Summary
Aqui apresentamos um método para a formação de pessoas para controlar uma área do cérebro envolvida na ansiedade de contaminação e para sondar a relação entre a ansiedade de contaminação e os padrões de conectividade do cérebro.
Abstract
Nós apresentamos um método para assuntos de treinamento para controlar a atividade em uma região do córtex orbitofrontal seus associados com a ansiedade de contaminação usando biofeedback em tempo real de ressonância magnética funcional (rt-fMRI) de dados. Aumento da atividade da região é visto em relação com a ansiedade de contaminação tanto em indivíduos de controle 1 e em indivíduos com transtorno obsessivo-compulsivo (TOC), 2 uma doença relativamente comum e, muitas vezes debilitante psychiatric que envolve ansiedade contaminação. Apesar de muitas regiões do cérebro têm sido implicados no TOC, anormalidades no córtex orbitofrontal (OFC) é um dos achados mais consistentes. 3, 4 Além disso, a hiperatividade na OFC foi encontrado para correlacionar com a gravidade dos sintomas do TOC 5 e diminui em hiperatividade em Nesta região foram relatados para correlacionar com a severidade dos sintomas diminuiu. 6 Por isso, a capacidade de controlar esta área do cérebro pode se traduzir em clmelhorias inical em sintomas obsessivo-compulsivos incluindo a ansiedade de contaminação. Biofeedback de rt-fMRI de dados é uma nova técnica na qual o padrão temporal de atividade em uma região específica (ou associado a um padrão específico distribuídos de atividade cerebral) no cérebro de um sujeito é fornecido como um sinal de retorno ao tema. Relatórios recentes indicam que as pessoas são capazes de desenvolver o controle sobre a atividade de áreas específicas do cérebro quando fornecido com rt-fMRI biofeedback. 7-12 Em particular, vários estudos utilizando esta técnica para atingir áreas do cérebro envolvidas no processamento da emoção têm relatado sucesso em disciplinas de formação para controlar estas regiões. 13-18 Em vários casos, rt-fMRI treinamento de biofeedback tem sido relatado para induzir alterações cognitivas, emocionais ou clínicos em pacientes. 8, 9, 13, 19 Aqui nós ilustrar esta técnica, aplicada ao tratamento de ansiedade de contaminação em indivíduos saudáveis. Esta intervenção biofeedback será um valioso basic ferramenta de pesquisa: ela permite que os pesquisadores para perturbar o funcionamento do cérebro, medir as mudanças resultantes na dinâmica cerebral e relacionar as mudanças na ansiedade de contaminação ou outras medidas comportamentais. Além disso, o estabelecimento de este método serve como um primeiro passo para a investigação de fMRI baseados em biofeedback como uma intervenção terapêutica para o TOC. Dado que cerca de um quarto dos pacientes com TOC recebem poucos benefícios das formas de tratamento atualmente disponíveis, 20-22 e que aqueles que se beneficiam raramente se recuperam completamente, novas abordagens para o tratamento desta população são urgentemente necessários.
Protocol
1. Desenvolvimento de estímulo
Desenvolvimento de estímulo extensa é necessária. Imagens relacionadas com a contaminação e neutro devem ser recolhidos e pilotou para garantir a ansiedade induzida por esses estímulos é equilibrada entre provocação e condições significativamente maior nas condições de provocação do que nas condições neutras Mais especificamente, os seguintes quatro conjuntos de estímulos são necessários.:
- Estímulos Localizer: 300 imagens relacionadas a contaminação e 300 imagens neutras são usados para localizar a região do córtex orbitofrontal (OFC) envolvidos na ansiedade de contaminação. Estes devem ser pilotado para garantir que as imagens relacionadas a contaminação provocar ansiedade contaminação significativamente mais do que as imagens neutras (com base no auto-relato). É importante que isto é verdade para todas as disciplinas-piloto, e não apenas em todo o grupo como um todo, como a região alvo da OFC devem estar localizados em cada disciplina com estes estímulos.
- BIOFestímulos eedback: dois conjuntos de correspondência de estímulos devem ser desenvolvidas, cada uma envolvendo três tipos de estímulos. Em cada conjunto de 18 estímulos provocativos são necessários para aumentar a blocos de 18 estímulos provocativos são necessárias para blocos de diminuir, e 24 estímulos neutros são necessários para os blocos neutro. Um conjunto é para a sessão de biofeedback primeiro eo segundo conjunto é para a sessão de biofeedback segundo. Dados piloto devem ser recolhidos no auto-relato de experiência assuntos ansiedade ao ver esses estímulos para garantir que há um efeito principal do tipo (relacionada à diferença entre o provocador eo estímulos neutros), mas nenhum efeito principal do conjunto ou digite-a- conjunto de interação.
