En tiempo real fMRI Biofeedback Orientación de la corteza orbitofrontal para la ansiedad contaminación

Summary

Aquí presentamos un método para la formación de personas para controlar un área del cerebro involucrada en la contaminación y la ansiedad para probar la relación entre la ansiedad y la contaminación de los patrones cerebrales de conectividad.

Abstract

Se presenta un método para temas de formación para controlar la actividad en una región de la corteza orbitofrontal relacionados con la ansiedad de la contaminación con biofeedback en tiempo real de imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI-rt) de datos. Aumento de la actividad de esta región se observa en relación con la ansiedad de contaminación, tanto en ^un grupo control y en los individuos con trastorno obsesivo-compulsivo (TOC), ² un trastorno psiquiátrico relativamente común ya menudo debilitante relacionada con la ansiedad de contaminación. Aunque muchas regiones del cerebro se han visto implicados en el TOC, trastorno en la corteza orbitofrontal (OFC) es uno de los hallazgos más consistentes. ^{3, 4} Además, la hiperactividad de la corteza orbitofrontal se ha encontrado correlación con la gravedad de los síntomas TOC ⁵ y la disminución de la hiperactividad en los esta región se ha informado que se correlacionan con la severidad de los síntomas disminuyeron. ⁶ Por tanto, la capacidad de control de esta área del cerebro puede traducirse en clmejoras inical de síntomas obsesivo-compulsivos, como ansiedad contaminación. Biofeedback de rt-fMRI de datos es una técnica nueva en la que se presta el patrón temporal de la actividad en una región específica (o está asociado con un patrón específico distribuidos de la actividad cerebral) en el cerebro de un sujeto como una señal de retroalimentación sobre el tema. Informes recientes indican que las personas son capaces de desarrollar el control sobre la actividad de áreas específicas del cerebro cuando se proporciona con rt-fMRI biofeedback. ^7-12 En particular, estudios, varias usar esta técnica para identificar las áreas del cerebro implicadas en el procesamiento de las emociones han tenido éxito en temas de capacitación para controlar estas regiones. ^13-18 En varios casos, rt-fMRI entrenamiento en biorretroalimentación ha sido informado de inducir cambios cognitivos, emocionales, o clínica en los sujetos. ^{8, 9, 13, 19} A continuación se ilustra esta técnica aplicada al tratamiento de contaminación de la ansiedad en los sujetos sanos. Esta intervención será una retroalimentación valiosa basIC herramienta de investigación: permite a los investigadores a perturbar la función del cerebro, medir los cambios resultantes en la dinámica del cerebro y relacionar los cambios en la ansiedad contaminación u otras medidas de comportamiento. Además, el establecimiento de este método sirve como un primer paso hacia la investigación de la resonancia magnética funcional basada en el biofeedback como una intervención terapéutica para el TOC. Teniendo en cuenta que aproximadamente una cuarta parte de los pacientes con TOC reciben pocos beneficios de los formularios disponibles en la actualidad de tratamiento, ^{20 a 22} y que aquellos que se benefician raramente se recuperan completamente, los nuevos enfoques para el tratamiento de esta población se necesitan con urgencia.

Protocol

1. Estímulo para el Desarrollo

El desarrollo de estímulo es necesario realizar una. Imágenes relacionadas con la contaminación y neutral debe ser recogido y puesto a prueba para asegurar la ansiedad inducida por estos estímulos se equilibra a través de las condiciones de provocación y significativamente mayor en las condiciones de provocación que en las condiciones neutrales Más específicamente, los siguientes cuatro conjuntos de estímulo son necesarios.:

