Summary
Здесь мы представляем метод обучения людей для контроля область мозга, участвующих в загрязнении тревоги и для зондирования отношений между тревогой загрязнения и мозговых подключения.
Protocol
1. Стимул развития
Экстенсивное развитие стимулов не требуется. Загрязнение связанных и нейтральные изображения должны быть собраны и для обеспечения пилотируемых тревоги, вызываемых этими стимулами является сбалансированным по провокация условия и значительно больше в провокации условиях, чем в нейтральных условиях более конкретно, то следующие четыре набора стимулов необходимы.:
- Localizer раздражители: 300 загрязнению связанных изображений и 300 нейтральной образы используются для локализации области орбитофронтальной коры (OFC), участвующих в загрязнении беспокойства. Они должны быть пилотируемые заверить, что загрязнение связанных изображений провоцируют значительно больше тревоги, чем загрязнение нейтральные изображения (на основе самоотчета). Важно, что это верно для каждого экспериментального предмета, а не только по всей группе в целом, в качестве целевой области OFC должны быть локализованы по каждому предмету с помощью этих стимулов.
- Biofeedback раздражители: два соответствующих набора стимулов должна быть развита, каждый из которых включал 3 типа стимулов. В каждом наборе 18 провокационные стимулы необходимы для повышения блоков, 18 провокационные стимулы необходимы для снижения блоки, и 24 нейтральные стимулы необходимы для нейтральных блоков. Один набор для первой сессии биологической обратной связи, а второй набор для второй сессии биологической обратной связи. Экспериментальные данные должны быть собраны на самооценка испытывать беспокойство субъектов при просмотре этих раздражителей чтобы у пассажиров было основной эффект типа (связанные с разницей между провокационным и нейтральные стимулы), но не основной эффект множества или типа-по- набор взаимодействия.
- Задача управления стимулами: четыре соответствующих наборов стимулов должна быть развита, каждый из которых включает 6 провокационные стимулы для увеличения блоков, 6 провокационные стимулы для уменьшения блоков и 8 нейтральные стимулы. Эти четыре предназначены для управления запусками задачи, которые проводятся в начале и в конце каждой из двух сессий биологической обратной связи. Экспериментальные данные должны быть собраны на самооценка испытывать беспокойство субъектов при просмотре эти стимулы для обеспечения, что основной эффект типа (связанные с разницей между провокационным и нейтральные стимулы), но не основной эффект установки или типа по -набор взаимодействия.
- Оценка сессии раздражители: 3 соответствующих наборов стимулов должна быть развита, каждый из которых включает 25 изображений загрязнения. Экспериментальные данные должны быть собраны, чтобы гарантировать отсутствие влияния установлен на чувство тревоги, испытываемое в ответ на эти изображения.
Стимулы, используемые нашими группы включают в себя изображения с Модсли обсессивно-компульсивным Симптом Установить 23 и Международного Аффективные Система Picture 24, а также фотографии, мы взяли себе, приобретенные у изображений Google и приобрели у Bigstockphoto.com , gettyimages.com , Flickr. ком , иhoto.com "> iStockphoto.com.
2. Вербовка
Субъекты, проверяются на выявление здоровых людей, которые могут участвовать в магнитно-резонансной томографии, и которые сообщают о высоком уровне тревоги загрязнения и желание научиться контролировать, что тревога. В частности, как часть процесса отбора, субъекты полной инвентаризации Падуе-Вашингтон Slate университета пересмотр (PI-WSUR) 25 и только те, с результатом 8 или больше на Навязчивые идеи и стиральные Компульсии подшкале включены в исследование. Для каждый предмет, который получает истинное биологической обратной связи, другой субъект сопоставляются в возраст и пол набирается получать фиктивный биологической обратной связи. До участия, все предметы должны дать информированное согласие, в соответствии с протоколом утвержденным институциональных человека программа защиты (в Йельском университете, это программы по защите прав Research).
3. Протокол
<р = класс "jove_content"> Цель протокола биологической обратной связи является подготовка субъектов развивать больший контроль над нейронных уровень активности в области их орбитофронтальной коры (OFC), связанные с загрязнением тревогу, так что, когда они подвергаются воздействию загрязнения Эти воздействия, они могут увеличить или уменьшить нейронной активности в этом регионе, как они хотят. Мы предполагаем, что больший контроль над этой области мозга даст предметам больший контроль над их загрязнения связанных беспокойства. Эта способность, сознательно контролировать нейронные уровень активности в бескислородной меди, оценивается исходя из того, субъекты могут увеличивать и уменьшать сигнал измеряется от этой области мозга, когда они подают реплики для увеличения и уменьшения, что активность во время сессии функциональной визуализации.Субъекты прийти в четырех отдельных дней, запланирован на уровне примерно половины-недельными интервалами, так что все исследование занимает две недели, чтобы закончить. Блок-схема для протокола показан на Fiрисунке 1.