- Estímulos controle de tarefa: quatro conjuntos de estímulo correspondente deve ser desenvolvida, cada qual incluindo seis estímulos provocativos para os blocos de aumentar, 6 estímulos provocativos para os blocos de queda, e 8 estímulos neutros. Esses quatro jogos são para as corridas de controle de tarefas que são realizadas no início e término de cada uma das duas sessões de biofeedback. Dados piloto devem ser recolhidos no auto-relato de experiência assuntos ansiedade ao ver esses estímulos para garantir que há um efeito principal de tipo (relacionada à diferença entre o provocador eo estímulos neutros), mas nenhum efeito principal de definir ou tipo de -set interação.
- Estímulos avaliação de sessão: 3 sets estímulo correspondente deve ser desenvolvida, cada qual incluindo 25 imagens contaminação. Dados piloto devem ser recolhidos para garantir que não haja efeito de conjunto sobre a ansiedade experimentada em resposta a essas imagens.
Os estímulos utilizados por nosso grupo incluem imagens do Maudsley Sintoma Obsessivo Compulsivo Set 23 ea International Affective Picture System 24, bem como fotografias levamos nós mesmos, adquiridos a partir de imagens do Google, e comprado de Bigstockphoto.com , gettyimages.com , flickr. com , ehoto.com "> iStockphoto.com.
2. Recrutamento
Os assuntos são selecionados para identificar indivíduos saudáveis que podem participar de ressonância magnética e que relatam altos níveis de ansiedade de contaminação e um desejo de aprender a controlar essa ansiedade. Em particular, como parte do processo de triagem, os indivíduos completar o Inventário Pádua-Washington University Slate Revisão (PI-WSUR) 25 e somente aqueles com uma pontuação de 8 ou superior no obsessões e compulsões lavar Subescala estão incluídos no estudo. Para cada sujeito que recebe biofeedback verdade, um outro assunto combinados em idade e sexo é recrutado para receber farsa biofeedback. Antes da participação, todos os indivíduos devem dar seu consentimento, de acordo com um protocolo aprovado pelo programa de proteção institucional humanos (na Universidade de Yale, este é o Programa de Proteção Pesquisa com Seres Humanos).
3. Protocolo
<class = p "jove_content"> O objetivo do protocolo de biofeedback é treinar indivíduos para desenvolver maior controle sobre o nível de atividade neural em uma região de seu córtex orbitofrontal (OFC) relacionado à ansiedade de contaminação, de modo que, quando eles são expostos à contaminação estímulos relacionados, podem aumentar ou diminuir a atividade neural nessa região como quiserem. Nossa hipótese é que um maior controle sobre essa área do cérebro dará assuntos maior controle sobre sua ansiedade de contaminação relacionados. Essa capacidade, para controlar conscientemente o nível de atividade neural no OFC, é avaliado com base em se os sujeitos são capazes de aumentar e diminuir o sinal medido a partir desta área do cérebro quando elas são cued para aumentar e diminuir a atividade durante uma sessão de imagens funcionais.Temas vêm em em quatro dias separados, prevista em cerca de metade da semana de intervalo, de modo que todo o estudo leva duas semanas para ser concluído. O fluxograma para o protocolo é mostrado na Figura 1.
Figura 1. Fluxograma do protocolo. Dia 1 é mostrado azul, 2 º dia no vermelho, Dia 3 em 4 verde e Day em laranja. Embora não explicitamente mencionadas, cada sessão MR também inclui a coleta de dados anatômicos nos locais mesma fatia que os dados funcionais e as sessões de biofeedback MR incluem a cobrança de uma "varredura de referência funcional" usado para registrar a região de destino para o espaço funcional de essa sessão.
3,1 Dia 1
- Assuntos participar de uma sessão de ressonância magnética uma hora de imagens (MR) em um scanner de 1,5 T Seimens Sonata. Em cada sessão de varredura, antes da digitalização começa, o display visual é verificado para garantir que ele cai inteiramente no campo de visão do assunto e parece bem focado para eles.