1. Estímulos localizador: 300 relacionadas con la contaminación, las imágenes y 300 imágenes neutras se utilizan para localizar la región de la corteza orbitofrontal (OFC) que participan en la ansiedad de contaminación. Estos deben ser piloto para asegurar que las imágenes relacionadas con la contaminación, provocan ansiedad significativamente más contaminación que las imágenes neutras (basado en la auto-informe). Es importante que esto es cierto para todas las asignaturas piloto, no sólo a través del grupo en su conjunto, como la región de destino de la OFC se debe localizar en cada materia, con estos estímulos.
2. BIOFestímulos eedback: dos conjuntos coincidentes de los estímulos debe ser desarrollado, cada uno con 3 tipos de estímulos. En cada conjunto de 18 estímulos provocadores son necesarios para aumentar los bloques, 18 de estímulos provocadores son necesarios para disminuir los bloques, y 24 estímulos neutros son necesarios para los bloques de neutral. Un juego es para la sesión de biofeedback primero y el segundo es para la sesión de biofeedback segundos. Datos experimentales deben ser recogidos en el auto-reporte de los sujetos experimentan ansiedad cuando se ven estos estímulos para asegurar que hay un efecto principal de tipo (en relación a la diferencia entre la provocación y el estímulo neutral), pero ningún efecto principal de juego o tipo por conjunto de interacción.
3. Estímulos de control de la tarea: cuatro conjuntos de juego de estímulo debe ser desarrollado, cada uno con seis estímulos provocadores de los bloques de aumento, 6 estímulos provocadores de los bloques de descenso, y 8 de estímulos neutros. Estos cuatro grupos son para las carreras de control de tareas que se realizan al inicio y al final de cada una de las dos sesiones de biorretroalimentación. Datos experimentales deben ser recogidos en el auto-reporte de los sujetos experimentan ansiedad cuando se ven estos estímulos para asegurarse de que existe un efecto principal de tipo (en relación a la diferencia entre la provocación y el estímulo neutral), pero ningún efecto principal de juego o de tipo por- -conjunto de interacción.
4. Estímulos evaluación de la sesión: 3 a juego de estímulo debe ser desarrollado, cada uno con 25 imágenes de la contaminación. Datos experimentales deben ser recogidos para asegurar que no hay efecto de conjunto sobre la ansiedad experimentada en respuesta a estas imágenes.

Los estímulos utilizados por nuestro grupo incluyen imágenes de los síntomas obsesivo-compulsivo de Maudsley Set ²³ y el Sistema Internacional de Imagen afectivo ^24, así como las fotografías que nos tomaron, adquirida a partir de imágenes de Google, y comprado a Bigstockphoto.com , gettyimages.com , flickr. com , yhoto.com "> iStockphoto.com.

2. Reclutamiento

Temas son analizados para identificar a los individuos sanos que pueden participar en la resonancia magnética y que reportan altos niveles de contaminación ansiedad y el deseo de aprender a controlar esa ansiedad. En particular, como parte del proceso de selección, los sujetos completar el Inventario de Padua-Washington de la pizarra de la Universidad de revisión (PI-WSUR) ²⁵ y sólo aquellos con un puntaje de 8 o más en las obsesiones y compulsiones de lavado Subescala están incluidos en el estudio. Para cada sujeto que recibe la biorretroalimentación cierto, otro tema emparejó por edad y género es reclutado para recibir farsa biofeedback. Antes de participar, todos los sujetos deben dar su consentimiento informado de acuerdo con un protocolo aprobado por el programa de protección institucional humanos (Universidad de Yale, este es el Programa de Investigación de Protección Humana).

3. Protocolo

<P CLASS = "jove_content"> El objetivo del protocolo de biofeedback es la formación de temas a desarrollar un mayor control sobre el nivel de actividad neuronal en una región de la corteza orbitofrontal (OFC) relacionados con la ansiedad de contaminación, de modo que, cuando son expuestos a la contaminación estímulos relacionados, que pueden aumentar o disminuir la actividad neuronal en esta región a su antojo. Nuestra hipótesis es que un mayor control sobre esta área del cerebro que dar a los sujetos un mayor control sobre su contaminación relacionada con la ansiedad. Esta capacidad, de controlar conscientemente el nivel de actividad neuronal en la corteza orbitofrontal, se evaluará en función de si los sujetos son capaces de incrementar y disminuir la señal de medición de esta área del cerebro cuando están con claves para aumentar y disminuir la actividad durante una sesión de imágenes funcionales.

Temas vienen en cuatro días separados, prevista aproximadamente en intervalos de media semana-, por lo que el estudio completo dura dos semanas en completarse. El diagrama de flujo para el protocolo se muestra en la Fifigura 1.

Figura 1. Diagrama de flujo del protocolo. Día 1 se muestra azul, Día 2 en rojo, el día 3 de color verde y el día 4 en color naranja. Aunque no de forma explícita en la lista, cada sesión de MR también incluye la recopilación de datos anatómicos en los lugares misma división que los datos de funcionamiento y las sesiones de biorretroalimentación MR incluyen la recopilación de una "exploración funcional de referencia" que se utiliza para registrar la región de destino en el espacio funcional de esa sesión.

