Neurofeedback funkcjonalnego rezonansu magnetycznego w rehabilitacji poudarowej

Celine R. Gillebert, Dante Mantini, Tianlu Wang

Neurologia

5 stycznia 2022

Artykuł na: 49-60 minut

1148

Tagi: udar mózgu

Neurofeedback funkcjonalnego rezonansu magnetycznego w czasie rzeczywistym (rt-fMRI) stosuje się w leczeniu wielu zaburzeń neurorozwojowych i neuropsychiatrycznych, jednak dotąd nie zbadano skuteczności tej techniki w rehabilitacji poudarowej. W niniejszym artykule autorzy dokonują przeglądu badań na ten temat.

Liczba osób, które przeżyły udar, wciąż rośnie wraz ze starzeniem się populacji: na całym świecie co roku udaru doznaje około 15 milionów osób, z czego 5 milionów umiera, a kolejne 5 milionów staje się przewlekle niepełnosprawne¹.

Deficyty behawioralne w obszarze kognitywnym i motorycznym są wśród osób po udarze powszechne i trwałe. Badania nad neurofizjologią i neuroobrazowaniem sugerowały, że udar powoduje zmiany o zasięgu sieciowym, sięgające do strukturalnie nienaruszonych obszarów, bezpośrednio lub pośrednio powiązanych z miejscem uszkodzenia.

Zakłócenia w choćby jednej z wielu sieci lub obszarów mózgu wiążących się z różnymi aspektami funkcji motorycznej czy poznawczej mogą mieć poważny wpływ na jakość życia. Dlatego też przy opracowywaniu strategii rehabilitacyjnych mających na celu zwiększenie wyleczalności i ogólne podniesienie jakości życia u osób po udarze powinno się brać pod uwagę zarówno miejscowe uszkodzenia tkanki, jak i wtórne zmiany w funkcji mózgu. Pod tym względem wykorzystanie neurofeedbacku może stanowić obiecujące podejście.

Czym jest neurofeedback?

Neurofeedback działa jako system o pętli zamkniętej, dostarczający uczestnikowi w czasie rzeczywistym informacji na temat aktywności i/lub łączności jego mózgu. Informacje te można wykorzystać do stworzenia strategii samouczenia, które będą modulowały te sygnały z mózgu. Technika ta opiera się na zasadzie warunkowania instrumentalnego – metodzie uczenia się, w której wzmacnia się określone zachowania za pomocą nagród i kar. Jeśli uczestnik nauczy się kontrolować aktywność docelowych obszarów mózgu poprzez neurofeedback, może to ostatecznie prowadzić do mierzalnej zmiany behawioralnej, powiązanej z funkcją tych obszarów.

Początki neurofeedbacku sięgają elektroencefalografii (EEG), która mierzy dynamiczne zmiany potencjałów elektrycznych przez skórę głowy uczestnika. Technika ta jest przenośna i niedroga, a dostarczane przez nią informacje na temat aktywności mózgu charakteryzuje wysoka rozdzielczość czasowa. Neurofeedback EEG od lat znajduje szerokie zastosowanie w indukowaniu długotrwałych zmian behawioralnych zarówno u zdrowych ochotników, jak i u pacjentów^2,3. Jednak ze względu na niską rozdzielczość przestrzenną tej techniki wycelowanie jej selektywnie w konkretne obszary mózgu stanowi duże wyzwanie. Jako takie efekty neurofeedbacku EEG często nie są specyficzne. Inne techniki neuroobrazowania stosowane w neurofeedbacku obejmują magnetoencefalografię (MEG) oraz funkcjonalną spektroskopię bliskiej podczerwieni (fNIRS). Jednakże, podobnie jak przy EEG, ich rozdzielczość przestrzenna jest stosunkowo ograniczona i nie pozwalają one na precyzyjne celowanie w obszary mózgu.

Dziedzina neurofeedbacku rozwinęła się szybko i wkroczyła na nowe drogi dzięki wprowadzeniu technologii funkcjonalnego obrazowania metodą rezonansu magnetycznego w czasie rzeczywistym (rt-fMRI – real-time functional magnetic resonance imaging)⁴. Dlatego też w ostatnich latach obserwuje się stały przyrost badań skupiających się na zastosowaniach neurofeedbacku rt-fMRI w celu indukowania zmian behawioralnych⁵. Neurofeedback rt-fMRI wykorzystuje sygnał zależny od poziomu natlenienia krwi (BOLD – blood-oxygenation level-dependent) do przekazywania uczestnikowi informacji zwrotnej i do umożliwiania modulacji aktywności mózgu (ryc. 1). Dostępny jest cały szereg parametrów akwizycji, a wybiera się je w oparciu o zależność wymienną między rozdzielczością przestrzenną a czasową oraz o stosunek sygnał/szum. Analiza przeprowadzana jest niemal natychmiast lub z opóźnieniem kilku sekund, w zależności od dostępnych zasobów obliczeniowych.

Dysponując o wiele większą rozdzielczością przestrzenną niż EEG, fMRI pozwala na precyzyjne odgraniczenie docelowych obszarów zarówno korowych, jak i podkorowych. Właściwości te mogą być cenne w zastosowaniach neurofeedbacku.

Niedawne badania sugerują, że rt-fMRI to dojrzała technologia nadająca się do stosowania w kontekście treningu przy użyciu neurofeedbacku. Tym samym otwierają się możliwości stosowania neurofeedbacku rt-fMRI w celu poprawy zakłóconych funkcji mózgu u osób po udarze.

Prekursorem neurofeedbacku rt-fMRI jest neurofeedback EEG.

Rehabilitacja poudarowa

W ostatnich dwóch dekadach byliśmy świadkami pojawiania się wciąż nowych strategii rehabilitacyjnych mających na celu ułatwianie funkcjonalnego powrotu do zdrowia po udarze, takich jak ćwiczenia ukierunkowane na konkretne zadania, powtarzanie zadań, wyobrażanie mentalne i ruchowe, naśladowanie oraz – wśród podejść technologicznych – trening wspomagany robotycznie, stymulacja mięśni, stymulacja magnetyczna i elektryczna oraz zastosowanie środowisk wirtualnych. Jednak żadne z tych podejść nie przyniosło jak dotąd zadowalających rezultatów. Najprawdopodobniej dlatego, że nie uwzględniają one w wystarczającym stopniu strukturalnych, metabolicznych i elektrofizjologicznych konsekwencji udaru i oparte są na teoriach neuroplastyczności, które skupiają się głównie na uszkodzeniach i reorganizacji miejscowych obwodów, a nie biorą pod uwagę wpływu na cały mózg.

Ponadto obecne protokoły rehabilitacji niedostatecznie uwzględniają różnice między pacjentami. A takie duże różnice były zgłaszane odnośnie do typu i stopnia zaburzeń behawioralnych oraz spontanicznej reorganizacji funkcjonalnej po udarze. Z tych względów można by twierdzić, że neurofeedback rt-fMRI może być skuteczny w zmniejszaniu wywołanych udarem deficytów behawioralnych, ponieważ opiera się na indywidualnej dynamice mózgu i może pozyskiwać sygnały mózgowe w wysokiej rozdzielczości przestrzennej.