No dia 1, os seguintes dados são coletados:- A im alta resolução estruturalidade usando uma magnetização preparada rápida gradiente echo seqüência (MPRAGE)
- T1 anatômicas no mesmo 31 locais fatia como os dados funcionais
- Duas corridas de descanso estado dos dados funcionais, cada uma envolvendo a coleção de 152 volumes (dois primeiros descartados). Um T2 *- sensíveis gradiente lembrou único tiro seqüência de pulsos de eco-planar é utilizado para aquisição de dados funcionais ALL (TE = 30ms, FA = 80, TR = 2000ms Bandwidth = 2604, 200 milímetros campo de visão para 3,1 * 3,1 * 3,1 milímetros 3 voxels isotrópicos, 31 axial oblíqua, AC-PC fatias alinhadas abrangendo todas as OFC e maior parte do cérebro acima). Esta seqüência é otimizado para o sinal no córtex órbito-frontal, reduzindo o TE ideal de 45ms a 30ms e reduzindo a espessura de corte de 3,1 milímetros sendo que ambos reduzem intravoxel defasagem com apenas uma leve diminuição na sensibilidade BOLD. A maior largura de banda também é usado para reduzir a distorção geométrica ao longo da fase de codificação direção.
- Três locaisizer funciona de dados funcionais, cada uma envolvendo a coleção de 202 volumes (dois primeiros descartados), na qual os suplentes assunto entre a exibição de intensa contaminação relacionada com as imagens e ver as imagens neutras em 40 intervalos. Essas corridas localizer são usados para localizar a região do OFC ativados pela ansiedade de contaminação
- Após a 1 Dia da sessão MR imaging, os indivíduos se encontrar com um psicólogo clínico que tenha experiência em transtornos de ansiedade para a Sessão de Desenvolvimento Reavaliação Estratégia. O objectivo desta sessão é desenvolver uma estratégia individualizada cognitiva para o sujeito que lhes fornece algum controle sobre a atividade inicial em seu córtex orbitofrontal. Cenários que podem provocar ansiedade de contaminação são discutidos eo psicólogo ajuda o sujeito desenvolver abordagens para reduzir a sua ansiedade em tais situações. Isso pode envolver a reavaliar o risco percebido de contaminação, ou, se eles estão predispostos a religious pensamentos ou estratégias de meditação, uma abordagem ou uma fé baseada no que eles "let go" da sua ansiedade pode ser discutida. O objectivo desta sessão é identificar uma ou mais estratégias reavaliação que o sujeito se sente é provável que sejam eficazes na redução da sua ansiedade de contaminação através de uma variedade de situações. Uma vez que eles se sintam confiantes de que as estratégias eficazes reavaliação foram identificados, eles serão instruídos a julgar os estratégias para reduzir a atividade em suas OFC durante a sessão de biofeedback. Por outro lado, para aumentar a atividade no OFC, eles serão instruídos a tentar pensar sobre as possíveis conseqüências de entrar em contato com os objetos contaminados e permitir-se sentir ansiedade sobre isso sem envolver quaisquer estratégias reavaliação. Devemos ressaltar aqui que essas estratégias para aumentar / diminuir a atividade OFC destinam-se apenas para fornecer alguma capacidade inicial, limitado a controlar o OFC. Durante as sessões de biofeedback assunto,s terão a oportunidade de experimentar com as suas estratégias cognitivas e receber feedback directo sobre o que é mais eficaz, permitindo-lhes desenvolver um controle crescente sobre o OFC. Durante esta sessão, o psicólogo clínico também avalia se o sujeito tem sub-clínicos de ansiedade contaminação que afeta-los no cotidiano da vida se não, eles são removidos do estudo.
- Os dados coletados na roda localizer são analisados após a sessão de digitalização dia 1, mas antes da sessão de dia 2, utilizando uma análise GLM com um regressor tarefa calculado usando um vetor que é um durante períodos de tempo quando o assunto estava vendo imagens contaminação e zero durante os períodos de tempo restante convolvidos com uma função de resposta hemodinâmica canônica. A estatística t associada ao coeficiente de regressão em cada voxel é calculado e os TMAP resultante é suavizadas por meio de seis milímetros de largura total na metade Kernel gaussiano máximo. O resultado mostra t-mapas quais regiões do cérebro eram mais ativos quando o assunto visto contaminação relacionados com imagens do que quando eles viram as imagens neutras. O top 30 pixels nesse t-mapa localizado dentro do OFC ou adjacente região frontal polar (mais especificamente, em áreas de Brodmann 10,11 ou 47) são selecionados para representar região que sujeito alvo da OFC para seus scans biofeedback upcoming. Assim, a lateralidade da região-alvo varia de acordo com os padrões do sujeito ativação. Esta região é então traduzido a partir do espaço funcional no espaço anatômico através de um registro rígido com interpolação vizinho mais próximo. A região de controle também é definido para incluir toda a matéria branca no cérebro e é traduzido para o mesmo espaço do cérebro MNI. Estas duas regiões será utilizado pelo programa de análise em tempo real durante a sessão de biofeedback Dia 2.