Рисунок 1. Блок-схема протокола. День 1 показана синим, 2-й день в красной, 3-й день в зеленых и 4-й день в оранжевый цвет. Хотя это и не указанных в этом списке, каждая сессия MR также включает в себя коллекцию анатомических данных в тех же местах, как часть функциональных данных и биологическая обратная связь MR заседания включают в себя сбор "функциональной сканирования ссылке" используется для регистрации целевого региона функциональном пространстве этой сессии.
3,1 день 1
- Субъекты участие в 1 час магнитного резонанса (МР) визуализации сессии в 1,5 Тл сканер Сименс Sonata. В каждом сканировании сессии, прежде чем начнется сканирование, визуально проверяется, чтобы гарантировать, что оно находится полностью в поле зрения предмета и появляется целенаправленный к ним.
На День 1, следующие данные собираются:- Высокое разрешение структурных имвозраста, использующих намагниченности подготовленные быстрого градиент эхо (MPRAGE) последовательность
- Т1-анатомические изображения, в то же ломтик 31 местах, как функциональные данные
- Два пробегов состоянии покоя функциональных данных, каждый из которых включал коллекцию из 152 томов (первые два отбрасываются). Т2 *- чувствительны градиентного напомнил единого выстрела эхо-планарные последовательности импульсов используется для всех функциональных сбора данных (TE = 30 мс, FA = 80, TR = 2000 мс, ширина полосы пропускания = 2604, 200 мм поле зрения 3.1 * 3.1 * 3.1mm 3 изотропной вокселей, 31 аксиально-косой, AC-PC выравнивается ломтиками, охватывающих все из бескислородной меди, и большинство из мозга выше). Эта последовательность оптимизирован для сигнала в орбитофронтальной коры за счет снижения оптимального TE от 45ms до 30ms и уменьшения толщины среза до 3.1mm оба из которых снижение intravoxel дефазировки лишь незначительное снижение BOLD чувствительности. Более высокая пропускная способность также используются для уменьшения геометрических искажений по фазе кодирования направлении.
- Три местныхИзер работает функциональных данных, каждый из которых включал коллекцию из 202 томов (первые два отбрасываются), в которых субъект чередуется между просмотром интенсивное загрязнение связанных изображений и просмотра изображений на нейтральной 40 интервалов. Эти локализатор работает используются для локализации области OFC активируется тревога загрязнения
- После Дня 1 сеанс МРТ, предметы встретиться с клиническим психологом, который имеет опыт в тревожных расстройств для развития Сессия Стратегия переоценка. Целью данной сессии является разработка индивидуальной когнитивной стратегии предмет, который предоставляет им некоторые начальные контроль за деятельностью в орбитофронтальной коры головного мозга. Сценарии, которые могут вызвать загрязнение тревоги обсуждаются и психолог помогает тему развивать подходы к сокращению их беспокойство в таких ситуациях. Это может потребовать переоценки воспринимаемый риск загрязнения, или, если они предрасположены к religiПодразделения мысли или медитативное стратегии, подхода, основанного на вере, или тот, в котором они "отпустить" их тревожность могут быть обсуждены. Целью данной сессии является выявление одного или нескольких стратегий переоценки, что субъект чувствует себя, вероятно, будут эффективными в снижении их загрязнения тревоги в различных ситуациях. Как только они уверены, что эффективные стратегии переоценки были определены, они будут проинструктированы, чтобы попробовать эти стратегии для снижения активности в их OFC во время биологической обратной связи сессии. И наоборот, для повышения активности в бескислородной меди, они будут проинструктированы, чтобы попытаться подумать о возможных последствиях вступления в контакт с зараженными предметами и позволить себе чувствовать беспокойство об этом без привлечения какой-либо пересмотр стратегии. Мы должны подчеркнуть, что эти стратегии для подъема / опускания OFC деятельности, предназначены только для обеспечения некоторого начального, ограниченные возможности контролировать из бескислородной меди. Во время биологической обратной связи сессиями при условииы будете иметь возможность экспериментировать с их когнитивные стратегии и получить обратную связь относительно того, что является более эффективным, что позволяет им развивать усилении контроля за OFC. В ходе этой сессии, клинический психолог и оценивает наличие субъекта субклинических загрязнения тревоги, которые затрагивают их в повседневной жизни, если нет, то они будут удалены из исследования.
