeedback unipolar na capacidade de saída do córtex motor. Em seu estudo, o eletrodo de registro foi posicionado em C3 (sistema 10-20) acima do córtex motor e os sujeitos participaram de um protocolo de neurofeedback. A plasticidade do córtex motor foi medida em ambos os hemisférios antes e depois do treino. Os resultados indicaram maior plasticidade sob o eletrodo de treinamento em comparação com antes do treino e em comparação com a localização homóloga no hemisfério oposto.

Objetivo do estudo

Neste estudo iremos investigar o efeito específico do treinamento M1 usando neurofeedback sLORETA para a excitabilidade do córtex motor em ambos os hemisférios antes e após o treinamento, em comparação com o efeito do treinamento do giro parietal superior (SPG).

Projeto Um projeto duplo cego controlado ativo, misto. O efeito diferencial do protocolo será investigado antes e após a aplicação. Além disso, a comparação será realizada entre o hemisfério treinado e o hemisfério não treinado.

Análise estatística Representado na figura 1, nosso projeto será analisado como um 2 × 2 × 2, com alvo para treinar (M1, SPG) como um entre o fator sujeito e, além disso, lado da avaliação da excitabilidade motora (Esquerda / Direita) e antes/ após o treinamento NBF como dois fatores dentro do assunto. ANOVA será calculada para o efeito de interação tripla.

Método Protocolo Os participantes serão designados aleatoriamente para o grupo de tratamento ativo rM1 (córtex motor primário direito) ou grupo de tratamento ativo rSPG (giro parietal superior direito) (ver figura 1). O experimentador programará o protocolo de treinamento para cada sujeito separadamente. O terapeuta de neurofeedback selecionará o protocolo por seu número de assunto associado. Portanto, tanto o participante quanto o terapeuta estarão cegos para a condição experimental.

Antes da primeira sessão, os princípios subjacentes do biofeedback EEG serão explicados aos participantes e eles serão gentilmente solicitados a assinar a versão de consentimento informado que pode ser encontrada no formulário de inscrição do comitê de ética.

Todas as gravações e sessões serão realizadas em uma sala confortavelmente com pouca luz e som atenuado no Centro Psiquiátrico Beer-Sheva. A iluminação e a temperatura serão mantidas constantes durante todo o experimento. Os participantes serão convidados ao laboratório para uma sessão para a conclusão de todo o protocolo de pesquisa.

A linha do tempo da sessão representada na figura 2. Inicialmente, antes do treinamento de neurofeedback (T0), os sujeitos completarão a tarefa MRT (Shepard & Metzler, 1971) depois disso, testaremos a excitabilidade do córtex motor (MEP) de ambos os hemisférios usando TMS de pulso único paradigma (descrito abaixo). Após o MEP, as linhas de base do EEG de três minutos com os olhos abertos e três minutos com os olhos fechados serão registradas. A seguir, o sujeito participará de um protocolo sLORETA-neurofeedback (descrito abaixo). Imediatamente (T1) após a sessão de neurofeedback, repetiremos as avaliações realizadas em T0 de acordo com o cronograma invertido.

Aquisição de dados eletrofisiológicos As gravações de EEG ocorrerão no início e no final do protocolo de pesquisa. Colocaremos um chapéu de EEG de 19 eletrodos na escultura dos participantes anexada a um amplificador de EEG. Todos os equipamentos e materiais que serão utilizados são aprovados para uso clínico e de pesquisa e são utilizados rotineiramente no hospital em protocolos de tratamentos variados e, portanto, podem ser considerados seguros.

Os participantes serão preparados para gravação de EEG usando uma medida da distância entre o nasion e o inion para determinar o tamanho apropriado da tampa para gravação (Electrocap, Inc; Blom & Anneveldt, 1982). A cabeça será medida e marcada antes de cada sessão para manter a consistência. As orelhas e a testa serão limpas para gravação com um gel abrasivo suave para remover qualquer óleo e sujeira da pele. Depois de colocar as tampas, cada local de eletrodo será injetado com eletrogel e preparado para que as impedâncias entre os eletrodos individuais e cada orelha sejam inferiores a 5KΩ. O treinamento será conduzido usando o sistema 10/20 padrão internacional de 19 derivações. O processo de preparação não deve levar mais de 20 minutos e não causará desconforto ao participante.

TMS, avaliação da plasticidade do córtex motor Todas as medições serão realizadas com estimulador magnético monofásico Magstim 2000 (Magstim, Whitland, Reino Unido).

Avaliaremos os parâmetros TMS de ambos os hemisférios, primeiro hemisfério direito (treinado) e depois esquerdo (não treinado), para investigar os efeitos hemisféricos do NFB.

A intensidade do limiar motor de repouso (RMT) será definida como a menor intensidade de saída do estimulador capaz de induzir MEPs de pelo menos 50 µV de amplitude pico a pico no músculo FDI em pelo menos metade das 10 tentativas.

O limiar motor ativo será definido como a intensidade necessária para evocar um MEP de cerca de 200 µV durante uma contração voluntária máxima de 5-10%.

O CSE será quantificado pela amplitude do MEP gerado por um único pulso de teste TMS. A intensidade do pulso de teste será definida para produzir amplitude média de MEP de 1 mV na linha de base (T0) e será mantida constante durante todo o experimento.

Protocolos de biofeedback EEG

Parâmetros:

Amplificador de gravação: Mitsar-EEG 201© Posicionamento de eletrodos: posicionamento de 19 eletrodos de acordo com o sistema padrão 10/20 usando tampa de EEG com eletrodos de gel rotineiramente usados ​​no hospital para avaliação de EEG e terapia de biofeedback de EEG.

ROI: M1 direito (coordenadas Talairach fixas: 34,-18, 35) SPG direito (coordenadas Talairach fixas: 24, -55, 50) Metas de frequência: Elevando a frequência hi-alpha, o limite será definido para cada assunto individualmente para o primeiro quartil de distribuição de densidade de corrente hi-alfa durante os primeiros 120 segundos da sessão de treinamento.

Estímulos visuais: Um filme emocionalmente neutro (cenas da natureza). Método de reforço: A densidade da fonte atual na ROI será covariada com a qualidade da imagem por meio de ruído visual branco que será adicionado à imagem. À medida que o participante se aproxima do limiar predefinido (ver acima), a visão torna-se mais clara. De acordo com a hipótese do neurofeedback, uma imagem mais clara em uma apresentação de vídeo reforçará a última mudança na atividade cerebral na região treinada.

Todos os procedimentos são considerados seguros e são padrão e rotineiramente usados ​​para tratamento e pesquisa com sintomas mínimos de efeitos colaterais relatados nos últimos 40 anos de aplicação desse método terapêutico.