3,2 Dia 2
- Primeiros temas participar de uma sessão de avaliação fora do ímã.
- Assuntos, em seguida, participar de uma sessão de biofeedback 1,5 hora em tempo real fMRI.
- A sessão começa com a coleta de anatomia axial (T1-weighted) imagens nos locais mesma fatia que os dados funcionais.
- Em seguida, uma análise funcional de referência é coletada. Este curto prazo funcional de doze volumes são coletados, o quinto dos quais é mantida eo restante descartado.
- As duas regiões de interesse, a region da OFC o assunto é ativado quando vê imagens como a contaminação identificados com base do localizador corre do dia 1 (ver 3.1.3) e na região controle de substância branca, estão traduzidos para o espaço funcional da sessão atual através de uma concatenação de duas inscrições rígida . Os mapas de registo primeiro das regiões do espaço anatômico do Dia 1 para o espaço anatômico do Dia 2. Os mapas de registo segundo as regiões do espaço anatômico do dia 2 para o espaço do "funcional de referência" scan do Dia 2. Uma vez que estas duas regiões foram traduzidos para o espaço funcional da sessão de digitalização atual, o biofeedback pode começar.
- Enquanto que as regiões estão sendo registrados, existem duas execuções funcionais coletados (132 volumes coletados para cada corrida, os dois primeiros descartado para permitir que o campo para chegar a um estado estacionário) que são referidos como tarefa de controle é executado. Essas corridas não envolvem biofeedback, mas são usados para avaliar a capacidade dos sujeitos para concontrole de atividade dentro de sua região de interesse OFC quando expostos à contaminação relacionada com as imagens. No lado esquerdo da tela, os indivíduos ver uma seta vermelha que aponta para cima, uma seta azul que aponta para baixo, ou uma seta branca que aponta para a frente para a direita. À direita desta seta é uma imagem grande, que é a contaminação relacionados quando a seta aponta para cima ou para baixo, e neutro quando ele aponta para a frente. Indivíduo é orientado a tentar aumentar a atividade em suas OFC quando a seta aponta para cima, para tentar diminuir a atividade em suas OFC quando se aponta para baixo, e simplesmente relaxar quando a seta aponta para a direita. A seta e imagem mudam a cada 26 segundos, alternando entre as três condições. Dado o nosso interesse em examinar o comportamento do cérebro-correlações entre os indivíduos (como as correlações entre as mudanças no controle sobre a área do cérebro e as mudanças na ansiedade de contaminação durante as sessões de avaliação), queremos que todos os assuntos a serem expostos às seqüências mesmo bloco. Portanto, a ordem deblocos não é contrabalançada entre os indivíduos em ambos o controle é executado ou o biofeedback é executado. Em vez disso dois tipos de execução são usados em alternância para todos os sujeitos. Na primeira corrida, a ordem é descansar bloco-up-down-resto-up-down-resto-up-down resto. Na segunda corrida, é resto-down-up-resto-down-up-resto-down-up resto. Assim, em uma corrida, até precede a baixo, e no próximo, precede baixo para cima.
- Depois que a tarefa de controle é executado, e quando a região-alvo e região controle foram registrados para o espaço atual funcional, seis rodadas biofeedback (ou farsa biofeedback é executado, dependendo do assunto) são conduzidas (132 volumes coletados para cada corrida, os dois primeiros e últimos dois descartados).
Biofeedback é executado: Essas corridas são usados para treinar indivíduos para controlar a atividade em seu ROI OFC. Eles são semelhantes aos da tarefa de controlo é executado, exceto que os indivíduos recebem feedback na parte inferior da tela sobre o seu sucesso em controlar a área do cérebro. Mais especificaçõeslly, na parte inferior da tela, os sujeitos são fornecidos com uma representação gráfica da atividade em sua região OFC como ela muda ao longo do tempo em toda a tiragem. Indivíduos são instruídos para tentar aumentar a atividade no OFC quando a cor da linha é vermelha, e para diminuir a atividade nesta região, quando a cor da linha fica azul, e para descansar quando se é branco. O gráfico de linha é apresentada a seguir uma imagem que muda para cada aumento / diminuição / bloco de descanso e está relacionada com a contaminação durante o aumento e blocos de diminuir, e neutro durante os blocos de descanso. Como na tarefa de controle é executado, há também um código de cores seta à esquerda da imagem, indicando a tarefa atual (aumentar / diminuir / descanso). Indivíduos são instruídos para experimentar as estratégias discutidas na sua Sessão de Desenvolvimento Estratégia de Reavaliação, mas também a sentir-se livre para experimentar com os outros, e utilizar o biofeedback como uma ferramenta para avaliar o que funciona melhor. Além disso, para incentivar a experimentação de novas estratégias, é ênfase a ized a todos os assuntos que o seu desempenho no controle da OFC não serão avaliados durante as corridas biofeedback, apenas durante a tarefa de controle é executado em que não biofeedback é apresentado. Os sujeitos são informados de que há um atraso de 6-8 segundos entre mudanças na atividade cerebral em sua área alvo e alterações no gráfico de linhas, devido à lenta resposta do fluxo sanguíneo e atrasos de processamento. Também é recomendado a indivíduos que não devem mudar as estratégias dentro de um bloco como o atraso no tempo de curso faz avaliar o sucesso de cada estratégia difícil quando as estratégias são alteradas muito rapidamente.