3.1 Día 1

1. Temas participar en una sesión de una hora de imágenes de resonancia magnética (RM) en un 1,5 escáner Seimens T Sonata. En cada sesión de exploración, antes de que comience la exploración, la presentación visual se comprueba para asegurar que recae enteramente en el campo de visión del tema y parece estar bien enfocados a ellos.
   El día 1, los siguientes datos se recogen:
   1. Un im resolución estructural de altaedad con una magnetización preparado gradiente de eco rápido (MPRAGE) secuencia
   2. T1 imágenes anatómicas en los lugares misma división 31 ya que los datos funcionales
   3. Dos carreras de reposo funcional de datos del estado, cada uno con la colección de 152 volúmenes (los dos primeros descartados). A T2 *- sensible gradiente recordó tiro eco-planar secuencia de pulsos se utiliza para todos de adquisición de datos funcionales (TE = 30 ms, FA = 80, TR = 2000 ms, ancho de banda = 2604, el campo de visión de 200 mm * 3,1 3,1 * 3,1 mm ³ vóxeles isotrópicos, 31 axial oblicua, AC-PC rodajas alineadas que cubre todas las OFC y la mayor parte del cerebro anterior). Esta secuencia se ha optimizado para la señal en la corteza orbitofrontal, reduciendo el óptimo TE de 45ms y 30ms y la reducción de espesor de corte de 3,1 mm los cuales reducen la intravoxel desfase con sólo una ligera disminución en la sensibilidad BOLD. Un mayor ancho de banda también se utiliza para reducir la distorsión geométrica a lo largo de la fase de codificación de dirección.
   4. Local de tresizer series de datos funcionales, cada uno con la colección de 202 volúmenes (los dos primeros descartados) en el que se alterna entre la visualización de objeto intensa contaminación relacionada con las imágenes y la visualización de imágenes neutras en 40 intervalos. Estas carreras localizador se utilizan para localizar la región de la OFC activados por la ansiedad de contaminación
2. Tras la sesión de un día de la RM, los sujetos se reúnen con un psicólogo clínico con experiencia en trastornos de ansiedad para la sesión de reevaluación Estrategia de Desarrollo. El objetivo de esta sesión es desarrollar una estrategia individualizada cognitiva para el sujeto que les proporciona un control inicial sobre la actividad en su corteza orbitofrontal. Escenarios que pueden provocar ansiedad contaminación se discuten y el psicólogo ayuda a que el sujeto desarrollar enfoques para reducir la ansiedad en estas situaciones. Esto puede implicar la revalorización del riesgo percibido de la contaminación, o, si ya están predispuestos a religipensamientos graves o estrategias de meditación, un enfoque basado en la fe o una en la que "dejar ir" de la ansiedad pueden ser discutidos. El objetivo de esta sesión es identificar una o más estrategias de revalorización que el sujeto se siente es probable que sean eficaces para reducir su ansiedad la contaminación a través de una variedad de situaciones. Una vez que se sienten seguros de que las estrategias eficaces revalorización han sido identificados, se les instruyó para tratar las estrategias para reducir la actividad en la corteza orbitofrontal durante la sesión de biofeedback. A la inversa, para aumentar la actividad en la corteza orbitofrontal, se darán instrucciones para tratar de pensar en las posibles consecuencias de entrar en contacto con los objetos contaminados y se dejan sentir ansiedad acerca de este sin comprometer ninguna estrategia nueva evaluación. Debemos destacar aquí que estas estrategias para subir / bajar la actividad OFC sólo tienen por objeto proporcionar una cierta capacidad inicial, se limita a controlar la OFC. Durante las sesiones de biorretroalimentación, sin perjuicio des tendrán la oportunidad de experimentar con sus estrategias cognitivas y recibir información directa sobre lo que es más eficaz, lo que les permite desarrollar un mayor control sobre la OFC. Durante esta sesión, el psicólogo clínico también evalúa si el sujeto tiene sub-clínicos de ansiedad contaminación que les afecta en la vida cotidiana, si no, se retiran del estudio.
3. Los datos recogidos en las pistas de localizador se analizan después de la sesión del día 1, pero durante la exploración antes de que el día 2 de sesión mediante un análisis GLM con un regresor tarea calcula utilizando un vector que es uno durante períodos de tiempo cuando el tema era ver las imágenes y la contaminación cero los períodos de tiempo restante convolucionada con una función de la respuesta hemodinámica canónica. El t-estadístico asociado con el coeficiente de regresión en cada voxel se calcula y el TMAP resultante se suaviza con una de 6 mm de ancho completo a media altura del núcleo de Gauss. El resultado de t-Ver mapas que las regiones del cerebro estaban más activas cuando el sujeto considera la contaminación relacionada con las imágenes que cuando vieron las imágenes neutras. El top 30 píxeles en este t-mapa situado en el CFE o al lado de la región polar frontal (más específicamente, en las áreas de Brodmann 10,11 o 47) son seleccionados para representar a la región el tema del destino de la OFC para sus exploraciones biofeedback próximo. Por lo tanto, la lateralidad de la región de destino puede variar en función de los patrones de activación del sujeto. Esta región se traduce en un espacio funcional en el espacio anatómico a través de un registro rígido con la interpolación del vecino más cercano. Una zona de control también se define para incluir a toda la materia blanca del cerebro y se traduce en el mismo espacio en el cerebro MNI. Estas dos regiones será utilizada por el programa de análisis en tiempo real durante la sesión de biofeedback Día 2.