- Данные, собранные в локализатор работает анализируются после сканирования день 1 сессии, но до 2-й день сессии с использованием GLM анализа с задачей регрессора вычислить с помощью вектора, который является одним во время периодов, когда тема загрязнения просмотр фотографий и нулю в течение Остальные периоды времени свернут с канонической гемодинамической функции отклика. Т-статистики связан с коэффициентом регрессии в каждом воксела вычисляется и результатом tmap сглаживается использованием 6мм полной ширины на половине высоты ядром Гаусса. В результате Т-карте показатьс, что области мозга были более активны, когда объект рассматривается загрязнение связанных изображений, чем когда они смотрели нейтральные изображения. Топ-30 пикселей в этом т-карта расположена в бескислородной меди или смежных фронтальной полярной области (в частности, в районах Бродмана на 10,11 или 47) выбраны так, чтобы представлять целевом регионе, что субъектом OFC для их предстоящей проверки биологической обратной связи. Таким образом, латерализации целевого региона будет варьироваться в зависимости от активации субъекта узоры. Этот регион является то переводится из функционального пространства в пространство с помощью анатомических жесткой регистрации в ближайший сосед интерполяции. Контроль регион также включает всю белого вещества в мозге и переведен на том же пространстве от мозга MNI. Эти два региона будут использоваться в режиме реального времени анализ программы во время 2-й день биологической обратной связи сессии.
3,2 2-й день
- Субъекты первых участвовать в вне магнита Оценка сессии.
- Затем участники участвуют в 1,5 часа в режиме реального времени сессии биологической обратной связи МРТ.
- Сессия начинается со сбора осевой анатомические (T1-взвешенное) изображений в тех же местах, как часть функциональных данных.
- Далее, функциональная проверка ссылки не собирается. Этот короткий функциональный бежать из двенадцати томов собираются, пятая часть которых хранится, а остальные отбрасываются.
- Двух регионах интересов, региоп OFC субъекта активируется при просмотре картины, как загрязнение определены на основе из локализатор пробегов День 1 (см. 3.1.3) и белая области управления материи, переводятся в функциональном пространстве текущей сессии через объединение двух жестких регистрации . Первые карты регистрации регионов из анатомического пространства День 1 до анатомических пространстве 2-й день. Второй карты регистрации регионов из анатомических пространстве 2-й день в пространство "функциональной ссылку" сканировать 2-го дня. Как только эти два региона были переведены на функциональном пространстве текущей сессии сканирования, биологической обратной связи может начаться.
- В то время как регионы в настоящее время зарегистрировано, Есть две функциональные работает собраны (132 томов, собранных для каждого запуска, первые два отбрасываются, чтобы поле для достижения устойчивого состояния), которые называются в качестве контрольных задача выполняется. Эти работает не связаны с биологической обратной связи, но они используются для оценки способности субъектов к конTrol деятельности в пределах их OFC области интереса при воздействии загрязнения связанных изображений. С левой стороны от дисплея, предметы вид красной стрелкой, которая указывает вверх, синяя стрелка, указывающая вниз, или белая стрелка, которая указывает прямо вперед с правой стороны. Справа от этого стрелка большое изображение, которое является загрязнение связанных, когда стрелка вверх или вниз, и нейтральный, когда она направлена вперед. Субъекты сказали, чтобы попытаться увеличить свою активность в OFC, когда стрелка вверх, чтобы попытаться уменьшить активность в их OFC, когда он указывал вниз, и просто расслабиться, когда стрелка вправо. Стрелки и изображения меняются каждые 26 секунд, чередуя через три условия. Учитывая нашу заинтересованность в изучении мозга поведение корреляции между субъектами (например, корреляции между изменениями в контроле над мозгом области и изменения в загрязнении беспокойство во время сессий по оценке), мы хотим, чтобы все темы, которые будут подвержены тем же последовательности блоков. Таким образом, порядокБлоки не уравновешивается по субъектам либо контроль работает или биологическая обратная связь работает. Вместо того, чтобы запустить два типа используются в чередовании по всем предметам. В первом запуске блока заказа отдыха вверх-вниз-отдых-вверх-вниз-отдых-вверх-вниз-отдыха. Во второй серии, это отдых-вниз-вверх-отдых-вниз-вверх-отдых-вниз-вверх-отдыха. Таким образом, за один проход, до предшествует вниз, и в следующем, вниз предшествует вверх.
- После контроля задача выполняется, и, когда область мишени и контрольной области были зарегистрированы в текущем функциональном пространстве, шесть биологической обратной связи работает (или фиктивных биологическая обратная связь работает, в зависимости от предмета) проводятся (132 томов, собранных для каждого запуска, первые два и Последние два отбрасываются).