O sistema de fMRI em tempo real usado para fornecer feedback durante o biofeedback é executado é ilustrada na Figura 2. A rotina de reconstrução especial foi escrito que salva uma cópia de cada fatia de dados, já que é coletado, para o diretório no sistema de reconstrução de imagem que seja acessível para o processamento de imagem através da conexão de rede local. Um módulo de BioImage Suite (href = "http://www.bioimagesuite.org"> www.bioimagesuite.org) em execução no computador de Processamento de Imagem enquetes nesse diretório e lê em cada fatia como ela aparece. Quando um volume inteiro já chegou, é registrado o scan de referência funcional (para ajustar o movimento) e do nível de sinal média na região OFC-alvo, bem como na região importa controle branco, são computados e saída via porta serial para a estímulo / Feedback computador. Um programa Matlab ( www.mathworks.com ) em execução no computador de estímulo / Feedback recebe os dados e normaliza o nível de atividade OFC para se ajustar à deriva e flutuações do cérebro inteiro utilizando a fórmula introduzida pela deCharms e colegas. 8 Mais especificamente, para cada volume dos dados coletados, a mudança de sinal por cento da média em execução é calculado para ambos os ROIs importa a OFC e branco e que a diferença nessas duas medidas é computada. Este valor é plotado como um gráfico de linha ao longo do tempo na bottom do display visual.
Figura 2. Esquemático do sistema de fMRI em tempo real. O Sistema de Reconstrução da imagem processa os dados de MR, uma vez que é coletado, e cria uma imagem de cada fatia que está escrito em um arquivo. Estas imagens são recuperadas por fatia do Computador Processamento de Imagem via LAN e processados em tempo real usando BioImage Suite. ROI nível de atividade é então enviada para o computador de estímulo / Feedback, onde é recebido por um programa Matlab que cria a apresentação visual, incluindo uma parcela de atividade OFC normalizado ao longo do tempo para o assunto.
Sham biofeedback: Essas corridas proporcionar uma condição de controle com o qual comparar o biofeedback. Sham biofeedback é executado será idêntico ao do biofeedback é executado, exceto que os indivíduos vão ver ao longo do tempo de atividade no OFC de um anterior, execute idade e sexo compatíveis biofeedback sujeito. Na medida em que o previonos sujeitos foi capaz de controlar a atividade no OFC durante suas corridas biofeedback, o tema atual parecem ser igualmente bem sucedida durante a sua corre biofeedback farsa, resultando em impressões semelhantes de sucesso vivenciada pelos sujeitos nas duas condições. Dado que a experiência de sucesso (em controlar esta região) podem influenciar a motivação assunto, e assim, indiretamente, influenciar o grau em que eles aprendem controle sobre o OFC, é importante manter este o mais consistente possível. - Finalmente, duas pistas de mais uma tarefa de controle são coletados.
3,3 Dia 3: Idêntico ao 2 º dia, mas utilizando separado (combinado) conjuntos de estímulos.
Dia 4 3,4
- Assuntos participar de uma sessão de avaliação final (como em 3.2.1).
- Assuntos participar de um 1 hora final da sessão MR imaging em que descansar estado de conectividade de dados funcional é coletado. 4. Debriefing de Assuntos Sham
- A mudança na ansiedade experiente quando o assunto vistas imagens relacionadas com a contaminação na Sessão de Avaliação passado em comparação com a primeira sessão de avaliação. Note-se que as imagens específicos mostrados são diferentes entre as sessões de avaliação (para evitar a habituação), mas são combinados (como foi confirmado com o teste-piloto), o nível de ansiedade que normalmente induzem. A pontuação ansiedade significa auto-relato da primeira sessão de avaliação será subtraído do placar ansiedade significa auto-relato da final comoliação Sessão para produzir uma estimativa da mudança na ansiedade de cada sujeito. Um assunto dentro teste t comparando escores auto-relatados ansiedade é usado para determinar se qualquer assunto mostrou uma redução significativa da ansiedade na Sessão de avaliação final em relação à sessão de avaliação inicial.