3.2 Día 2

1. Los sujetos primero participar en una sesión de evaluación fuera del imán.
2. Los sujetos luego participar en un 1,5 horas en tiempo real sesión de biorretroalimentación fMRI.
   1. La sesión comienza con la colección de anatomía axial (T1) las imágenes en los lugares misma división que los datos funcionales.
   2. A continuación, un análisis funcional de referencia se recoge. Este corto plazo funcionales de doce volúmenes se recoge, la quinta parte de lo que se mantiene y se desecha el resto.
   3. Las dos regiones de interés, el region de la OFC del sujeto activo cuando se visualizan imágenes como la contaminación identificadas en base a la localizador funciona de día 1 (ver 3.1.3) y la región de control de la materia blanca, se traducen en el espacio funcional de la sesión actual a través de una concatenación de dos registros rígida . Los mapas de la primera inscripción de las regiones del espacio anatómico del día 1 al espacio anatómico del día 2. Los mapas de la segunda inscripción de las regiones del espacio anatómico del día 2 en el espacio de la "referencia funcional" scan del día 2. Una vez que estas dos regiones se han traducido en el espacio funcional de la sesión de exploración actual, el biofeedback puede comenzar.
   4. Mientras que las regiones están siendo registrados, hay dos carreras funcionales recogida (132 volúmenes recogidos en cada carrera, los dos primeros descartados para permitir que el campo para llegar a un estado de equilibrio) que se conocen como la tarea de control se ejecuta. Estas carreras no tienen que ver con el biofeedback, sino que se utilizan para evaluar la capacidad de los sujetos a Concontrol de actividad dentro de su región OFC de interés cuando son expuestos a la contaminación relacionada con las imágenes de. En el lado izquierdo de la pantalla, ver los asuntos en una flecha roja que apunta hacia arriba, con una flecha azul que apunta hacia abajo, o una flecha blanca que apunta hacia adelante a la derecha. A la derecha de la flecha es una imagen de gran tamaño, que es la contaminación relacionada con que la flecha apunta hacia arriba o hacia abajo, y neutral cuando se señala hacia adelante. Los sujetos se les pidió que trataran de aumentar la actividad en su corteza orbitofrontal cuando la flecha apunta hacia arriba, para tratar de disminuir la actividad en su corteza orbitofrontal cuando señala hacia abajo, y simplemente para relajarse cuando la flecha a la derecha. La flecha y la imagen cambia cada 26 segundos, alternando a través de las tres condiciones. Dado nuestro interés en examinar el comportamiento del cerebro de las correlaciones entre los sujetos (por ejemplo, las correlaciones entre los cambios en el control sobre el área del cerebro y los cambios en la ansiedad de contaminación durante las sesiones de evaluación), queremos que todos los temas a ser expuestos a las secuencias de un mismo bloque. Por lo tanto, el orden debloques no se compensa a través de temas, ya sea en el control se ejecuta o se ejecuta el biofeedback. En vez de dos tipos de ejecución se usa en combinación para todos los sujetos. En la primera ejecución, la orden de bloqueo es el descanso-arriba-abajo-resto-arriba-abajo-resto-arriba-abajo-descanso. En la segunda, que es el descanso-abajo-arriba-resto-abajo-arriba-resto-abajo-arriba-descanso. Por lo tanto, de una sola vez, hasta precede a abajo, y en el siguiente, por precede arriba.
   5. Después de la tarea de control se ejecuta, y cuando la región de destino y control de la región se han registrado en el espacio funcional actual, seis carreras biorretroalimentación (biofeedback o simulada funciona, dependiendo del tema) se llevan a cabo (132 volúmenes recogidos en cada carrera, los dos primeros y dos últimos descartados).
      Biofeedback dice: Estas carreras se utilizan para entrenar a los sujetos para controlar la actividad en su retorno de la inversión OFC. Son similares a la tarea de control se ejecuta, salvo que los sujetos reciben retroalimentación en la parte inferior de la pantalla con respecto a su éxito en el control de la zona del cerebro. Más especificacioneslly, en la parte inferior de la pantalla, los sujetos cuentan con una representación gráfica de la actividad en su región OFC, ya que cambia con el tiempo a lo largo de la carrera. Los sujetos son instruidos para tratar de aumentar la actividad en la corteza orbitofrontal, cuando el color de la línea es de color rojo, y para disminuir la actividad de esta región cuando el color de la línea se vuelve azul, y descansar cuando es blanco. La siguiente gráfica se presenta a continuación una imagen que cambia para cada aumento / disminución / bloque de reposo y está relacionada con la contaminación en el aumento y la disminución de los bloques, y neutral en los bloques de descanso. Al igual que en la tarea de control se ejecuta, también hay un código de colores de flecha a la izquierda de la imagen que indica que la tarea actual (arriba / abajo / descanso). Los sujetos son instruidos para probar las estrategias que se discutieron en su sesión de estrategia de desarrollo Reevaluación pero también para sentirse libre de experimentar con otros, y utilizar la retroalimentación como una herramienta para evaluar lo que funciona mejor. Además, para estimular la experimentación con nuevas estrategias, es emphas zado para todos los sujetos que su desempeño en el control de la OFC no será evaluado durante las carreras de biofeedback, sólo durante la tarea de control se ejecuta en la que no se presenta biofeedback. Los sujetos se les dice que hay un retraso de seis-ocho segundos entre los cambios en la actividad en su área del cerebro de destino y los cambios en el gráfico de líneas, debido a la respuesta del flujo sanguíneo lento y retrasos en el procesamiento. También se recomienda a los sujetos que no deben cambiar las estrategias dentro de un bloque como el retraso en el tiempo-por supuesto hace que la evaluación del éxito de cada estrategia difícil cuando las estrategias se cambian con demasiada rapidez.
      El sistema de resonancia magnética funcional en tiempo real para proporcionar retroalimentación durante el biofeedback se ejecuta se ilustra en la Figura 2. Una rutina especial de reconstrucción estaba escrito que guarda una copia de cada rebanada de datos, ya que se recoge, en el directorio en el sistema de reconstrucción de la imagen que se puede acceder a la computadora de procesamiento de imágenes a través de la conexión de red de área local. Un módulo de BioImage Suite (href = "http://www.bioimagesuite.org"> www.bioimagesuite.org) que se ejecutan en las urnas computadora de procesamiento de imágenes de ese directorio y lee en cada rebanada de lo que parece. Cuando un volumen total ha llegado, se registra la exploración funcional de referencia (para ajustar el movimiento) y el nivel medio de la señal en la región OFC objetivo, así como en la región de control de la materia blanca, se calcula y salida a través del puerto serie al Estímulo / Comentarios equipo. Un programa de Matlab ( www.mathworks.com ) que se ejecutan en el equipo de estímulo / Comentarios recibe los datos y se normaliza el nivel de actividad OFC para ajustarse a la deriva y las fluctuaciones de todo el cerebro usando la fórmula introducida por Charms y sus colegas. ⁸ Más específicamente, para cada volumen de los datos recogidos, el cambio de la señal por ciento de la media móvil se calcula tanto para el rendimiento de la inversión importa OFC y negro y la diferencia en estas dos medidas se computa. Este valor se representa en un gráfico lineal en el tiempo en el bottom de la pantalla visual.
      