Cele przeglądu systematycznego skuteczności neurofeedbacku rt-fMRI w rehabilitacji poudarowej

Niniejszy przegląd systematyczny bada, czy neurofeedback rt-fMRI może indukować neuronalne i behawioralne zmiany związane z funkcją motoryczną lub poznawczą. Dlatego przedstawia on ocenę potencjału terapii opartej na neurofeedbacku rt-fMRI w rehabilitacji poudarowej. Konkretnie celem autorów jest:

dokonanie przeglądu badań empirycznych sprawdzających skuteczność neurofeedbacku rt-fMRI w modulowaniu funkcji mózgu i zachowania u osób zdrowych i pacjentów po udarze;
oszacowanie jakości badań pod względem wcześniej określonych kryteriów metodologicznych i teoretycznych;
przekazanie wskazań odnośnie do badań nad wykorzystaniem neurofeedbacku rt-fMRI w dziedzinie rehabilitacji poudarowej.

Metodologia przeglądu systematycznego skuteczności neurofeedbacku w rehabilitacji poudarowej

Metody wyszukiwania badań nad neurofeedbackiem w rehabilitacji pacjentów z udarem

Przeszukaliśmy cztery bazy danych zawierające pozycje z literatury przedmiotu, opublikowane od roku 1970 do lipca roku 2017.

Kryteria włączające i wyłączające badania do przeglądu systematycznego

Poszukiwaliśmy badań, których celem było wykorzystanie neurofeedbacku rt-fMRI w celu modulowania aktywności mózgu, jego łączności i/lub powiązanego z nimi zachowania odnośnie do funkcji poznawczej i motorycznej u osób zdrowych i/lub po udarze. Poszukiwania ograniczyliśmy do obszaru ruchowego i poznawczego, ponieważ według danych są one często zaburzone po udarze. Nie ujęliśmy badań oceniających pacjentów z postępującymi chorobami mózgu, zaburzeniami neurorozwojowymi czy neuropsychiatrycznymi. Ze względu na fakt, że dziedzina ta jest nowatorska, uwzględniliśmy również badania o niewielkiej próbie. Braliśmy pod uwagę wyłącznie prace w języku angielskim.

Przegląd systematyczny skuteczności neurofeedbacku w rehabilitacji poudarowej - miary efektu

W niniejszym badaniu brane były pod uwagę dwie zmienne związane z efektem. Pierwsza wiązała się z pomiarem wyuczonej samoregulacji funkcji mózgu, ocenianej przez poziom aktywacji w docelowym obszarze zainteresowania (ROI – region of interest) lub w całym mózgu lub też funkcjonalną łączność między dwoma lub więcej ROI. Drugą zmienną związaną z wynikiem był pomiar zmiany behawioralnej w funkcji motorycznej i poznawczej. Odnośnie do każdej z ww. miar efektu o skutecznym uczeniu się można wnioskować na podstawie porównywania uczestników, którzy korzystali z neurofeedbacku, z uczestnikami, którzy nie korzystali z prawdziwego neurofeedbacku (byli poddani neurofeedbackowi pozorowanemu). Alternatywnie można o nim wnioskować z porównania wewnątrzgrupowego między rundami treningowymi z neurofeedbackiem a rundami transferowymi (podczas których nie korzysta się z feedbacku).

Ocena jakości metodologicznej wykorzystanych badań

Jakość metodologiczną badań oceniło niezależnie dwóch badaczy, przy użyciu narzędzi oceny krytycznej Instytutu Joanny Briggs (JBI).

Przegląd badań sprawdzających wpływ neurofeedbacku rt-fMRI na neuronalne i behawioralne miary efektu

Domena motoryczna

Badanie: Blefari et al. (2015)³²
- ROI i jego określenie: Lewy obszar M1; lokalizatory anatomiczne i funkcjonalne
- Uczestnicy: 14 zdrowych młodych osób dorosłych (brak grupy kontrolnej)
- Sesje treningowe i informacja zwrotna (IZ):
  - 3 rundy po 6 minut każda, 1 dzień
  - IZ ciągła, piłka poruszająca się w pionie
- Wyniki:
  - Aktywność lewego obszaru M1 była niższa podczas neurofeedbacku
  - Nie wykazano zmian w zadaniu izometrycznego chwytania palcami po treningu
  - Korelacje między aktywacją lewego obszaru M1 a wydajnością
- Jakość: Umiarkowana
Badanie: Bray et al. (2007)²⁷
- ROI i jego określenie: Lewy obszar M1 i S1; lokalizator funkcjonalny
- Uczestnicy: 40 zdrowych młodych osób dorosłych (9 osób w grupie kontrolnej)
- Sesje treningowe i informacja zwrotna (IZ):
  - 4 rundy po 8 minut, 1 dzień
  - IZ przerywana, nagroda pieniężna
  - Grupa kontrolna otrzymywała NF pozorowany (z grupy eksperymentalnej)
- Wyniki:
  - Ogólny wzrost aktywności mózgu w grupie NF i brak znaczących zmian w grupie kontrolnej
  - Uczestnicy otrzymujący NF wykazywali znacząco szybsze czasy reakcji
- Jakość: Wysoka
Badanie: Chiew et al. (2012)³³
- ROI i jego określenie: Obustronne obszary M1; lokalizator funkcjonalny
- Uczestnicy: 18 zdrowych młodych osób dorosłych (5 osób w grupie kontrolnej)
- Sesje treningowe i informacja zwrotna (IZ):
  - 4 rundy po 8,5 minuty, 1 dzień
  - Ciągła strzałka wektorowa, której długość przedstawiała aktywność mózgu
  - Pozorowany NF z grupy eksperymentalnej
- Wyniki:
  - Zwiększony wskaźnik lateralizacji między lewym a prawym obszarem M1 u 6 z 13 uczestników NF
  - Test czasu reakcji (naciskanie przycisku) nie wykazał różnic po treningu w żadnej z grup
- Jakość: Wysoka
Badanie: Hui et al. (2014)²⁹
- ROI i jego określenie: Prawa kora przedmotoryczna; lokalizator funkcjonalny
- Uczestnicy: 28 zdrowych młodych osób dorosłych (13 osób w grupie kontrolnej)
- Sesje treningowe i informacja zwrotna (IZ):
  - 4 rundy po 7,5 minuty, 1 dzień
  - ciągły wykres linowy
  - Pozorowany NF z grupy eksperymentalnej
- Wyniki:
  - Znacząca korelacja między zmianami w aktywności ROI w ostatniej rundzie a łącznością sieciową
  - Znacząco lepsza wydajność w zadaniu stukania palcami w obu grupach, ale tylko w grupie NF skorelowana z łącznością funkcjonalną
- Jakość: Wysoka
Badanie: Scharnowski et al. (2015)⁵¹
- ROI i jego określenie: Dodatkowa kora ruchowa i kora parahipokampalna; lokalizator funkcjonalny
- Uczestnicy: 7 zdrowych młodych osób dorosłych (brak grupy kontrolnej)
- Sesje treningowe i informacja zwrotna (IZ):
  - 12-22 rundy po 8 minut, 4-6 dni;
  - Ciągły wykres dyferencyjnego sygnału między ROI
- Wyniki:
  - Znaczący wzrost dyferencyjnego sygnału informacji zwrotnej związany z treningiem, utrzymujący się bez NF podczas rund transferowych
  - Zwiększone ujemne sprzężenie zwrotne między dodatkową korą ruchową a korą parahipokampalną
  - Poprawiony czas reakcji podczas zadania motorycznego skorelowany z aktywnością dodatkowej kory ruchowej oraz sprawność pamięci słownej skorelowana z aktywnością kory parahipokampalnej
- Jakość: Niska
Badanie: Sitaram et al., (2012)¹¹
- ROI i jego określenie: Brzuszna przedmotoryczna kora ruchowa; lokalizator funkcjonalny
- Uczestnicy: 2 starszych pacjentów z przewlekłymi objawami poudarowymi i prawostronnym niedowładem połowiczym; 4 zdrowe młode osoby (grupa kontrolna)
- Sesje treningowe i informacja zwrotna (IZ):
  - 10 rund po 7,5 minuty w ciągu 3 dni
  - Ciągła IZ w formie wideo podczas rund 1-2, ciągła IZ w formie termometru
    w pozostałych rundach
- Wyniki:
  - Zwiększona aktywność ROI i zmniejszona inhibicja wewnątrzkorowa wraz z postępem treningu
  - We wzrokowo-motorycznym zadaniu siły szczypania u 1 pacjenta i 3 zdrowych uczestników zaobserwowano poprawę wydajności w kolejnych próbach
- Jakość: Umiarkowana
Badanie: Zhao et al. (2013)³⁰
- ROI i jego określenie: Prawa grzbietowa kora przedmotoryczna; lokalizator funkcjonalny
- Uczestnicy: 24 zdrowe młode osoby dorosłe (12 osób w grupie kontrolnej)
- Sesje treningowe i informacja zwrotna (IZ):
  - 4 rundy po 7,5 minuty, 1 dzień
  - Ciągły wykres liniowy
  - Pozorowany NF z grupy eksperymentalnej
- Wyniki:
  - Zwiększenie łączności między grzbietową korą przedmotoryczną a innymi obszarami związanymi z motoryką w grupie eksperymentalnej i postępujący spadek w grupie kontrolnej
  - Znacząca poprawa w behawioralnym zadaniu stukania palcami, większa w grupie eksperymentalnej niż w grupie kontrolnej
- Jakość: Wysoka