Биологическая обратная связь работает: Эти трасс используется для обучения предметам для контроля деятельности в их OFC ROI. Они похожи на контроль задание выполняется, за исключением того, что субъекты получают обратную связь в нижней части экрана относительно их успеха в борьбе с мозгом области. Более спецификацииlly, в нижней части дисплея, предметы снабжены графическим участок деятельности в их регионе OFC, как меняется со временем по всему ходу. Субъекты поручено попытаться увеличить активность в OFC, когда линия цвет красный, а также снижение активности в этом регионе, когда цвет линии станет синим, и отдыхать, когда оно белое. Сюжетной линии представлен ниже изображение, которое меняется в зависимости от увеличения / уменьшения / отдыха блока и загрязнения связанным во время увеличение и уменьшение блоков и нейтральной во время отдыха блоков. Как и в задаче управления работает, есть также цветом стрелку слева от изображения с указанием текущей задачи (увеличение / уменьшение / отдыха). Субъекты проинструктированы, чтобы опробовать стратегии, обсуждаемые в их стратегии развития Переоценка сессии, но и не бойтесь экспериментировать с другими, и использовать биологическую обратную связь как инструмент для оценки того, что работает лучше всего. Кроме того, чтобы поощрять эксперименты с новыми стратегиями, это emphas ized на всех субъектов, что их деятельность в борьбе с OFC не будет оцениваться в течение биологическая обратная связь работает, только во время управления задача выполняется в которых не представлена биологической обратной связи. Субъекты говорят, что есть шесть-восемь секундная задержка между изменением активности в области мозга цели и изменения в линейный график, из-за медленной реакции кровотока и задержек при обработке. Рекомендуется также к объектам, которые они не должны менять стратегии в блоке задержки времени конечно, делает оценки успеха каждой стратегии трудно, когда стратегии меняются слишком быстро.
В режиме реального времени МРТ система, используемая для обеспечения обратной связи в процессе биологической обратной связи работает иллюстрируется на рисунке 2. Специальной процедуры реконструкции было написано, что сохраняет копию каждый кусочек данных, так как он собирается, чтобы каталог System Image реконструкции, доступном для компьютера для обработки изображений с помощью подключения по локальной сети. Модуль BioImage Suite (HREF = "http://www.bioimagesuite.org"> www.bioimagesuite.org), работающих на компьютер для обработки изображений опросов этот каталог и читает каждый кусочек, как кажется. Когда весь объем приехал, он зарегистрирован функциональное сканирование ссылка (для корректировки движения) и средний уровень сигнала в области OFC цели, а также в области контроля белой материи, вычисляются и выводятся через последовательный порт Стимул / Обратная связь компьютера. Программа Matlab ( www.mathworks.com ), работающих на Стимул / Обратная связь Компьютер получает эти данные и нормализует OFC уровень активности для корректировки дрейфа и все колебания мозга с помощью формулы введены deCharms и коллег. 8 В частности, для каждого тома собранных данных, процентное изменение сигнала от работы означает вычисляется для обоих из бескислородной меди и белый трансформирования материи и разница в этих двух мер вычисляется. Это значение на графике как линейный график с течением времени в бottom из визуального отображения.
Рисунок 2. Схема в реальном времени МРТ системы. System Image реконструкции процессов MR данных, как это собирается, и создает образ каждый кусочек, который записывается в файл. Эти среза изображения получаются путем компьютерной обработки изображения через локальную сеть и обрабатывается в режиме реального времени, используя BioImage Suite. ROI уровень активности затем отправляется Стимул / Обратная связь компьютера, где оно получено программой Matlab, который создает визуальное отображение, в том числе график нормированной деятельности из бескислородной меди с течением времени по этому вопросу.
Шам биологической обратной связи: Эти работает обеспечивают контроль состояния с которой можно сравнивать биологической обратной связи. Шам биологической обратной связи запускается будет идентична биологическая обратная связь работает, за исключением того, что субъекты будут рассматривать ход времени деятельности в бескислородной меди от предыдущей, возраст и пол соответствием субъекта биологической обратной перспективе. В той степени, Previoнами тема в состоянии контролировать деятельность в OFC во время их работает биологическая обратная связь, текущая тема окажется столь же успешным во время их работает фиктивный биологической обратной связи, в результате аналогичного впечатления от успеха опытных субъектами через два условия. Учитывая, что опыт успеха (в управлении этой области) может повлиять на тему мотивации, и таким образом косвенно влиять на степень, в которой они учатся контроль над OFC, важно, чтобы эта настолько последовательно, насколько это возможно. - Наконец, еще два бежит контрольного задания собираются.
3,3 День 3: Такое же 2-й день, но с использованием отдельных (соответствие) множества раздражителей.
3,4 4 день
- Субъекты участие в заключительном заседании оценке (как и в 3.2.1).