      Figura 2. Esquemática del sistema de resonancia magnética funcional en tiempo real. El sistema de reconstrucción de la imagen procesa los datos de RM, ya que se recoge, y crea una imagen de cada segmento en el que se escribe en un archivo. Estas imágenes son parte recuperado por el equipo de procesamiento de imágenes a través de LAN y procesados ​​en tiempo real utilizando BioImage Suite. Nivel de actividad de retorno de la inversión se envía al ordenador de estímulo / respuesta donde es recibido por un programa de Matlab que crea la pantalla de visualización, incluyendo una parcela de la actividad OFC normalizado a través del tiempo para el sujeto.
      Sham biofeedback: Estas carreras proporcionan una condición de control con el cual comparar el biofeedback. Sham biofeedback carreras será el mismo que el biofeedback funciona, excepto que los sujetos ver el curso de la actividad en la corteza orbitofrontal de una anterior, la edad y el biofeedback ejecutar el sexo con ajuste del sujeto. En la medida en que el Previonos sujeto era capaz de controlar la actividad en la corteza orbitofrontal durante las ejecuciones de sus biofeedback, el sujeto actual se parece ser el mismo éxito en sus carreras biofeedback farsa, lo que resulta en impresiones similares de éxito experimentado por los sujetos a través de las dos condiciones. Teniendo en cuenta que la experiencia de éxito (en el control de esta región) pueden influir en la motivación del sujeto, y así, indirectamente, influir en el grado en que ellos aprenden el control de la OFC, es importante mantener esto tan consistente como sea posible.
   6. Por último, dos más carreras tarea de control se recogen.

3.3 Día 3: Igual al día 2, pero utilizando diferentes (emparejado) conjuntos de estímulos.

3.4 Día 4

1. Temas participar en una sesión de evaluación final (como en el punto 3.2.1).
2. Temas participar en una final de una sesión de una hora de imágenes de RM en el que descansar los datos del estado de conectividad funcional se recoge.
4. Interrogatorio de los sujetos Sham

Una vez finalizado el estudio, todos los participantes farsa se les informa que recibió información falsa y la interrogó para asegurarse de que no se molesta por el engaño, y para comprobar si se sospecha que la información que recibían no era verídica.