- A mudança de controle sobre a região alvo OFC experiente nesse assunto durante a intervenção. Controle sobre a região é calculado com base na tarefa de controle é executado no início e no final de cada sessão de biofeedback. Para cada execução da tarefa de controle, uma análise GLM é conduzida através de dois regressores: uma para o "aumento" blocos e uma para a "diminuir" os blocos, cada um dos quais é calculado tomando um vector que é codificado 1 durante o período da tarefa apropriada e zero em todos os pontos outra vez convolvidos com uma função de resposta hemodinâmica. Os mapas de beta para cada um desses regressores são subtraídas para produzir um mapa que representa a diferença de sinal no aumento contra uma redução blocoks. O valor médio neste mapa é feita a média de toda a região objecto específico OFC para produzir estimativas de controle sobre a região OFC-alvo em cada execução da tarefa de controle. Controle sobre o OFC no início da sessão de biofeedback primeiro será subtraído do controle sobre o OFC, no final da sessão de biofeedback última a ceder uma medida da mudança de controle sobre a região causada pela intervenção biofeedback.
- A mudança na conectividade estado de repouso para a região OFC ao longo do estudo. Isto é calculado para cada disciplina, subtraindo a semente mapa de conectividade região do Dia 1 corre de descanso a partir do mapa de conectividade semente região do Dia 4 corridas de descanso.
- Indivíduos que receberam biofeedback reais são contrastados com indivíduos que receberam sham biofeedback para determinar se elesdesenvolvido um maior controle sobre sua região-alvo e se que lhes permitiu exercer maior controle sobre sua ansiedade de contaminação. Teste t pareado será usado para comparar as estimativas das mudanças no controle e as mudanças na ansiedade para os dois grupos.
- Mudanças na ansiedade de contaminação em indivíduos biofeedback estão relacionadas a mudanças no controle sobre sua região de destino e às mudanças nos padrões de conectividade funcional. Através de indivíduos que receberam biofeedback verdadeiro, mudanças no controle sobre a região-alvo serão correlacionados com as mudanças na ansiedade usando correlação de Pearson produto-momento. Significação será avaliada através de uma conversão r-to-p padrão. Os mapas de mudanças na conectividade com a OFC para cada disciplina serão correlacionados de maneira pixel-wise com as estimativas da sua mudança de ansiedade.
Após a conclusão do estudo, todos os participantes sham são informados de que eles receberam um feedback farsa e interrogado para garantir que não está chateado com o engano, e para verificar se eles suspeitavam que o feedback que eles estavam recebendo não era verídica.
5. Off-line Análise de Dados
5,1 Três medidas de resultado primário são computados para cada assunto:
5,2 nível de análises Grupo
No mínimo, os seguintes são examinados ao nível do grupo:
Ambas as análises off-line e as análises em tempo real, descrito neste manuscrito são realizados utilizando BioImage Suite ( www.bioimagesuite.org ). Este pacote de software é fonte livremente disponível e aberto. O componente de análise em tempo real, embora não disponível on-line, está disponível mediante solicitação. Ele é projetado para desacoplar a análise em tempo real os dados do programa de visualização, de modo que o último pode ser alterado sem a necessidade de modificação do anterior. Isto permite a flexibilidade no desenho experimental, por exemplo, o programa de visualização pode ser escrito usando qualquer um dos software padrão (por exemplo, E-prime, Matlab, Apresentação). Além disso, a análise em tempo real de processamento gráfico emprega unidade de correção movimento acelerado, o que permite a correção de movimento de alta qualidade com atrasos de processamento quase nenhuma. Este sistema é descrito com mais detalhes no Scheinost et al., 2011. 26
6. Resultados representante
Um sujeito que ganha o controle sobre sua área do cérebro alvo durante o biofeedback deve ter umn aumento do controle sobre a área do cérebro alvo, avaliada durante as corridas tarefa de controle, e isso deve se traduzir em uma redução na ansiedade contaminação durante as sessões de avaliação. A Figura 3 mostra uma imagem da tela do display visual de um dos biofeedback finais corre de um sujeito que ganhou com sucesso o controle sobre suas OFC. O sucesso desse assunto em controlar a região durante essa rodada é refletido pelo fato de que o gráfico de linhas é maior durante os períodos de vermelho do que os períodos azul, principalmente após o ajuste para o esperado 6-8 segundo atraso. Este mesmo assunto mostrou maior controle, avaliada durante sua tarefa de controle é executado (a partir de um valor de beta médio de 0,003 para um valor de beta média de 0,23), bem como uma redução significativa da ansiedade em resposta a imagens de contaminação apresentados nas sessões de avaliação (p < 0,005), conforme mostrado na Figura 4. Este foi um assunto bem sucedido. Em contraste, outros assuntos não aprender a controlar a região-alvo, umad não apresentaram diminuições na ansiedade de contaminação avaliadas nos as sessões de avaliação. Em geral, encontramos grande variabilidade entre os indivíduos na sua capacidade de aprender a controlar esta região.