- Субъекты участвовать в окончательном 1 час МРТ сессии, в которых состояние покоя функциональных соединений для передачи данных не собирается. 4. Анализ субъектов Шам
- Изменение чувство тревоги, испытываемое, когда предмет просмотра изображения, связанные с загрязнением в последней сессии оценки по сравнению с первой сессии оценки. Обратите внимание, что конкретные изображения показали различаются по оценке сессий (во избежание привыкания), но подобраны (как подтверждено пилотных испытаний) в уровень тревожности, они обычно вызывают. Средняя самооценка тревоги счет от первой сессии оценки будут вычтены из средней самооценки тревоги по шкале от окончательного Какsessment сессии для получения оценки изменений в тревоге по каждому предмету. Внутри субъекта т-тест сравнения самооценки оценки тревоги используется для определения, есть ли данный субъект показали значительное снижение тревожности в заключительной сессии оценки по отношению к исходному сессии оценки.
- Изменения в контроле над OFC области целевой этой теме опытные во время вмешательства. Контроль над региона вычисляется на основе контроля задание выполняется в начале и конце каждой сессии биологической обратной связи. Для каждого запуска задачи контроля, анализа GLM проводится с использованием двух регрессоров: один для "увеличения" блоков и один для "уменьшения" блоков, каждый из которых вычисляется путем принятия вектор, который кодируется 1 в течение соответствующего периода задачи и нулю во всех остальных точках времени свернут с гемодинамической функции отклика. Бета-карты для каждого из этих регрессоров вычитаются для получения карты представляющую собой разницу в сигнал больше по сравнению с уменьшением блокаKS. Среднее значение в этой карте усредняется по всей предметных OFC региона дают оценки контроля над регионом целевой OFC в каждой выполнения задачи управления. Контроль за ОФК в начале первой сессии биологической обратной связи будет вычитаться из контроля над ОФК в конце последней сессии биологической обратной связи для получения мера изменения контроля над регионом вызваны биологической обратной связи вмешательства.
- Изменения в состоянии покоя подключения государства к OFC регионе на протяжении исследования. Это рассчитывается по каждому предмету путем вычитания подключения семян регионе карту День 1 покоя длится с подключения семян регионе карту 4-й день отдыха работает.
- Субъекты, которые получили реальную биологическую обратную связь контрастируют с субъектами, которые получили фиктивный биологической обратной связи с целью определения ихразработаны больший контроль над их целевом регионе и будет ли, что позволило им оказывать больший контроль над их загрязнения беспокойства. Парные т-тест будет использоваться для сравнения оценки изменений в контроле и изменения в тревоге за две группы.
- Изменения в загрязнение беспокойство в биологической обратной связи субъектов связаны с изменениями в контроле над их целевого региона, а также изменения в функциональной модели подключения. Во всем предметам, которые получили истинное биологической обратной связи, изменения в контроле над целевым регионе будет коррелировать с изменениями в использовании тревоги Пирсона-момент корреляции. Значение будет оцениваться с помощью стандартных г-к-р преобразования. Карты изменения в связи с ОФК по каждому предмету будет коррелировать в пикселях мудрым образом с оценки их изменения в тревоге.
После завершения исследования все притворство участники сообщили, что они получили обратную связь и притворство debriefed, чтобы они не расстроена обманом, и проверить, если они подозревают, что обратная связь они получали не была достоверной.
5. ОФЛАЙН данных Анализы
5,1 Три первичных мер результата вычисляются по каждому предмету:
5,2 анализы уровне Группы
Как минимум, следующие рассматриваются на уровне группы:
Оба форума анализы и в режиме реального времени анализа, описанного в этой рукописи проводятся с использованием BioImaGE Suite ( www.bioimagesuite.org ). Этот пакет программного обеспечения находится в свободном доступе и с открытым исходным кодом. Анализа в реальном времени компонент, хотя и не доступны он-лайн, может быть предоставлена по запросу. Он предназначен для отделения данных в реальном времени анализ с экрана программы, так что последняя может быть изменен без необходимости модификации первого. Это позволяет обеспечить гибкость в опытно-конструкторских, например, отображать программа может быть написана с использованием любого стандартного программного обеспечения (например, E-премьер, Matlab, презентации). Кроме того, анализ в реальном времени использует графический процессор ускоренной коррекции движений, которая обеспечивает высокое качество коррекции движения, почти без задержки обработки. Эта система описана более подробно в Scheinost и соавт., 2011 26.
6. Представитель Результаты
Субъект, который получает контроль над их целевым области мозга во время биологической обратной связи должны иметьн увеличение контроля над целевым области мозга, по оценке во время проходит контроль задач, и это должно привести к сокращению загрязнения беспокойство во время сессий по оценке. На рисунке 3 показан снимок экрана визуального отображения одного из окончательной биологической обратной связи пробегов субъекта, который успешно получил контроль над их из бескислородной меди. Успех этой теме в управлении региона в этот пробег свидетельствует тот факт, что линейный график выше во время периодов, чем красный синий времени, особенно с поправкой на ожидаемые от шести до восьми секундной задержкой. Это же тему показал, усиление контроля по оценке во время его управления задача выполняется (от среднего значения бета 0,003 до среднего значения бета 0,23), а также значительное уменьшение тревоги в ответ на заражение изображения, представленные в Оценке Sessions (р < 0,005), как показано на рисунке 4. Это был успешный тему. В отличие от других субъектов не научиться контролировать целевом регионе,г не наблюдалось снижения загрязнения беспокойство по оценке в оценке Sessions. В общем, мы находим большой изменчивостью по субъектам в их способности, чтобы научиться контролировать этот регион.