Domena kognitywna

Badanie: Amano et al. (2016)⁶
- ROI i jego określenie: Obszary V1/V2; lokalizator funkcjonalny dla dekodera fMRI
- Uczestnicy: 18 zdrowych młodych osób dorosłych (6 osób w grupie kontrolnej)
- Sesje treningowe i informacja zwrotna (IZ):
  - 3 rundy przez 3 dni;
  - IZ przerywana, wizualna – rozmiar krążka;
  - brak treningu NF w grupie kontrolnej
- Wyniki:
  - Indukcja uczenia się asocjacyjnego (kolor i ułożenie rowków) we wczesnej korze wzrokowej (V1/V2)
  - Ocena przeprowadzona za pomocą testu wymuszonego wyboru, efekty utrzymywały się przez okres od 3 do 5 miesięcy po treningu
- Jakość: Wysoka
Badanie: DeBettencourt et al. (2015)¹⁷
- ROI i jego określenie: Czołowo-ciemieniowa sieć uwagi, lokalizator funkcjonalny
- Uczestnicy: 80 zdrowych młodych osób dorosłych (grupa eksperymentala + 4 grupy kontrolne, każda po 16 osób)
- Sesje treningowe i informacja zwrotna (IZ):
  - 3 rundy, każda trwająca maksymalnie 2 godziny, 3-5 dni
  - Bodźce złożone (twarze/sceny, proporcja informacji związanej z zadaniem była powiązana ze stopniem skupienia uwagi przez uczestnika
  - Pozorowany NF z grupy eksperymentalnej
  - Brak NF: brak informacji zwrotnej, poza skanerem
  - Infomacja zwrotna o czasie reakcji, poza skanerem
  - Grupa kontrolna z pozorowaną IZ z grupy eksperymentalnej na temat czasu reakcji
- Wyniki:
  - Po treningu wzorce aktywności dla twarzy stały się łatwiejsze do oddzielenia od stanów uwagi związanych ze scenami według oceny przy pomocy analizy wzorców multiwariancji
  - Zdolność do utrzymywania uwagi poprawiła się u uczestników, którzy przeszli trening NF
- Jakość: Wysoka
Badanie: Habes et al. (2016)¹⁶
- ROI i jego określenie: Obszar miejsca parahipokampowego (PPA)/wrzecionowaty obszar twarzy (FFA); lokalizator funkcjonalny
- Uczestnicy: 9 zdrowych młodych osób dorosłych (8 w grupie kontrolnej)
- Sesje treningowe i informacja zwrotna (IZ):
  - 6 rund po 3 minuty, 1 dzień
  - IZ ciągła, termometr
  - Brak IZ w grupie kontrolnej, trening w fałszywym skanerze
- Wyniki:
  - Zwiększenie czynności dyferencyjnej PPA/FFA
  - Wydajność w zadaniu rywalizacji obuocznej nie wykazała zmian behawioralnych po treningu
- Jakość: Wysoka
Badanie: Robineau et al. (2014)¹³ oraz Robineau, Meskaldji, et al. (2017)⁷
- ROI i jego określenie: Obszary wzrokowe w lewej i prawej korze potylicznej; lokalizator funkcjonalny
- Uczestnicy: 14 zdrowych młodych osób doroslych (brak grupy kontrolnej)
- Sesje treningowe i informacja zwrotna (IZ):
  - 3 rundy po 60 minut, 3 dni
  - IZ ciągła, termometr
- Wyniki:
  - Stały wzrost aktywności docelowego ROI u 8 z 14 uczestników
  - Brak znaczącej poprawy w zadaniu obustronnego wykrywania celu oraz w zadaniu podziału linii (Robineau et al. 2014)
  - Uczestnicy, których trening przynosił poprawę, osiągnęli podobny poziom aktywności 14 miesięcy po treningu, bez żadnego neurofeedbacku (Robineau, Meskaldji, et al. 2017)
- Jakość: Umiarkowana
Badanie: Robineau, Saj, et al. (2017)¹²
- ROI i jego określenie: Jednostronny prawy obszar V1/obustronny obszar V1; lokalizator funkcjonalny
- Uczestnicy: 9 starszych pacjentów z przewlekłymi objawami poudarowymi i z lewostronnym zespołem nieuwagi stronnej (2 grupy eksperymentalne liczące 6 i 3 uczestników)
- Sesje treningowe i informacja zwrotna (IZ):
  - 12-15 rund po 3 minuty, 3 dni na przestrzeni 3 tygodni
  - Dźwiękowa IZ między 0 a 10 odnośnie do aktywności V1 po stronie uszkodzenia (grupa jednostronna) lub IZ odnośnie do dyferencjału V1 (grupa obustronna) co 6 sekund
- Wyniki:
  - Brak efektów w grupie obustronnej, pozytywne rezultaty w grupie jednostronnej
  - Znaczący wzrost poziomu aktywności wraz z kolejnymi sesjami treningowymi
  - Rekrutacja obustronnych obszarów czołowo-ciemieniowych; zwiększona, w miarę postępu sesji, lokalizacja w półkuli przeciwnej do uszkodzenia
  - Znaczące zmniejszenie liczby błędów w zadaniu podziału linii po sesji 3., znacząca redukcja natężenia objawów zespołu nieuwagi stronnej według testów konwencjonalnych przeprowadzonych przed treningiem i po nim
- Jakość: Wysoka
Badanie: Rota et al. (2009)¹⁸
- ROI i jego określenie: Prawy zakręt czołowy dolny; lokalizatory anatomiczne i funkcjonalne
- Uczestnicy: 12 zdrowych młodych osób dorosłych (5 osób w grupie kontrolnej)
- Sesje treningowe i informacja zwrotna (IZ):
  - 4 rundy po 9 minut, 1 dzień
  - Ciągła IZ, termometr
  - Pozorowany NF z obszarów niepowiązanych
- Wyniki:
  - Progresywny wzrost aktywacji ROI w grupie NF
  - Poprawa w grupie eksperymentalnej odnośnie do interpretacji emocjonalnej prozodii, ale nie składni
- Jakość: Wysoka
Badanie: Scharnowski et al. (2012)¹⁴
- ROI i jego określenie: Wczesna kora wzrokowa reprezentująca lewe lub prawe pole widzenia; lokalizator funkcjonalny i anatomiczny
- Uczestnicy: 16 zdrowych młodych osób dorosłych (5 osób w grupie kontrolnej)
- Sesje treningowe i informacja zwrotna (IZ):
  - 6 rund po 8,3 minuty, 3 dni
  - Ciągła IZ, termometr
  - Pozorowany NF z obszaru niepowiązanego
- Wyniki:
  - Znaczący wzrost aktywności kory wzrokowej u 7 z 11 uczestników z grupy eksperymentalnej
  - Powiązany wzrost łączności między korą wzrokową a płatem potylicznym górnym
  - Znaczące wzmocnienie wrażliwości percepcyjnej u uczestników ze wzrostem aktywności
- Jakość: Wysoka
Badanie: Sherwood et al. (2016)²⁰
- ROI i jego określenie: Aktywność lewej grzbietowo-bocznej kory przedczołowej; lokalizator funkcjonalny
- Uczestnicy: 25 zdrowych młodych osób dorosłych (7 osób w grupie kontrolnej)
- Sesje treningowe i informacja zwrotna (IZ):
  - 5 rund po 8 minut, 5 dni na przestrzeni 2 tygodni
  - Ciągły wykres liniowy
  - Brak IZ w grupie kontrolnej
- Wyniki:
  - Zdolność do regulacji aktywności ROI znacząco wzrosła w grupie eksperymentalnej
  - Powiązany wzrost wydajności pamięci roboczej związanej z zadaniem 2-wstecz i zadaniem podwójnym
- Jakość: Wysoka
Badanie: Shibata et al. (2011)¹⁵
- ROI i jego określenie: Obszary V1/V2; lokalizator funkcjonalny dla dekodera fMRI
- Uczestnicy: 10 zdrowych młodych osób dorosłych (brak grupy kontrolnej)
- Sesje treningowe i informacja zwrotna (IZ):
  - 10 rund po 5 minut, 5-10 dni
  - Przerywana IZ, zielony krążek
- Wyniki:
  - Wyuczone szacowanie prawdopodobieństwa ułożenia celu już podczas pierwszego dnia z neurofeedbackiem
  - Znacząco poprawiona wydajność w zadaniu rozpoznawania ułożenia
- Jakość: Umiarkowana
Badanie: Zhang et al. (2013)¹⁹
- ROI i jego określenie: Lewa grzbietowo-boczna kora przedczołowa; lokalizator funkcjonalny
- Uczestnicy: 30 zdrowych młodych osób dorosłych (15 osób w grupie kontrolnej)
- Sesje treningowe i informacja zwrotna (IZ):
  - 8 rund po 6,5 minuty, 2 dni
  - Ciągła IZ, termometr
  - Pozorowany NF z grupy eksperymentalnej
- Wyniki:
  - Aktywność ROI znacząco wzrosła między pierwszą a ostatnią sesją treningową
  - W grupie eksperymentalnej wykazano poprawioną wydajność w zadaniu szeregu cyfr i zapamiętywania liter
- Jakość: Wysoka

