脑电图生物反馈改善成人痴呆症的记忆力 (QMFFTD)

目的和意义

1. 研究的主要目标是什么 本研究的目的是评估生物反馈训练增加局部脑血流量 (CBF) 和峰值α频率 (PAF) 对认知和行为症状的疗效额颞叶痴呆（FTD）。 我们还将测量 PAF 神经反馈期间脑电图驱动的光刺激对学习更高 PAF 状态和相关临床结果的影响。
2. 研究的次要目标是什么 本研究将收集临床、神经心理学和生理变量的多样性。 例如，将在入学时进行完整的 19 通道定量脑电图 (QEEG) 评估。 脑电图功率和相干性与这种疾病的症状之间的关系可能为关于 QEEG 鉴别诊断有用性的文献做出重要贡献。

该研究的另一个目标是有助于理解神经反馈的工作原理。 例如，我们将进行测量以确定学习控制 PAF 是否涉及对与 PAF 相关的某些内部主观状态的认识。 此外，奖励信号对称为 P300 的脑电波的影响可能表明在神经反馈会议期间大部分时间发出奖励音调的重要性。 最后，我们将测量脑电生物反馈过程中血流是否发生变化以及脑电图是否受到血流生物反馈的影响。

我们提出了几种有助于理解神经反馈作用机制的测量方法。

额颞叶痴呆和大脑过度灌注 单光子发射计算机断层扫描 (SPECT) 研究表明，FTD 患者的额叶和颞叶区域的脑血流量显着减少（Miller 等人，1997 年；Read 等人，1995 年）。 CBF 减少的解剖学分布对应于神经心理缺陷的模式（McMurtray 等人，2006 年）。

毫不奇怪，FTD 患者的磁共振成像 (MRI) 和计算机断层扫描 (CT) 显示额叶和颞区萎缩（Mendez 等人，1996 年；Neary 和 Snowden，1996 年）。 然而，Spilled 等人。 (2005) 假设神经变性和痴呆主要继发于脑血流病理。 与具有最佳认知功能的老年对照相比，DSM-IV 痴呆患者在脑梗塞的数量方面与老年对照没有显着差异。 痴呆患者表现出明显更多的白质病变 (p=.028) 和脑脊液 (CSF; p=.016)，但脑血流减少的影响最大 (p

血流在痴呆症中的核心作用的另一个论点是，阿尔茨海默病脑损伤患者（MRI 信号高信号区域）每毫升/分钟的氧气提取量增加。 也就是说，血液供应而不是需求似乎是问题所在。 如果血流减少继发于组织损伤，则预计氧气提取不会改变（Spilt 等人，2005 年；Yamaji 等人，1997 年）。

FTD 患者的正电子发射断层扫描 (PET) 成像显示额叶和前颞叶以及扣带回、脑岛、钩回和皮质下结构的葡萄糖代谢降低（Jeong 等人，2005 年；Garraux 等人，1999 年） ; Ishi 等人，1998 年）。 格里默​​等人。 (2003) 对 10 名诊断为 FTD 的患者进行了纵向研究。 在初步评估中，与对照组相比，FTD 患者在额叶皮质区、尾状核和丘脑的代谢活动减少。 在 1-2 年的随访中，在眶额皮质和皮质下结构中观察到原始缺陷的显着进展。

鉴于大量证据表明痴呆和 FTD 尤其与脑血流量减少有关，我们假设训练 FTD 患者增加脑血流量将减轻 FTD 症状并减缓疾病的进展。

最近的研究表明，个人可以通过生物反馈学会增加 CBF。 柳等人。 (2006) 表明，参与者在听音乐时给予听觉皮层的 fMRI 活动反馈能够显着增加平均血氧以及重要体素的数量。 另一项研究（deCharms 等人，2005 年）训练参与者改变头端前扣带回 (RACG) 中的 fMRI 活动，该区域与痛觉有关。 控制条件包括假反馈或来自不同大脑区域的反馈。 当施加有害的热刺激时，参与者在接受减少 RACG 活动的训练时痛觉下降，而在接受增加 RACG 活动的训练时痛觉增加。 在研究的另一个阶段，八名慢性疼痛患者报告在同一区域进行下行 fMRI 训练后疼痛减轻。

fMRI 每次治疗的费用超过 1000 美元，这使得大多数患者无法承受这种形式的治疗。 然而，使用含氧血红蛋白对红光和红外光的折射特性的相对便宜的设备，可以为最外层 1.5 厘米的大脑皮层提供 CBF 神经反馈（Toomim 等人，2004 年）。 光源通过头带连接到头皮（通常在前额），距离红外传感器 3 厘米，红外传感器检测含氧血液的相对吸收。 这个过程被称为脑血图或 HEG。 Toomim 等人。 (2004) 表明，十个疗程改善了 28 名不同精神病理学患者在注意力变量测试 (TOVA) 上的冲动分数。 Carmen (2004) 为 100 名偏头痛患者提供了额叶 HEG，发现完成至少六次疗程的患者中有 90% 报告偏头痛症状有显着改善。 在一个案例研究中，Mize (2004) 报告说，一名患有 ADHD 的儿童在 IVA 上表现出显着改善，这种改善持续到 18 个月的随访中。