Рисунок 3. Снимок экрана с визуальным отображением просмотренной во время биологической обратной перспективе, принятые в конце перспективе. Потому что запустить заканчивается нейтральным состоянием, изображений, просматриваемых во время дамп экрана (в данном случае, картина книг) является нейтральным, и стрела белого цвета, указывая вперед. Во время увеличение и уменьшение блоки, изображения, связанные с загрязнением были показаны. Стрелка слева была красная стрелка вверх при увеличении блоков и синий стрелка вниз при уменьшении блоков. Линейный график в нижней части дисплея представляет OFC активность во время запуска. Цвет линия указывает, какой тип блока, происходящие в течение этого периода времени сканирования (рег для увеличения, синий для снижения, и белый нейтральный). График охватывает период времени с момента первого тома обрабатывается (примерно 3 сек после начала работы) до времени 128-м томе обрабатывается (приблизительно 257s после начала пробега). Оси ординат указывает процент изменения сигнала от работы означает на OFC минус процентное изменение сигнала от работы означает в белом веществе контроль ROI (в этой перспективе, амплитуда колебалась от 2,1 до -3,7). Обратите внимание, что после учета 6-8 задержки (соответствует 3-4 балла времени), деятельность в этом регионе было больше в красный, чем голубой периоды, отражающие успехи этой теме в управлении региона. Фиктивный субъект соответствует этому вопросу будет увидеть идентичные стимулы, однако, в случае предметом обман, линейный график не был бы связан с их истинную картину деятельности мозга.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Биологическая обратная связь в режиме реального времени данные МРТ является новой техники и многое еще предстоит сделать, чтобы оптимизировать этот метод так, чтобы максимизировать обучения по предметам. Недавние исследования изучали, как обучение изменения с различным числом работает или сканирование сессий, 14, 18, 27, как обратная связь парадигма влияет на обучение 28, и является ли изучение индуцированных данной биологической обратной связи протокола приводит к изменениям в функции мозга, которые сохраняются и после окончания о биологической обратной период обучения. 15, 18, 27, 29, однако, гораздо больше, работа в этом направлении необходимо, имея в виду, что оптимальный протокол может варьироваться в зависимости от области мозга целевых, изучаемого населения, и другие переменные.
Одна из проблем, возникающих в исследованиях нейрофидбэк является оптимальным способом контроля за практикой, экспозиция, мотивации и плацебо-эффекта. Существуют различные подходы, которые были описаны в литературе, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. В этом протоколе парадигмы фиктивный биологической обратной связи используется в котором контрольной получают одинаковые раздражители, как их соответствующих субъектов биологической обратной связи и заставили поверить, что они получают истинное биологической обратной связи на основе их собственные образцы деятельности мозга. Этот подход имеет то преимущество, что инструкции и стимулы для контролируемой. Это также помогает управлять для мотивации и плацебо-эффекта. То есть, нейрофидбэк вызывает по многим предметам игры, как менталитет, в котором они стали лично инвестировал в их исполнении. Состояние мнимого контроля дубликатов, что опыт, насколько это возможно, таким образом, контроль за высокий уровень мотивации нейрофидбэк предметам. Кроме того, если субъект получает обратную связь указывает возрастающим успехом, в результате чувство достижения и восприятия самоконтроля можно перевести на плацебо-эффектов на поведенческие меры. Еще раз, парадигма фиктивный мы использовали элементы управления для этого возможность, как эффективноеLy насколько это возможно. Однако недостаток этого подхода биологической обратной связи притворство в том, что он активно вводит в заблуждение субъектов и, таким образом вмешиваться в обучение, которые обычно возникают в периоды практики без обратной связи. Другой вид контроля состояния используется для исследования нейрофидбэк это иметь субъекты выполнять те же задачи без нейрофидбэк. Это контроль за практикой и воздействия эффектов, и не имеет недостатков вводящим в заблуждение и, возможно, запутанной саморефлексии Обучение, основанное на процессах. Однако она не может контролировать, а также для мотивации и плацебо-эффекта. Другая форма мнимого биологической обратной связи был также использован в котором субъекты получают информацию о другой области мозга, которые не думают, участвующих в деле, хотя предметы вводятся в заблуждение считать, что их целевая область имеет отношение к задаче. Этот подход подразумевает допущение со стороны исследователей в отношении области мозга, связанные с задачей, и это может быть проблематично, если ту