Skróty: M1 – pierwszorzędowa kora motoryczna; S1 – pierwszorzędowa kora somatosensoryczna; V1/V2 – pierwszorzędowa/drugorzędowa kora wzrokowa.

Wyniki przeglądu systematycznego skuteczności rt-fMRI w rehabilitacji poudarowej

Zastosowanie kryteriów włączających i wyłączających doprowadziło do zidentyfikowania 33 badań wykorzystujących neurofeedback rt-fMRI u uczestników zdrowych (łącznie 651 osób) i/lub osób po udarze (łącznie 15 osób). Wielkość próby poszczególnych badań mieściła się w zakresie od 4 do 80 osób. Wiek zdrowych uczestników wahał się od 18 do 77 lat, a wiek pacjentów po udarze od 41 do 75 lat. Występowały znaczące różnice między badaniami odnośnie do obszaru docelowego, istnienia grupy kontrolnej, czasu trwania treningu z neurofeedbackiem i jego rozplanowania oraz oceny wyników treningu. Około połowa badań (n = 17) sprawdzała konkretnie wpływ neurofeedbacku rt-fMRI na wyniki behawioralne.

Ocena jakości

Według kryteriów JBI dwa badania uznano za niskiej jakości, 14 – za jakości umiarkowanej, a pozostałe 17 badań – za badania wysokiej jakości. Należy zauważyć, że niewiele badań oceniało długoterminowy wpływ treningu z neurofeedbackiem na uczestników.

Modulacja aktywności i łączności mózgu

Większość badań z udziałem osób zdrowych wykazała udaną regulację aktywności mózgu w docelowym ROI lub funkcjonalnej łączności między dwoma lub więcej docelowymi ROI; sześć badań donosiło o braku efektu neuronalnego neurofeedbacku rt-fMRI na poziomie grupowym.

Trzy badania w dziedzinie funkcji poznawczych^6,7,8 i jedno badanie w dziedzinie motoryki9 poddawały uczestników obserwacji przez dłuższy czas (od 2 tygodni do 14 miesięcy) po treningu z neurofeedbackiem rt-fMRI. Ich wyniki sugerują, że zdolność samomodulacji aktywności mózgu można zachować do 14 miesięcy po pierwszym treningu z neurofeedbackiem.

Badania stosujące neurofeedback rt-fMRI w celu poprawy zaburzeń behawioralnych wywołanych udarem dostarczyły dowodów, że pacjenci po udarze mogą modulować neuronalną aktywność w obszarach odpowiedzialnych za zaburzone funkcje oraz łączność między tymi obszarami.

W badaniu Liew i wsp.¹⁰ pacjenci po udarze nauczyli się modulować łączność funkcjonalną między pierwotną korą ruchową a wzgórzem półkuli, w której doszło do udaru. Połowa pacjentów była w stanie utrzymać kontrolę tej korowo-podkorowej łączności podczas rundy transferowej, a wszyscy wykazali po treningu zwiększoną łączność spoczynkową między tymi dwoma obszarami. Sitaram i wsp.¹¹ z powodzeniem zastosowali neurofeedback rt-fMRI w obszarze brzusznej kory przedmotorycznej w leczeniu przewlekłych łagodnych zaburzeń ruchowych kończyny górnej u osób po udarze. Po trzech dniach treningu (trzy razy dziennie) pacjenci byli w stanie regulować aktywność brzusznej kory przedmotorycznej i zachowali tę zdolność podczas rundy transferowej. W pracy Robineau, Saj i wsp.¹² pacjenci z zespołem nieuwagi stronnej byli w stanie kontrolować aktywność wczesnej kory wzrokowej w półkuli, w której doszło do udaru, ale nie dyferencyjną aktywność między wczesną korą wzrokową w tej półkuli a tym samym obszarem w półkuli przeciwnej.