5. Off-line de datos de análisis

5.1 Tres medidas de resultado primarias se calculan para cada tema:

1. El cambio en la ansiedad que experimentan cuando el sujeto puntos de vista relacionados con las imágenes de contaminación en la Sesión de Evaluación del pasado, en comparación con la sesión de evaluación en primer lugar. Tenga en cuenta que las imágenes específicas que se presentan son diferentes a través de las sesiones de evaluación (para evitar la habituación), pero coinciden (como se confirma con la prueba piloto) en el nivel de ansiedad que suele provocar. La media de auto-reporte de puntuación de ansiedad de la sesión de evaluación en primer lugar se restará de la puntuación de ansiedad significa auto-reporte de la finalsessment sesión para obtener una estimación del cambio en la ansiedad de cada sujeto. Un sujeto dentro de la prueba t de comparación de auto-reporte de las puntuaciones de ansiedad se utiliza para determinar si un asunto determinado mostró una disminución significativa en la ansiedad en la sesión de evaluación final relativa a la sesión de evaluación inicial.
2. El cambio en el control de la región de destino OFC ese tema experimentado durante la intervención. Control de la región se calcula en base a la tarea de control se ejecuta al inicio y al final de cada sesión de biorretroalimentación. Para cada ejecución de la tarea de control, un análisis GLM se lleva a cabo utilizando dos variables explicativas: una para el "aumento" de los bloques y otra para la "disminución" bloques, cada uno de los cuales se calcula tomando un vector que se codifica 1 durante el período de la tarea apropiada y cero en todos los otros puntos temporales convolucionada con una función de la respuesta hemodinámica. Los mapas de beta para cada una de estas variables explicativas se restan para obtener un mapa que representa la diferencia en la señal en el aumento en comparación con disminución bloqueks. El valor medio de este mapa es un promedio en toda la región sujeta OFC específicos para obtener las estimaciones de control de la región OFC objetivo en cada ejecución de la tarea de control. El control de la OFC en el inicio de la sesión de biofeedback primero se restará de control de la OFC en la final de la sesión de biorretroalimentación última para obtener una medida del cambio en el control de la región causados ​​por la intervención bio-retroalimentación.
3. El cambio en la conectividad estado de reposo a la región de la OFC en el transcurso del estudio. Esto se calcula para cada sujeto, restando la región semillas de mapa de conectividad del día 1 se ejecuta en reposo en el mapa de la conectividad de la región de semillas del día 4 carreras en reposo.

5.2 Grupo analiza el nivel

Como mínimo, los siguientes se examinan a nivel de grupo:

1. Los sujetos que recibieron biofeedback reales en contraste con los sujetos que recibieron farsa biofeedback para determinar sidesarrollado un mayor control sobre su región de destino y si que les ha permitido ejercer un mayor control sobre su ansiedad contaminación. Prueba t pareada se utilizará para comparar las estimaciones de los cambios en el control y los cambios en la ansiedad de los dos grupos.
2. Cambios en la ansiedad de contaminación en temas biofeedback están relacionadas con cambios en el control de su región de destino y los cambios en los patrones de conectividad funcional. A través de los sujetos que recibieron biofeedback cierto, los cambios en el control de la región de destino se correlacionaron con cambios en la ansiedad de Pearson correlación producto-momento. Importancia se evaluará a través de un estándar de r-to-p de conversión. Los mapas de los cambios en la conectividad a la OFC para cada sujeto se correlaciona en forma de píxeles prudente con las estimaciones de los cambios en la ansiedad.

Tanto el análisis fuera de línea y el análisis en tiempo real se describe en este manuscrito se realizan BioImage Suite ( www.bioimagesuite.org ). Este paquete de software es de código libre disponible y abierto. El componente de análisis en tiempo real, aunque no está disponible on-line, está disponible bajo petición. Está diseñado para separar el análisis de datos en tiempo real del programa de la pantalla, por lo que ésta puede ser alterada sin requerir la modificación de la anterior. Esto permite flexibilidad en el diseño experimental, por ejemplo, el programa de visualización se pueden escribir con cualquier software estándar (por ejemplo, E-prime, Matlab, Presentación). Además, el análisis en tiempo real emplea procesamiento de gráficos corrección unidad de movimiento acelerado, lo que permite la corrección de movimiento de alta calidad con el retraso de casi nadie. Este sistema se describe con más detalle en Scheinost et al., 2011. ²⁶