областьRNS оказались вовлечены в задачи. Кроме того, если регион действительно не имеет отношения к задаче, притворство субъектов вряд ли будут иметь успех контролировать его, и, таким образом, вероятно, разочарованы и расстроены, в отличие от истинной обратной связи субъектов, которые более вероятно, будут испытывать успех и чувство удовлетворения и в контроле. Таким образом, эта форма мнимой биологической обратной связи не контролирует, так и для эмоционального состояния субъекта (и, следовательно, мотивация и плацебо-эффект), а тип притворство, описанные в этой рукописи, и имеет тот же недостаток возможно вмешательство в процесс обучения путем предоставления ложной информации. Наконец, контроль условий, в которых контрольной группой получают альтернативные формы лечения за пределами магнита (например, когнитивно-поведенческая терапия) может быть использован для контраста эффективности г-МР-томографию биологическая обратная связь с любой является золотым стандартом в плане лечения в настоящее время. Этот последний подход не пытается контролировать точно для всехэффекты, возникающие во время нейрофидбэк, и таким образом не затрагивает ли это обратной связи как таковой, что вызывает поведенческие улучшения, а, скорее, спрашивает важный вопрос: все вместе, могут в реальном времени МРТ биологической обратной связи, как вмешательство производят лучшие клинические и поведенческие результаты, чем текущий альтернативы? Таким образом, выбор, какой тип управления для использования в биологической обратной связи исследование является важным и сложным аспектом дизайна исследования, а также ограничения контроля состояния использовались должны быть приняты во внимание при интерпретации результатов.
Хотя все еще в стадии развития, терапевтическое использование биологической обратной связи в реальном времени МРТ имеет потенциальную полезность для целого ряда нервно-психических условий. Кроме того, при использовании в сочетании с оценкой функциональной организации головного мозга и когнитивных / клинических переменных (собранные до и после биологической обратной связи), она может быть мощным инструментом исследования. По существу, биологической обратной связи проVides с низким уровнем риска "возмущают и измерить" подход к изучению нейронных основе человеческих психических функций: биологическая обратная связь используется, чтобы возмутить функциональной организации головного мозга и в результате изменений в психической функции измеряются. Учитывая, как исследования и клинический потенциал, это новые перспективные технологии для области психиатрии и когнитивной нейронауки.
Протокол, описанный здесь, расследует ли биологической обратной связи в реальном времени МРТ может помочь здоровых лиц получить контроль над их загрязнения беспокойства. Хотя не исключено, что нервный субстрат загрязнения тревогу у здоровых людей отличается от таковой у пациентов ОКР, это также возможно, что обсессивно-компульсивное размеры симптом пробегать как здоровый и больной населения, и что аналогичные механизмы лежат в основе загрязнения тревогу в обоих групп. Если это так, и если биологической обратной связи в реальном времени МРТ является эффективным средством, помогающим здоровых людей контролировать свою тревожность, какimilar парадигма может иметь клинические утилита для обсессивно-компульсивного расстройства.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Нет конфликта интересов объявлены.
Acknowledgments
Это исследование финансируется NIH (R21 MH090384, R01 EB006494, RO1 EB009666, R01 NS051622). Мы благодарим H. Sarofin и С. Lacadie за их техническую помощь.
References
- Mataix-Cols, D., Cullen, S., Lange, K. Neural correlates of anxiety associated with obsessive-compulsive symptom dimensions in normal volunteers. Biol. Psychiatry. 53, 482-493 (2003).
- Mataix-Cols, D., Wooderson, S., Lawrence, N. Distinct neural correlates of washing, checking, and hoarding symptom dimensions in obsessive-compulsive disorder. Arch. Gen. Psychiatry. 61, 564-576 (2004).
- Menzies, L., Chamberlain, S. R., Laird, A. R. Integrating evidence from neuroimaging and neuropsychological studies of obsessive-compulsive disorder: the orbitofrontal-striatl model revisited. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 32, 525-549 (2008).
- Whiteside, S. P., Port, J. D., Abramowitz, J. S. A meta-analysis of functional neuroimaging in obsessive-compulsive disorder. Psychiatry Research. 132, 69-79 (2004).
- Swedo, S. E., Schapiro, M. B., Grady, C. L. Cerebral glucose metabolism in childhood-onset obsessive-compulsive disorder. Archives of General Psychiatry. 46, 518-523 (1989).
- Swedo, S. E., Pietrini, P., Leonard, H. L. Cerebral glucose metabolism in childhood-onset obsessive-compulsive disorder. Revisualization during pharmacotherapy. Arch. Gen. Psychiatry. 49, 690-694 (1992).