Modulacja behawioralna motoryki wywołana treningiem

W niemal wszystkich badaniach wykorzystujących neurofeedback rt-fMRI do ćwiczenia funkcji motorycznej eksperymenty zachęcały uczestników do przeprowadzania wyobrażania ruchowego jako strategii samoregulacji aktywności korowej. Badania z udziałem zdrowych uczestników donosiły o związanej z neurofeedbackiem poprawie umiejętności motorycznych, gdy uczestnicy ćwiczyli regulację aktywności w dodatkowej korze ruchowej, korze sensomotorycznej oraz w brzusznej i grzbietowej korze przedmotorycznej. Podobnie Sitaram i wsp.¹¹ wykazali poprawę funkcji wzrokowo-motorycznych po treningu z neurofeedbackiem rt-fMRI w obszarze brzusznej kory przedmotorycznej u osób po udarze, z niedowładem połowiczym po stronie prawej. Nie stwierdzono znaczących zmian behawioralnych w badaniach mających na celu regulację aktywności pierwszorzędowej kory ruchowej.

Modulacja behawioralna funkcji poznawczych wywołana treningiem

Znaczna liczba badań oceniających wpływ neurofeedbacku rt-fMRI na zdolności poznawcze poświęcona była dziedzinie percepcji wzrokowej. Większość z nich zajmowała się obszarami V1 i V2 wczesnej kory wzrokowej^{6,12,13, 14,15}, podczas gdy jedno dotyczyło wyższej kory wzrokowej, obszaru miejsca parahipokampowego oraz wrzecionowatego obszaru twarzy¹⁶. W czterech z tych badań zaobserwowano po treningu zmiany behawioralne. Na przykład Robineau, Saj i wsp.¹² wykazali, że trening z neurofeedbackiem rt-fMRI może zmniejszać objawy zespołu nieuwagi stronnej u osób z przewlekłymi objawami poudarowymi. W zgodzie z obserwacjami na poziomie neuronalnym badanie donosiło o redukcji zespołu nieuwagi stronnej ocenianego za pomocą zadania podziału linii, gdy pacjenci nauczyli się zwiększać aktywność kory wzrokowej po stronie urazu.

Jest to pierwsze badanie nad neurofeedbackiem sugerujące, że sprawowanie kontroli nad aktywnością kory wzrokowej po stronie urazu może pozwolić na zmniejszenie zaburzenia uwagi przestrzennej u pacjentów po udarze z zespołem nieuwagi stronnej.

Wszystkie badania nad neurofeedbackiem rt-fMRI, skupiające się na innych funkcjach poznawczych, przeprowadzone były z udziałem zdrowych uczestników. Donosiły one o poprawionych wynikach behawioralnych po treningu z neurofeedbackiem rt-fMRI^17,18,19,20. Zhang i wsp.¹⁹ oraz Sherwood i wsp.²⁰ donosili o poprawie wydajności pamięci roboczej po treningu z neurofeedbackiem, mającym na celu modulację aktywności grzbietowo-bocznej kory przedczołowej. DeBettencourt i wsp.¹⁷ stworzyli paradygmat treningu podtrzymywania uwagi z wykorzystaniem neurofeedbacku rt-fMRI i już po jednej sesji treningowej z jego zastosowaniem poprawiła się wydajność behawioralna w zadaniu odtwarzania konfliktowych reakcji motorycznych (go/no-go task). Natomiast Rota i wsp.¹⁸ zbadali, jak przetwarzanie emocji przez zakręt czołowy dolny wpływa na przetwarzanie języka i mowy; wykazali oni, że zwiększająca się aktywność w tym obszarze była skorelowana z poprawą w interpretowaniu emocjonalnej prozodii w zadaniu językowym, ale nie w zadaniu syntaktycznym.

Przegląd systematyczny skuteczności neurofeedbacku w rehabilitacji poudarowej - omówienie wyników

Wcześniejsze badania wykazały korelacje między funkcją mózgu a zachowaniem, a użycie neurofeedbacku umożliwiło potwierdzenie powiązań przyczynowych poprzez celową modulację aktywności własnego mózgu. Przy właściwej strategii wiedzę tę mogą wykorzystywać klinicyści w celu naprawy deficytów behawioralnych poprzez ułatwianie endogennej kontroli nad aktywnością mózgu, prawdopodobnie z lepszą swoistością i mniejszą ilością efektów ubocznych niż terapie farmakologiczne²¹. Coraz więcej dowodów sugeruje skuteczność neurofeedbacku rt-fMRI w leczeniu zaburzeń neurorozwojowych i neuropsychiatrycznych, takich jak zaburzenia koncentracji uwagi, zaburzenia lękowe, depresja, uzależnienia i zaburzenia ze spektrum autyzmu²².

Jednakże neurofeedback rt-fMRI jest wciąż stosunkowo nową metodą w rehabilitacji poudarowej. Ze względu na wysokie koszty rezonansu magnetycznego najprawdopodobniej metoda rt-fMRI stanie się wykorzystywana klinicznie tylko pod warunkiem, że zostanie dowiedzione, iż może ona przynosić wyraźne korzyści względem jakości życia pacjentów.

Dlatego też przeprowadziliśmy niniejszy przegląd systematyczny oceniający potencjał neurofeedbacku rt-fMRI w rehabilitacji zaburzeń motorycznych i poznawczych występujących po udarze. Niektóre – choć nie wszystkie – z przeprowadzonych dotąd badań nad neurofeedbackiem rt-fMRI z udziałem osób zdrowych i pacjentów poudarowych wykazały skuteczną modulację zdolności poznawczych i ruchowych poprzez samoregulację aktywności mózgu. Należy odnotować, że jedynie trzy badania nad neurofeedbackiem u pacjentów po udarze spełniały kryteria włączające^10,12,23. Dlatego skuteczność tej nieinwazyjnej terapii w rehabilitacji poudarowej wymaga jeszcze szerszej oceny.

Wpływ neurofeedbacku rt-fMRI na funkcję mózgu i zachowanie

Ustalenia z badań przeprowadzonych na osobach zdrowych sugerują, że trening z neurofeedbackiem ma potencjał poprawiania wydajności funkcji ruchowych i poznawczych. Jednocześnie zauważyliśmy, że skuteczność neurofeedbacku rt-fMRI jest znacząco zmienna w zależności od obszaru docelowego. Na przykład większość badań zajmujących się wczesnymi obszarami wzrokowymi wykazywała znaczące efekty treningu na poziomie neuronalnym lub behawioralnym^24,13,14,15. Natomiast badania zajmujące się wyższymi obszarami wzrokowymi nie donosiły o znaczących efektach^16,25. Ponadto udaną regulację zaobserwowano w większości badań zajmujących się korą sensomotoryczną lub przedmotoryczną^{26,27,28,29,30}, ale modulacja aktywności pierwszorzędowej kory ruchowej poprzez wyobrażanie ruchowe zakończyła się umiarkowanym sukcesem^{31,32,33, 34,9}. Należy zauważyć, że kwestia, czy pierwszorzędowa kora ruchowa bierze udział podczas wyobrażania ruchowego, wciąż jest przedmiotem dyskusji³⁵.

U pacjentów po udarze korzystne mogą być protokoły rehabilitacji niewymagające od pacjenta wykonywania ruchów jawnych, czyli takie, jakie stosuje się w treningu opartym na neurofeedbacku, ponieważ umożliwiają one unikanie długotrwałego wysiłku fizycznego.

Wniosek ten potwierdzają również badania mające na celu modulację aktywności i łączności mózgu po udarze za pomocą funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni (fNIRS)^36,37, magnetoencefalografii (MEG)^38,39 lub elektroencefalografii (EEG)^40,41,42. Istnieją w szczególności dowody zastosowania z powodzeniem neurofeedbacku EEG w rehabilitacji poznawczej i ruchowej po udarze, ale jej efekty nie były spójne u różnych uczestników^{43,44,45,46,47}. My twierdzimy, że dzięki lepszej rozdzielczości przestrzennej rt-fMRI może dostarczać bardziej precyzyjnej informacji zwrotnej niż EEG/ MEG czy fNIRS uczestnikom, którzy dzięki temu mogą łatwiej nauczyć się kontrolowania aktywności czy łączności mózgu.