Figura 3. Captura de tela do display visual visualizados durante uma corrida de biofeedback, tomada no final da corrida. Porque a corrida termina com a condição neutra, a imagem visualizada no momento do despejo de tela (neste caso, a imagem dos livros) é neutro, ea seta é branca e apontando para a frente. Durante a aumentar e diminuir os blocos, as imagens relacionadas a contaminação foram mostrados. A seta à esquerda era uma seta para cima vermelho durante os blocos de aumento e um azul na seta para baixo durante os blocos de queda. O gráfico de linha na parte inferior da tela representa a atividade OFC durante a corrida. A cor da linha indica qual o tipo de bloco estava ocorrendo durante esse período de tempo da verificação (red para o aumento, azul para diminuir, e branco para o neutro). O gráfico cobre o período de tempo a partir do momento em que o primeiro volume é processado (aproximadamente 3s após o início da corrida) até o momento o volume º 128 é processada (cerca de 257s após o início da corrida). O eixo y indica variação percentual do sinal a partir da média em execução no OFC menos a mudança de sinal por cento da média em execução na substância branca controle de ROI (nesta corrida, amplitudes variaram entre 2,1 e -3,7). Note-se que após a contabilização de um atraso de 6-8s (correspondentes a momentos 3-4), a atividade nesta região foi maior durante o vermelho do que azul períodos, refletindo o sucesso deste assunto no controle da região. O assunto farsa corresponde a este assunto veria estímulos idênticos, no entanto, no caso de o assunto farsa, o gráfico de linha não estaria relacionado com o seu padrão verdadeiro da atividade cerebral.
Figura 4. Gráfico de barras resumindo classificações de auto-relato de ansiedade em resposta a imagens contaminação no (a) Sessão de Avaliação do primeiro (antes do biofeedback) e (b) a sessão de avaliação final (após o biofeedback) a partir do sujeito cuja biofeedback tempo-curso é mostrado na Figura 3. Este assunto relatado ansiedade significativamente mais baixos após o biofeedback como indicado pelo asterisco.
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Discussion
Biofeedback de dados em tempo real fMRI é uma técnica nova e mais trabalho é necessário para otimizar este método, de modo a maximizar a aprendizagem em indivíduos. Estudos recentes têm explorado como as mudanças de aprendizagem com diferentes números de roda ou sessões de digitalização, 14, 18, 27 como o paradigma de feedback afeta o aprendizado 28, e se a aprendizagem induzida por um determinado protocolo de biofeedback resultados em mudanças na função cerebral que persistem para além do final do período de treinamento biofeedback. 15, 18, 27, 29 No entanto, o trabalho muito mais ao longo destas linhas é necessária, tendo em conta que o protocolo ideal pode variar dependendo da área do cérebro alvo, a população estudada, e outras variáveis.