- deCharms, R. C., Christoff, K., Glover, G. H. Learned regulation of spatially localized brain activation using real-time fMRI. NeuroImage. 21, 436-443 (2004).
- deCharms, R. C., Maeda, F., Glover, G. H. Control over brain activation and pain learned by using real-time functional MRI. Proceedings of the National Academy of Sciences. 102, 18626-18631 (2005).
- Rota, G., Sitaram, R., Veit, R. Self-regulation of regional cortical activity using real-time fMRI: the right inferior frontal gyrus and linguistic processing. Hum. Brain. Mapp. 30, 1605-1614 (2009).
- Weiskopf, N., Veit, R., Erb, M. Physiological self-regulation of regional brain activity using real-time functional magnetic resonance imaging (fMRI): methodology and exemplary data. NeuroImage. 19, 577-586 (2003).
- Yoo, S. S., Jolesz, F. A. Functional MRI for neurofeedback: feasibility study on a hand motor task. Neuroreport. 13, 1377-1381 (2002).
- Yoo, S. S., O'Leary, H. M., Fairneny, T. Increasing cortical activity in auditory areas through neurofeedback functional magnetic resonance imaging. Neuroreport. 17, 1273-1278 (2006).
- Caria, A., Sitaram, R., Veit, R. Volitional control of anterior insula activity modulates the response to aversive stimuli. A real-time functional magnetic resonance imaging study. Biological psychiatry. 68, 425-432 (2010).
- Caria, A., Veit, R., Sitaram, R. Regulation of anterior insular cortex activity using real-time fMRI. Neuroimage. 35, 1238-1246 (2007).
- Hamilton, J. P., Glover, G. H., Hsu, J. J. Modulation of subgenual anterior cingulate cortex activity with real-time neurofeedback. Hum. Brain. Mapp. 32, 22-31 (2011).
- Johnston, S., Linden, D. E., Healy, D. Upregulation of emotion areas through neurofeedback with a focus on positive mood. Cognitive, affective & behavioral neuroscience. 11, 44-51 (2011).
- Johnston, S. J., Boehm, S. G., Healy, D. Neurofeedback: A promising tool for the self-regulation of emotion networks. NeuroImage. 49, 1066-1072 (2010).
- Zotev, V., Krueger, F., Phillips, R. Self-regulation of amygdala activation using real-time fMRI neurofeedback. PLoS One. 6, e24522-e24522 (2011).
- Haller, S., Birbaumer, N., Veit, R. Real-time fMRI feedback training may improve chronic tinnitus. Eur. Radiol. 20, 696-703 (2010).
- Bloch, M. H., Landeros-Weisenberger, A., Kelmendi, B. A systematic review: antipsychotic augmentation with treatment refractory obsessive-compulsive disorder. Mol. Psychiatry. 11, 622-632 (2006).
- Jenike, M. A. Clinical practice. Obsessive-compulsive disorder. N. Engl. J. Med. 350, 259-265 (2004).
- Pallanti, S., Quercioli, L. Treatment-refractory obsessive-compulsive disorder: methodological issues, operational definitions and therapeutic lines. Prog. Neuropsychopharmacol. Biol. Psychiatry. 30, 400-412 (2006).
- Mataix-Cols, D., Lawrence, N. S., Wooderson, S. The Maudsley Obsessive-Compulsive Stimuli Set: validation of a standardized paradigm for symptom-specific provocation in obsessive-compulsive disorder. Psychiatry. Res. 168, 238-241 (2009).
- Lang, P. J., Bradley, M. M., Cuthbert, B. N. International affective picture system (IAPS): Affective ratings of pictures and instruction manual. Technical Report A-82008. , University of Florida. Gainesville, FL. (2008).
- Burns, G. L., Keortge, S. G., Formea, G. M. Revision of the Padua Inventory of obsessive compulsive disorder symptoms: distinctions between worry, obsessions, and compulsions. Behaviour research and therapy. 34, 163-173 (1996).
- Scheinost, D., Hampson, M., Bhawnani, J. A GPU accelerated motion correction algorithm for real-time fMRI. Human Brain Mapping. , 639 (2011).
- Hampson, M., Scheinost, D., Qiu, M. Biofeedback from the supplementary motor area reduces functional connectivity to subcortical regions. Brain Connectivity. 1, 91-98 (2011).
- Johnson, K. A., Hartwell, K., Lematty, T. Intermittent "Real-time" fMRI Feedback Is Superior to Continuous Presentation for a Motor Imagery Task: A Pilot Study. J. Neuroimaging. , (2011).
- Yoo, S. S., Lee, J. H., O'Leary, H. Functional magnetic resonance imaging-mediated learning of increased activity in auditory areas. Neuroreport. 18, 1915-1920 (2007).