6. Resultados representante

Un sujeto que obtiene el control sobre su área del cerebro de destino durante el biofeedback debe tener unn aumento de control sobre el área del cerebro objetivo, según la evaluación durante las carreras de control de tareas, y esto debería traducirse en una reducción de la ansiedad contaminación durante las sesiones de evaluación. La Figura 3 muestra una captura de pantalla de la presentación visual de una de las finales biofeedback corre de un sujeto que logró ganar el control sobre su OFC. El éxito de este tema en el control de la región durante este plazo se refleja en el hecho de que el gráfico de líneas es mayor durante los períodos de color rojo de los períodos azul, sobre todo después de ajustar por la espera desde seis hasta ocho segundos de retraso. Este mismo tema mostraron un mayor control según la evaluación en su tarea de control se ejecuta (de un valor de beta promedio de 0,003 con un valor promedio de beta de 0,23), así como una disminución significativa en la ansiedad en respuesta a las imágenes de la contaminación se presenta en las sesiones de evaluación (p < 0,005) como se muestra en la Figura 4. Este fue un tema de éxito. En contraste, los otros no aprendieron a controlar la región de destino, und no mostró disminución de la ansiedad de la contaminación según lo evaluado en las sesiones de evaluación. En general, nos encontramos con una gran variabilidad entre los sujetos en su capacidad para aprender a controlar esta región.


Figura 3. Captura de pantalla de la pantalla visual vistos durante la ejecución de biofeedback, se toma al final de la carrera. Debido a que el plazo finaliza con la condición neutra, la imagen visualizada en el momento del vuelco de la pantalla (en este caso, la imagen de los libros) es neutral, y la flecha es de color blanco y apuntando hacia delante. Durante el aumento y disminución de los bloques, las imágenes relacionadas con la contaminación se muestra. La flecha de la izquierda fue una flecha de color rojo en los bloques de aumento y una azul, flecha hacia abajo en los bloques de descenso. El gráfico de líneas en la parte inferior de la pantalla representa la actividad OFC durante la carrera. El color de la línea indica que tipo de bloqueo que estaba ocurriendo en ese período de tiempo de la exploración (red para el aumento, azul para el descenso, y el blanco para neutro). El gráfico abarca el período de tiempo desde el momento en el primer volumen se procesa (aproximadamente 3s después del inicio de la carrera) hasta el momento de procesar el volumen de 128 ^º (aproximadamente 257s después del inicio de la carrera). El eje Y indica la variación porcentual de la señal de la media móvil de la OFC, menos el cambio de la señal por ciento de la media móvil en la sustancia blanca de control de retorno de la inversión (en este plazo, las amplitudes oscilaban entre 2,1 y -3,7). Tenga en cuenta que después de considerar un retraso de 6-8 (correspondientes a los puntos 3-4), la actividad en esta región fue mayor durante los períodos de color rojo que azul, que refleja el éxito de este tema en el control de la región. El tema simulacro adaptado a este tema se vea estímulos idénticos, sin embargo, en el caso del sujeto simulado, el gráfico de línea no tendría que ver con su verdadero patrón de actividad cerebral.


Figura 4. Gráfico de barras que resume auto-reporte de calificaciones de la ansiedad en respuesta a las imágenes de la contaminación en (a) la primera sesión de evaluación (antes de que el biofeedback) y (b) la sesión de evaluación final (después de la retroalimentación) de los sujetos cuya biofeedback tiempo-por supuesto se muestra en la Figura 3. Este tema informó la ansiedad significativamente menor después de que el biofeedback según lo indicado por el asterisco.

Discussion

Biofeedback de datos de la fMRI en tiempo real es una técnica nueva y se necesita más trabajo para optimizar este método a fin de maximizar el aprendizaje en los sujetos. Estudios recientes han explorado cómo el aprendizaje cambia con diferentes números de carreras o sesiones de ^{exploración, 14, 18, ​​27} cómo el paradigma de información afecta el aprendizaje ^28, y si el aprendizaje inducido por un resultado determinado protocolo de biofeedback en los cambios en la función cerebral que persisten más allá del final del período de entrenamiento de biofeedback. ^{15, 18, ​​27, 29} Sin embargo, el trabajo mucho más en este sentido es necesario, teniendo en cuenta que el protocolo óptimo puede variar dependiendo de la zona cerebral específica, la población estudiada, y otras variables.