Wyniki niniejszego przeglądu systematycznego wskazują, że pacjenci poudarowi, podobnie jak osoby zdrowe, mogą nauczyć się kontrolowania aktywności mózgu poprzez neurofeedback, co mogłoby ostatecznie doprowadzić do poprawy objawów poudarowych.

Ważne kwestie w związku z projektowaniem badań nad neurofeedbackiem rt-fMRI

Istnienie grupy kontrolnej. Należy zauważyć, że w około jednej trzeciej badań poddanych przeglądowi nie było grupy kontrolnej, co utrudnia analizę ilościową skuteczności interwencji. Te badania, w których istniała grupa kontrolna, obejmowały głównie grupy poddawane neurofeedbackowi pozorowanemu, gdzie informację zwrotną przedstawiano w oparciu o aktywność mózgu zarejestrowaną przy innym uczestniku lub z obszaru mózgu tego samego uczestnika, ale w rejonie niezwiązanym z funkcją będącą przedmiotem zainteresowania. Inne badania obejmowały grupy objęte treningiem behawioralnym bez neurofeedbacku – czy to wewnątrz, czy na zewnątrz skaneru MRI. Ogólnie rzecz biorąc, wykorzystanie pozorowanego neurofeedbacku było kluczowe dla wykazania znaczenia prawdziwego neurofeedbacku w uczeniu się modulowania aktywności mózgu w całym szeregu obszarów mózgu. Jednakże skuteczność terapii opartych na neurofeedbacku rt-fMRI w rehabilitacji poudarowej nadal wymaga porównania z konwencjonalną terapią poudarową. Podobnie porównania między grupami eksperymentalnymi o różnej charakterystyce demograficznej mogłyby ujawnić czynniki (np. takie jak wiek) wpływające zarówno na zdolność uczenia się samoregulacji, jak i pojawianie się efektów behawioralnych.

Ewentualna stronniczość na etapie podziału na grupy. Większość badań była zaślepiona pojedynczo, czyli ich uczestnicy, którzy nie otrzymywali prawdziwej informacji zwrotnej, nie zauważali tego lub nie byli świadomi, że w eksperymencie biorą udział różne grupy uczestników. Stopień zaślepienia osób przeprowadzających badanie nie został określony, z wyjątkiem dwóch badań.

Czas trwania/intensywność treningu. Badania, które nie dawały efektów behawioralnych, typowo były ograniczone do jednego dnia, choć nie wydaje się, by istniał silny związek między brakiem efektów na poziomie neuronalnym a czasem trwania treningu (od 1 do 7 dni). Inne badania o protokole krótkiego treningu wykazywały znaczące efekty behawioralne po sesjach trwających zaledwie 30 minut i efekty neuronalne po jednej rundzie trwającej 8 minut. Wyniki te są obiecujące, jeśli chodzi o zastosowania kliniczne neurofeedbacku rt-fMRI, ewentualnie w połączeniu z innymi interwencjami poza skanerem. Większość badań o sesjach wielodniowych wykazała coraz większą kontrolę aktywności ROI wraz z postępującym treningiem. W innych badaniach nad neurofeedbackiem stwierdzono efekt konsolidacyjny snu – wydajność była znacząco większa w kolejnych dniach treningu niż przy kolejnych rundach treningu tego samego dnia^48,49. Choć brak jest złotego standardu, sugeruje się, że można się spodziewać udanego transferu wyuczonej samoregulacji, jeśli w co najmniej połowie rund treningowych uzyskano znacząco zwiększoną aktywację.

Protokół treningu. Niemal wszystkie badania wykorzystywały wzorzec blokowy, w którym bloki mające na celu regulację aktywności neuronalnej przeplatane były blokami spoczynkowymi. Inaczej było w badaniu autorstwa Banca i wsp.²⁴, którzy stworzyli pacjentom możliwość samodzielnej regulacji tempa treningu poprzez wybieranie kolejności i czasu trwania bloków. Ten schemat mógł poprawić zaangażowanie uczestników oraz zwiększyć skuteczność treningu. Należy zauważyć, że optymalny sposób uczenia się kontrolowania aktywności własnego mózgu różni się bardzo w zależności od danego uczestnika.

Rodzaj informacji zwrotnej. Ogólnie rzecz biorąc, typy neurofeedbacku mogą mieć różną modalność (informacja zwrotna dźwiękowa lub wizualna), stopień przetworzenia (prezentacja "surowej" aktywności mózgu lub konkretnego pomiaru) oraz czasowy układ prezentacji (ciągły lub przerywany). W kilku badaniach informacja zwrotna miała formę dźwiękową, podczas gdy w większości miała ona postać wizualną. Informację zwrotną typowo podaje się w taki sposób, by minimalizować rozproszenie uwagi i odrywanie jej od zadania, jednakże nie przeprowadzono systematycznego badania wpływu modalności informacji zwrotnej na skuteczność treningu. Około połowa badań trenujących percepcję wzrokową wybrała dźwiękową informację zwrotną, ponieważ jest to modalność odmienna. Niezależnie od modalności w większości badań informacja zwrotna podawana była w sposób ciągły, by subiektywne doświadczenie można było powiązać z "namacalnym" rezultatem. Co ciekawe, Johnson i wsp.⁵⁰ wykazali, że w zadaniu wyobrażania ruchowego uczestnicy woleli przerywaną informację zwrotną od ciągłej. Autorzy sugerują, że przerywana informacja zwrotna jest skuteczniejsza w sprzyjaniu samoregulacji aktywności kory przedmotorycznej, choć to badanie nie porównywało bezpośrednio wpływu ciągłej informacji zwrotnej z wpływem informacji przerywanej na skuteczność treningu. W literaturze przedmiotu nie istnieją wytyczne dotyczące najlepszych praktyk odnośnie do stosowania ciągłej lub przerywanej informacji zwrotnej.

Behawioralne miary efektu. Przeglądane badania z obszaru behawioralnego obejmowały szereg miar efektu dobranych tak, by pasowały one do paradygmatu danego badania. Ważnym czynnikiem jest tutaj czułość użytej miary efektu: jeśli badanie nie donosi o znaczących zmianach behawioralnych, może to wynikać po prostu z faktu, że dana miara efektu nie jest wystarczająco czuła. Ostatnie badania podkreślają wagę korzystania ze skomputeryzowanych testów w celu precyzyjnego określania wydajności uczestników w całym szeregu zadań motorycznych i poznawczych. Szczególnie pomocne może być również stosowanie standaryzowanych baterii testów neuropsychologicznych odpowiednich dla pacjentów po udarze. Pozwalają one na jakościowe i ilościowe porównania między eksperymentami wykorzystującymi różne obszary mózgu jako cele neurofeedbacku rt-fMRI i pozwalają prognozować jakość życia po treningu. Ogólnie rzecz biorąc kluczowym elementem rozwoju neurofeedbacku rt-fMRI jako nowatorskiego narzędzia terapeutycznego jest wykorzystanie wiarygodnych wskaźników, które mogą wykazać znaczące klinicznie zmiany wywołane treningiem.