Um desafio enfrentado em estudos neurofeedback é a melhor maneira de controlar os efeitos prática, a exposição, motivação e placebo. Há uma variedade de abordagens que têm sido descritos na literatura, cada qual tem suas vantagenstagens e desvantagens. Neste protocolo, uma farsa paradigma biofeedback é empregado em que indivíduos-controle receber estímulos idênticos aos seus súditos biofeedback combinados e são levados a crer que eles estão recebendo biofeedback verdade com base em seus próprios padrões de atividade cerebral. Esta abordagem tem a vantagem de que as instruções e estímulos são controladas. Ele também ajuda a controlar para a motivação e os efeitos placebo. Isto é, neurofeedback induz em muitos assuntos um jogo-like mentalidade em que se tornam pessoalmente investido em sua performance. As falsas duplicatas condição de controle que a experiência o mais próximo possível, controlando assim para o alto nível de motivação dos indivíduos neurofeedback. Além disso, se um sujeito recebe feedback indicando sucesso crescente, o sentido resultante da realização e da percepção de auto-controle pode se traduzir em efeitos placebo em medidas comportamentais. Mais uma vez, o paradigma farsa usamos controles para essa possibilidade tão eficazly possível. No entanto, uma desvantagem para esta abordagem biofeedback farsa é que ele engana ativamente assuntos e poderia, assim, interferir com o aprendizado que normalmente ocorrem durante períodos de prática sem feedback. Outro tipo de condição de controle usados para estudos neurofeedback é ter assuntos executar a mesma tarefa sem neurofeedback. Isto controla para a prática e os efeitos de exposição, e não tem o inconveniente de induzir em erro e, possivelmente, confundindo auto-reflexão com base processos de aprendizagem. No entanto, ele não pode controlar, bem como para a motivação e os efeitos placebo. Outra forma de farsa biofeedback também tem sido usado em que os participantes recebem informações sobre outra área do cérebro que não é pensado para ser envolvidos na tarefa, embora os sujeitos são enganados a acreditar em sua área-alvo é relevante para a tarefa. Esta abordagem envolve uma suposição por parte dos pesquisadores a respeito de uma região do cérebro relacionada com a tarefa, e isso pode ser problemático se a região turns-se envolvidos na tarefa. Além disso, se a região é realmente irrelevante para a tarefa, os sujeitos sham são susceptíveis de ter sucesso controlá-lo, e são, portanto, provável que se sentem decepcionados e frustrados em contraste com os temas gabarito verdadeiro, que são mais propensos a experimentar o sucesso e se sentir satisfeito e no controle. Assim, esta forma de farsa biofeedback não controla, bem como para o estado emocional do sujeito (e, portanto, a motivação e os efeitos placebo) como o tipo de farsa descritos neste manuscrito, e tem o mesmo inconveniente de, possivelmente, interferindo com o processo de aprendizagem fornecendo informações erradas. Finalmente, as condições de controle em que os sujeitos controle recebe uma forma alternativa de tratamento fora do ímã (como terapia cognitivo-comportamental) pode ser usado para contrastar a eficácia do rt-fMRI biofeedback com o que é o padrão ouro em termos de tratamentos no presentes. Esta última abordagem não tenta controlar com precisão para todos osefeitos que ocorrem durante o neurofeedback, e, portanto, não trata de saber se é o feedback que por si só induz melhorias comportamentais, mas sim faz a pergunta importante: tomados em conjunto, pode biofeedback fMRI em tempo real, como uma intervenção produzir melhores resultados clínicos e comportamentais que o alternativas atuais? Em resumo, a escolha de qual tipo de controle para uso em um estudo de biofeedback é um aspecto importante e desafiador do desenho do estudo, e as limitações da condição de controle usados precisam ser levados em conta na interpretação dos resultados.
Embora ainda em fase de desenvolvimento, o uso terapêutico de biofeedback em tempo real fMRI tem utilidade potencial para uma série de condições neuropsiquiátricas. Além disso, quando utilizado em conjunto com avaliações de organização funcional do cérebro e as variáveis cognitivas / clínicas (coletadas antes e após o biofeedback), pode ser uma poderosa ferramenta de pesquisa. Essencialmente, biofeedback provides de baixo risco "perturbar e medida" abordagem ao estudo da base neural da função mental humana: o biofeedback é usado para perturbar a organização funcional do cérebro e as mudanças resultantes na função mental são medidos. Dada a pesquisa e seu potencial clínico, esta é uma nova tecnologia promissora para os campos de psiquiatria e neurociência cognitiva.
O protocolo descrito aqui investiga se biofeedback em tempo real fMRI pode ajudar indivíduos saudáveis ganhar o controle sobre sua ansiedade de contaminação. Embora seja possível que o substrato neural da ansiedade de contaminação em controles saudáveis é diferente do que em pacientes com TOC, também é possível que as dimensões de sintomas obsessivo-compulsivos executado através de ambas as populações saudáveis e paciente, e que mecanismos similares subjacentes ansiedade contaminação em ambos os grupos. Se assim for, e se biofeedback em tempo real de fMRI é eficaz em ajudar indivíduos saudáveis controlar sua ansiedade, comoparadigma imilar podem ter utilidade clínica de transtorno obsessivo-compulsivo.
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Disclosures
Não há conflitos de interesse declarados.
Acknowledgments
Este estudo é financiado pelo NIH (R21 MH090384, R01 EB006494, RO1 EB009666, R01 NS051622). Agradecemos a H. Sarofin e C. Lacadie por sua assistência técnica.
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