Summary

Real-time fMRI Biofeedback Målretning af orbitofrontal Cortex for forurening Angst

Published: January 20, 2012
doi:

Summary

Her præsenterer vi en metode til at uddanne folk til at styre en hjerne område, der er involveret i forurening angst og til sondering forholdet mellem forurening angst og hjerne tilslutningsmuligheder mønstre.

Abstract

Vi præsenterer en metode til træning fag til at styre aktivitet i en region på deres orbitofrontal cortex er forbundet med forurening angst ved hjælp af biofeedback i real-tid funktionel magnetisk resonans imaging (rt-fMRI) data. Øget aktivitet i denne region ses i forhold til forurening angst både i kontrolgruppen 1 og hos personer med obsessiv-kompulsiv sygdom (OCD), 2 en forholdsvis almindelig og ofte invaliderende psykisk lidelse der involverer forurening angst. Selv om mange områder af hjernen har været impliceret i OCD, abnormitet i orbitofrontal cortex (OFC) er en af de mest konsistente resultater. 3, 4 Desuden hyperaktivitet i OFC har vist sig at korrelere med OCD symptom sværhedsgrad 5 og fald i hyperaktivitet i denne region har været rapporteret at korrelere med nedsat symptom sværhedsgrad. 6 Derfor kan evnen til at kontrollere denne hjerne området udmønte sig i CLinical forbedringer i obsessiv-kompulsiv symptomer, herunder forurening angst. Biofeedback af RT-fMRI data er en ny teknik, hvor den tidsmæssige mønster af aktivitet i en bestemt region (eller tilknyttet et bestemt distribueret mønster af hjernens aktivitet) i et fag hjerne er fastsat som et feedback-signal til emnet. De seneste rapporter tyder på, at mennesker er i stand til at udvikle kontrol over aktiviteten af specifikke områder i hjernen, når de har RT-fMRI biofeedback. 7-12 Især flere undersøgelser at bruge denne teknik til at målrette områder i hjernen der er involveret i følelser forarbejdning, har rapporteret succes med at træne fag at kontrollere disse regioner. 13-18 I flere tilfælde har RT-fMRI biofeedback træning blevet rapporteret at inducere kognitive, emotionelle eller kliniske forandringer i fag. 8, 9, 13, 19 Her viser vi denne teknik, som anvendes til behandling af forurening angst hos raske forsøgspersoner. Dette biofeedback intervention vil være en værdifuld basIC forskning værktøj: det giver mulighed for forskerne til at forstyrrer hjernens funktion, måle de deraf følgende ændringer i hjernens dynamik og relatere dem til ændringer i kontaminering angst eller andre adfærdsmæssige tiltag. Desuden tjener etableringen af ​​denne metode som et første skridt hen imod undersøgelsen af ​​fMRI-baserede biofeedback som et terapeutisk intervention for OCD. I betragtning af, at cirka en fjerdedel af patienter med OCD får ringe gavn af de tilgængelige former for behandling, 20-22, og at de, der nyder godt sjældent kommer sig fuldstændigt, er en ny tilgang til behandling af denne population presserende behov.

Protocol

1. Stimulus Udvikling Omfattende stimulus udvikling er nødvendig. Forurening-relaterede og neutrale billeder skal indsamles og afprøves for at sikre den angst forårsaget af disse stimuli, er afbalanceret på tværs af provokation betingelser og signifikant større i provokation betingelser end i de neutrale Mere specifikt er følgende fire stimulus sæt nødvendigt.: Localizer stimuli: 300 forurening-relaterede billeder og 300 neutrale billeder…

Discussion

Biofeedback af real-time fMRI data er en ny teknik og mere arbejde er nødvendigt for at optimere denne metode for at maksimere læring i fag. Nylige undersøgelser har udforsket hvordan læring ændrer sig med forskellige antal kørsler eller scanning sessioner, 14, 18, ​​27, hvordan de tilbagemeldinger paradigme påvirker indlæring 28, og om læringen forårsaget af en given biofeedback protokol resulterer i ændringer i hjernens funktion, der fortsat over slutningen af biofeedback praktikpe…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Denne undersøgelse er finansieret af NIH (R21 MH090384, R01 EB006494, RO1 EB009666, R01 NS051622). Vi takker H. Sarofin og C. Lacadie for deres tekniske assistance.

References

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. deCharms, R. C., Christoff, K., Glover, G. H. Learned regulation of spatially localized brain activation using real-time fMRI. NeuroImage. 21, 436-443 (2004).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. Yoo, S. S., Jolesz, F. A. Functional MRI for neurofeedback: feasibility study on a hand motor task. Neuroreport. 13, 1377-1381 (2002).
  12. 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).
  13. 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).
  14. Caria, A., Veit, R., Sitaram, R. Regulation of anterior insular cortex activity using real-time fMRI. Neuroimage. 35, 1238-1246 (2007).
  15. 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).
  16. 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).
  17. Johnston, S. J., Boehm, S. G., Healy, D. Neurofeedback: A promising tool for the self-regulation of emotion networks. NeuroImage. 49, 1066-1072 (2010).
  18. Zotev, V., Krueger, F., Phillips, R. Self-regulation of amygdala activation using real-time fMRI neurofeedback. PLoS One. 6, e24522-e24522 (2011).
  19. Haller, S., Birbaumer, N., Veit, R. Real-time fMRI feedback training may improve chronic tinnitus. Eur. Radiol. 20, 696-703 (2010).
  20. 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).
  21. Jenike, M. A. Clinical practice. Obsessive-compulsive disorder. N. Engl. J. Med. 350, 259-265 (2004).
  22. Pallanti, S., Quercioli, L. Treatment-refractory obsessive-compulsive disorder: methodological issues, operational definitions and therapeutic lines. Prog. Neuropsychopharmacol. Biol. Psychiatry. 30, 400-412 (2006).
  23. 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).
  24. 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. , (2008).
  25. 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).
  26. Scheinost, D., Hampson, M., Bhawnani, J. A GPU accelerated motion correction algorithm for real-time fMRI. Human Brain Mapping. , 639 (2011).
  27. Hampson, M., Scheinost, D., Qiu, M. Biofeedback from the supplementary motor area reduces functional connectivity to subcortical regions. Brain Connectivity. 1, 91-98 (2011).
  28. 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).
  29. 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).
check_url/3535?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Hampson, M., Stoica, T., Saksa, J., Scheinost, D., Qiu, M., Bhawnani, J., Pittenger, C., Papademetris, X., Constable, T. Real-time fMRI Biofeedback Targeting the Orbitofrontal Cortex for Contamination Anxiety. J. Vis. Exp. (59), e3535, doi:10.3791/3535 (2012).

View Video