Katamneza/transfer. Niniejszy przegląd obejmował jedynie ograniczoną liczbę badań z długoterminową kontrolą zdrowych uczestników i nie objął żadnego badania z taką kontrolą u pacjentów poudarowych. Wcześniejsze badania z użyciem technologii fNIRS i EEG, sprawdzające długoterminowe efekty neurofeedbacku u pacjentów poudarowych, wykazały, że poprawę funkcji motorycznej można zachować do czterech tygodni po treningu, ale nie wykazano tego jeszcze w treningu z neurofeedbackiem rt-fMRI u pacjentów po udarze.

Badania nad neurofeedbackiem rt-fMRI - zastrzeżenia i kierunki na przyszłość

Ustalenia niniejszego przeglądu systematycznego sugerują, że neurofeedback rt-fMRI może skutecznie łagodzić deficyty motoryczne i poznawcze u pacjentów poudarowych. Jednakże ograniczona liczba badań z udziałem pacjentów nie pozwala na wyciągnięcie wniosków co do skuteczności tej techniki, którą należy dokładnie ocenić w przyszłych badaniach. Sugerujemy, że przyszłe podwójnie zaślepione badania randomizowane powinny obejmować stosunkowo dużą liczbę pacjentów po udarze, by można było wyciągać wnioski na poziomie grupowym odnośnie do skuteczności neurofeedbacku rt-fMRI. Powinno się również stosować systematyczne miary efektu, najlepiej oparte na standaryzowanej baterii testów o znaczeniu klinicznym. Nareszcie zarówno krótko- jak i długoterminowe efekty neurofeedbacku rt-fMRI powinny zostać ocenione w badaniach z katamnezą, by rzucić światło na stopień, w jakim neurofeedback może wywoływać utrzymujące się zmiany w aktywności mózgu, a co za tym idzie, w zachowaniu.

Neurofeedback rt-fMRI w rehabilitacji poudarowej - wnioski

Wciąż brak jest skutecznych metod rehabilitacji poprawiających funkcję motoryczną i poznawczą u pacjentów poudarowych. Wyniki wyłaniające się z niniejszego przeglądu systematycznego sugerują, że neurofeedback rt-fMRI pozwala na samoregulację aktywności mózgu i może prowadzić do efektów behawioralnych. Uzasadnione jest szersze jego zastosowanie w dziedzinie rehabilitacji poudarowej. Neurofeedback może okazać się szczególnie przydatny we wczesnych etapach po udarze, gdy fizycznie uciążliwe interwencje nie są możliwe lub zalecane.

Neurofeedback może zwłaszcza przekonać uczestników, że mogą oni przejąć kontrolę nad pozornie niezależnymi od woli aspektami ich niepełnosprawności. To poczucie zwiększonej kontroli najprawdopodobniej przyniesie korzyść pacjentom w procesie rekonwalescencji. Ponadto trening z neurofeedbackiem na etapie przewlekłym udaru, gdy zatrzymała się już regeneracja spontaniczna, może uruchomić funkcjonalną reorganizację w nienaruszonych częściach mózgu, ewentualnie prowadząc do odzyskania sprawności behawioralnej, do czego bez niego by nie doszło.

Źródło: Cortex 107 (2018); 148–165. ©2017 The Authors Na podstawie licencji CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/ licenses/by/4.0) Adaptacja: Katarzyna Bogiel Oryginalny tekst wraz z pełną bibliografią: www.sciencedirect. com/science/article/pii/ S0010945217303015