Uno de los retos que enfrentan en los estudios de neurofeedback es la mejor manera de controlar los efectos de la práctica, la exposición, la motivación y el placebo. Hay una variedad de enfoques que se han descrito en la literatura, cada uno de ellos tiene sus ventajasventajas y desventajas. En este protocolo, un paradigma farsa biofeedback se emplea en el que los sujetos de control reciben estímulos idénticos a sus súbditos biofeedback emparejado y se les hace creer que están recibiendo retroalimentación real sobre la base de sus propios patrones de actividad cerebral. Este enfoque tiene la ventaja de que las instrucciones y los estímulos son controladas. También ayuda a controlar la motivación y los efectos placebo. Es decir, neurofeedback induce en muchas materias-como un juego de mentalidad en la que se hacen personalmente en su desempeño. El control con tratamiento simulado condición duplicados que la experiencia lo más cerca posible, controlando así el alto nivel de motivación de los sujetos neurofeedback. Además, si un sujeto recibe información que indica el éxito cada vez mayor, el sentido resultante de los logros y la percepción de auto-control se traduce en el efecto placebo en las medidas de comportamiento. Una vez más, el paradigma de la farsa que utiliza los controles de esta posibilidad tan eficazmente como sea posible. Sin embargo, un inconveniente de este enfoque biofeedback farsa es que se activa induce a error a los sujetos y por lo tanto podrían interferir con el aprendizaje que normalmente se producen durante los períodos de práctica sin retroalimentación. Otro tipo de condición de control utilizados para estudios neurofeedback es que los sujetos realizan la misma tarea sin neurofeedback. Este control de la práctica y los efectos de la exposición, y no tiene el inconveniente de inducir a error y confusión, posiblemente reflejo de auto-aprendizaje basado en procesos. Sin embargo, no puede controlar, así como para la motivación y el efecto placebo. Otra forma de farsa biofeedback también se ha utilizado en la cual los sujetos reciben información con respecto a otra área del cerebro que no se cree que participan en la tarea, aunque los temas son engañados en la creencia de su zona objetivo es relevante para la tarea. Este enfoque implica una asunción por parte de los investigadores con respecto a una región del cerebro relacionada con la tarea, y esto puede ser problemático si la región de turns a participar en la tarea. Por otra parte, si la región es realmente irrelevante para la tarea, los sujetos farsa es poco probable que tenga éxito el control de ella, y por lo tanto probable que se sientan decepcionados y frustrados, en contraste con los sujetos retroalimentación cierto que son más propensos a experimentar el éxito y se sienten satisfechos y en el control. Por lo tanto, esta forma de farsa biofeedback no controla, así como para el estado emocional del sujeto (y por lo tanto la motivación y el efecto placebo) como el tipo de simulacro se describe en este manuscrito, y tiene el mismo inconveniente de la posibilidad de interferir con el proceso de aprendizaje proporcionando información falsa. Por último, las condiciones de control en el que los sujetos de control recibe una forma alternativa de tratamiento fuera del imán (como la terapia cognitiva conductual) se puede utilizar para contrastar la eficacia del rt-fMRI biofeedback con lo que es el estándar de oro en términos de tratamientos en presentes. Este último enfoque no trata de controlar con precisión para todos loslos efectos que ocurren durante el neurofeedback, y por lo tanto no se refiere a si es la retroalimentación per se que induce a la mejora del comportamiento, sino más bien la pregunta importante: tomadas en conjunto, puede en tiempo real biofeedback fMRI como una intervención produce mejores resultados clínicos o de comportamiento que el las alternativas actuales? En resumen, la elección de qué tipo de control a utilizar en un estudio de bio-retroalimentación es un aspecto importante y desafiante del diseño del estudio, y las limitaciones de la condición de control utilizados tienen que ser tenidos en cuenta a la hora de interpretar los resultados.

Aunque todavía en una etapa de desarrollo, el uso terapéutico de biofeedback en tiempo real de fMRI tiene utilidad potencial para una amplia gama de trastornos neuropsiquiátricos. Además, cuando se utiliza junto con las evaluaciones de la organización funcional del cerebro y las variables cognitivas / clínica (tomadas antes y después de que el biofeedback), puede ser una poderosa herramienta de investigación. En esencia, el biofeedback proproporciona un bajo riesgo "perturbar y medida" para estudiar la base neural de la función mental humana: el biofeedback se utiliza para perturbar la organización funcional del cerebro y los cambios en la función mental se miden. Tanto por su potencial de investigación y clínica, esto es una nueva tecnología prometedora para los campos de psiquiatría y neurociencia cognitiva.

El protocolo se describe aquí se investiga si el biofeedback en tiempo real de resonancia magnética funcional puede ayudar a los sujetos sanos ganar control sobre su ansiedad contaminación. Aunque es posible que el sustrato neural de la ansiedad de contaminación en los controles sanos es distinta de la de los pacientes con TOC, también es posible que el trastorno obsesivo-compulsivo dimensiones de síntomas de ejecución a través de las poblaciones tanto sanos y enfermos, y que mecanismos similares subyacen a la ansiedad de contaminación, tanto en grupos. Si es así, y si biofeedback en tiempo real de resonancia magnética funcional es eficaz para ayudar a los sujetos sanos controlar su ansiedad, comoparadigma imilar puede tener utilidad clínica para el trastorno obsesivo-compulsivo.