额颞叶痴呆和峰值阿尔法频率

健康成人的 PAF 平均为 10-11 赫兹。 较高的 PAF 与较高的记忆力 (Klimesch, 1997)、阅读能力 (Suldo, 2000)、词汇量和反应控制 (Angelakis 等人, 2004a) 有关。 在一系列认知任务之后，与正常对照组相比，创伤性脑损伤患者的 PAF 有所减少，但与任务期间或基线条件下的对照组相比仅微弱或无显着降低。 因此，Angelakis 等人。 (2004b) 认为 PAF 既是认知准备的特征又是状态标记。 Passant 等人 (2005)，Chan 等人。 (2004) 和 Yenner 等人。 (1996) 都观察到 FTD 患者的 PAF 减少。

我们假设脑电图生物反馈奖励更高的 PAF 将导致 FTD 患者症状的改善。 在 EEG 生物反馈或神经反馈中，个人的实时 EEG 以视觉或听觉信号的形式连续呈现，并奖励所需的变化。 最近的一项双盲对照研究（Angelakis 等人，2007 年）表明，奖励增加的 PAF 的神经反馈改善了正常老年人的认知处理速度和执行功能。

神经反馈作为治疗注意力缺陷多动障碍 (ADHD)、癫痫、焦虑症和成瘾性疾病的疗效已得到证实。 其他疾病，如精神分裂症、抑郁症、学习障碍 (LD) 和创伤性脑损伤正在作为神经反馈疗法的候选对象进行研究 (Monastra, 2003)。

额颞叶痴呆和脑电图驱动的 AVS

与 EEG 神经反馈一样，依赖 EEG 的听觉和视觉刺激 (AVS) 已显示出通过修改 PAF 改善认知功能的希望。 大量研究表明，有节奏的 AVS 可以诱发与刺激频率相对应的 EEG 节律 (Frederick et al., 2004)。 Russell (1997) 报告了一项研究，其中 LD 和 ADHD 儿童的持续变化的 PAF 被用作信号，以 30 秒的间隔，持续 20 分钟的时间间隔，交替产生高于 PAF 5% 和低于 PAF 5% 的 AVS。 虽然这项研究的理论目的是提高 PAF 的灵活性（而不是改变平均频率），但它表明治疗 PAF 可以有效治疗认知功能障碍。 这些孩子在认知和行为测量方面表现出显着的进步，并持续到 16 个月的随访。

我们假设在 PAF 增强神经反馈（其中奖励以听觉音调呈现，闭眼）期间并发脑电图驱动的光刺激将增加 PAF 增强的学习率，并且与单独的 PAF 神经反馈相比具有更高的治疗效果。 除了有助于诱导更高的 PAF 之外，有节奏的光刺激还具有通过在整个大脑中诱导重复的激活波来增加 CBF 的好处。 因此，它也可以增强上文第一部分中描述的 HEG 培训的效果。

了解神经反馈的作用机制可能会导致更精细的治疗方法和更高的疗效。 我们提出了三种测量方法，有助于更好地理解神经反馈的工作原理。

1. EEG 神经反馈的一个常见做法是调整奖励信号，以便客户大部分时间都在使用奖励音调。 这被认为可以提高积极性和依从性，但可能还有其他原因。 当奖励音消失时，这相当于需要改变行为的罕见事件。 这种情况类似于许多研究的设计，这些研究表明，预期刺激的缺失会在 EEG 中引起正偏转，称为 P300 波。 P300 与方向反射有关，并且与背景 EEG 节律的相位重置有关。 如果观察到奖励音偏移期间的 P300 大于奖励音开始期间的 P300，这表明大脑会通过破坏和重置正在进行的 EEG 活动的电信号来响应奖励的损失。 这将为提供频繁奖励的传统临床智慧提供独立的生理支持。
2. 一些理论家认为，神经反馈的功效取决于与疾病相关的异常生理（例如 PAF 或 CBF）的正常化（Duff，2004）。 其他人 (Othmer, Othmer and Kaiser, 1999) 认为神经反馈的功效源于大脑对训练引起的大脑状态改变的适应性反应。 该模型类似于解释抗抑郁药功效的模型，并且可以解释在数周和数月的训练中进行多次训练的重要性。 因此，我们将测量临床和神经心理学测试变量的变化是否与 PAF 和 CBF（每次会话的平均值和方差）的变化相关。 本研究中生理和心理变量之间的关系（或缺乏关系）将有助于该领域对神经反馈如何工作的理解。
3. 对支持 EEG 生物反馈的 HEG 训练提出的批评是，血流变化通常继发于神经元活动产生的代谢需求。 因此，尚不清楚 HEG 反馈是否正在训练非特异性 EEG 激活，或者是否涉及其他机制。 我们建议测量与 HEG 训练站点相邻的 EEG，以确定 HEG 变化是否与 EEG 激活相关（增强的 14-21 Hz 和降低的 4-7 Hz 振幅，或增加的 PAF）。 观察 HEG 血流强度测量值在 PAF 训练期间是否增加也很有趣。