Bibliografia

WHO, G.W.H.O. (2012). Global Health Estimates.
Gruzelier, J. H. (2014). EEG-neurofeedback for optimising performance. I: A review of cognitive and affective outcome in healthy participants. Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 44(SI), 124e141. https://doi.org/10.1016/ j.neubiorev.2013.09.015.
Nelson, L. A. (2007). The role of biofeedback in stroke rehabilitation: past and future directions. Topics in Stroke Rehabilitation, 14(4), 59e66. https://doi.org/10.1310/tsr1404-59.
Cox, R. W., Jesmanowicz, A., & Hyde, J. S. (1995). Real-time functional magnetic resonance imaging. Magnetic Resonance in Medicine, 33(2), 230e236. https://doi.org/10.1016/j.mri.2007.02.007.
Sulzer, J., Haller, S., Scharnowski, F., Weiskopf, N., Birbaumer, N., Blefari, M. L., et al. (2013). Real-time fMRI neurofeedback: Progress and challenges. NeuroImage, 76, 386e399. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2013.03.033.
Amano, K., Shibata, K., Kawato, M., Sasaki, Y., & Watanabe, T. (2016). Learning to associate orientation with color in early visual areas by associative decoded fMRI neurofeedback. Current Biology, 26(14), 1861e1866. https://doi.org/10.1016/j.cub.2016.05.014.
Robineau, F., Meskaldji, D. E., Koush, Y., Rieger, S. W., Mermoud, C., Morgenthaler, S., et al. (2017). Maintenance of voluntary self-regulation learned through real-time fMRI neurofeedback. Frontiers in Human Neuroscience, 11(March), 1e8. https://doi.org/10.3389/fnhum.2017.00131.
Yoo, S.-S., Lee, J. H., O’Leary, H. M., Lee, V., Choo, S.-E., & Jolesz, F. A. (2007). Functional magnetic resonance imagingmediated learning of increased activity in auditory areas. NeuroReport, 18(18), 1915e1920. https://doi.org/10.1097/WNR.0b013e328350a601.
Yoo, S.-S., Lee, J. H., O’Leary, H. M., Panych, L. P., & Jolesz, F. A. (2008). Neurofeedback fMRI-mediated learning and consolidation of regional brain activation during motor imagery. International Journal of Imaging Systems and Technology, 18(1), 69e78. https://doi.org/10.1002/ima.20139.
Liew, S.-L., Rana, M., Cornelsen, S., Fortunato de Barros Filho, M., Birbaumer, N., Sitaram, R., et al. (2016). Improving motor corticothalamic communication after stroke using real-time fMRI connectivity-based neurofeedback. Neurorehabilitation and Neural Repair, 30(7), 671e675. https://doi.org/10.1177/1545968315619699.
Sitaram, R., Veit, R., Stevens, B., Caria, A., Gerloff, C., Birbaumer, N., et al. (2012). Acquired control of ventral premotor cortex activity by feedback training: An exploratory real-time fMRI and TMS study. Neurorehabilitation and Neural Repair, 26(3), 256e265. https://doi.org/10.1177/1545968311418345.
Robineau, F., Saj, A., Neveu, R., Van De Ville, D., Scharnowski, F., & Vuilleumier, P. (2017). Using real-time fMRI neurofeedback to restore right occipital cortex activity in patients with left visuo-spatial neglect: Proof-of-principle and preliminary results. Neuropsychological Rehabilitation, 1e22. https://doi.org/10.1080/09602011.2017.1301262.
Robineau, F., Rieger, S. W., Mermoud, C., Pichon, S., Koush, Y., Van De Ville, D., et al. (2014). Self-regulation of interhemispheric visual cortex balance through real-time fMRI neurofeedback training. NeuroImage, 100, 1e14. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2014.05.072.
Scharnowski, F., Hutton, C., Josephs, O., Weiskopf, N., & Rees, G. (2012). Improving visual perception through neurofeedback. Journal of Neuroscience, 32(49), 17830e17841. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.6334-11.2012.
Shibata, K., Watanabe, T., Sasaki, Y., & Kawato, M. (2011). Perceptual learning incepted by decoded fMRI neurofeedback without stimulus presentation. Science, 334(December), 1413e1415. https://doi.org/10.1126/science.1212003.
Habes, I., Rushton, S., Johnston, S. J., Sokunbi, M. O., Barawi, K., Brosnan, M., et al. (2016). fMRI neurofeedback of higher visual areas and perceptual biases. Neuropsychologia, 85, 208e215.; https://doi.org/10.1016/j.neuropsychologia.2016.03.031.
DeBettencourt, M. T., Cohen, J. D., Lee, R. F., Norman, K. A., & Turk-browne, N. B. (2015). Closed-loop training of attention with real-time brain imaging. Nature Neuroscience, 18(3), 1e9; https://doi.org/10.1038/nn.3940.
Rota, G., Sitaram, R., Veit, R., Erb, M., Weiskopf, N., Dogil, G., et al. (2009). Self-regulation of regional cortical activity using realtime fmri: The right inferior frontal gyrus and linguistic processing. Human Brain Mapping, 30(5), 1605e1614. https://doi.org/10.1002/hbm.20621.
Zhang, G., Yao, L. L., Zhang, H., Long, Z., & Zhao, X. (2013). Improved working memory performance through selfregulation of dorsal lateral prefrontal cortex activation using real-time fMRI. PLos One, 8(8), e73735. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0073735.
Sherwood, M. S., Kane, J. H., Weisend, M. P., & Parker, J. G. (2016). Enhanced control of dorsolateral prefrontal cortex neurophysiology with real-time functional magnetic resonance imaging (rt-fMRI) neurofeedback training and working memory practice. NeuroImage, 124, 214e223. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2015.08.074.
Weiskopf, N. (2012). Real-time fMRI and its application to neurofeedback. NeuroImage, 62(2), 682e692. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2011.10.009.
Stoeckel, L. E., Garrison, K. A., Ghosh, S. S., Wighton, P., Hanlon, C. A., Gilman, J. M., et al. (2014). Optimizing real time fMRI neurofeedback for therapeutic discovery and development. NeuroImage: Clinical, 5, 245e255. https://doi.org/10.1016/j.nicl.2014.07.002.
Sitaram, R., Lee, S., Ruiz, S., & Birbaumer, N. (2011). Real-time regulation and detection of brain states from fMRI signals. In R. Coben, & J. R. Evans (Eds.), Neurofeedback and neuromodulation techniques and applications (pp. 227e438). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-382235-2.00009-3.
Banca, P., Sousa, T., Catarina Duarte, I., & Castelo-Branco, M. (2015). Visual motion imagery neurofeedback based on the hMTţ/V5 complex: Evidence for a feedback-specific neural circuit involving neocortical and cerebellar regions. Journal of Neural Engineering, 12(6), 66003. https://doi.org/10.1088/1741-2560/12/6/066003.
Ramot, M., Grossman, S., Friedman, D., & Malach, R. (2016). Covert neurofeedback without awareness shapes cortical network spontaneous connectivity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 113(17), E2413eE2420. https://doi.org/10.1073/pnas.1516857113.
Auer, T., Schweizer, R., & Frahm, J. (2015). Training efficiency and transfer success in an extended real-time functional MRI neurofeedback training of the somatomotor cortex of healthy subjects. Frontiers in Human Neuroscience, 9(October), 547. https://doi.org/10.3389/fnhum.2015.00547.
Bray, S., Shimojo, S., & O’Doherty, J. P. (2007). Direct instrumental conditioning of neural activity using functional magnetic resonance imaging-derived reward feedback. Journal of Neuroscience, 27(28), 7498e7507. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2118-07.2007.
DeCharms, R. C., Christoff, K., Glover, G. H., Pauly, J. M., Whitfield, S., & Gabrieli, J. D. E. (2004). Learned regulation of spatially localized brain activation using real-time fMRI. NeuroImage, 21(1), 436e443. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2003.08.041.
Hui, M., Zhang, H., Ge, R., Yao, L. L., & Long, Z. (2014). Modulation of functional network with real-time fMRI feedback training of right premotor cortex activity. Neuropsychologia, 62(1), 111e123. https://doi.org/10.1016/j.neuropsychologia.2014.07.012.
Zhao, X., Zhang, H., Song, S., Ye, Q., Guo, J., & Yao, L. L. (2013). Causal interaction following the alteration of target region activation during motor imagery training using real-time fMRI. Frontiers in Human Neuroscience, 7(Dec). https://doi.org/10.3389/fnhum.2013.00866.
Berman, B. D., Horovitz, S. G., Venkataraman, G., & Hallett, M. (2012). Self-modulation of primary motor cortex activity with motor and motor imagery tasks using real-time fMRI-based neurofeedback. NeuroImage, 59(2), 917e925. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2011.07.035.
Blefari, M. L., Sulzer, J., Hepp-Reymond, M.-C., Kollias, S., & Gassert, R. (2015). Improvement in precision grip force control with self-modulation of primary motor cortex during motor imagery. Frontiers in Behavioral Neuroscience, 9(February), 1e18.https://doi.org/10.3389/fnbeh.2015.00018.
Chiew, M., LaConte, S. M., & Graham, S. J. (2012). Investigation of fMRI neurofeedback of differential primary motor cortex activity using kinesthetic motor imagery. NeuroImage, 61(1), 21e31. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2012.02.053.
Perronnet, L., L_ecuyer, A., Mano, M., Bannier, E., Lotte, F., Clerc, M., et al. (2017). Unimodal versus bimodal EEG-fMRI neurofeedback of a motor imagery task. Frontiers in Human Neuroscience, 11(April), 193. https://doi.org/10.3389/FNHUM.2017.00193.
Sharma, N., Pomeroy, V. M., & Baron, J. C. (2006). Motor imagery: A backdoor to the motor system after stroke? Stroke; a Journal of Cerebral Circulation, 37(7), 1941e1952. https://doi.org/10.1161/01.STR.0000226902.43357.fc.
Mihara, M., Hattori, N., Hatakenaka, M., Yagura, H., Kawano, T., Hino, T., et al. (2013). Near-infrared spectroscopy-mediated neurofeedback enhances efficacy of motor imagery-based training in poststroke victims: A pilot study. Stroke; a Journal of Cerebral Circulation, 44(4), 1091e1098. https://doi.org/10.1161/STROKEAHA.111.674507.
Mihara, M., Miyai, I., Hattori, N., Hatakenaka, M., Yagura, H., Kawano, T., et al. (2012). Neurofeedback using real-time nearinfrared spectroscopy enhances motor imagery related cortical activation. PLos One, 7(3), e32234. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0032234.
Boe, S., Gionfriddo, A., Kraeutner, S., Tremblay, A., & Bardouille, T. (2014). Laterality of brain activity during motor imagery is modulated by the provision of source level neurofeedback. NeuroImage, 101, 159e167. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2014.06.066.
Buch, E. R., Modir Shanechi, A., Fourkas, A. D., Weber, C., Birbaumer, N., & Cohen, L. G. (2012). Parietofrontal integrity determines neural modulation associated with grasping imagery after stroke. Brain: a Journal of Neurology, 135(2), 596e614. https://doi.org/10.1093/brain/awr331.
Ramos-Murguialday, A., Broetz, D., Rea, M., Yilmaz, € O., Brasil, F. L., Liberati, G., et al. (2014). Brain-machine-interface in chronic stroke rehabilitation: A controlled study. Annals of Neurology, 74(1), 100e108. https://doi.org/10.1002/ana.23879.Brain-Machine-Interface.
Shindo, K., Kawashima, K., Ushiba, J., Ota, N., Ito, M., Ota, T., et al. (2011). Effects of neurofeedback training with an electroencephalogram-based brain-computer interface for hand paralysis in patients with chronic stroke: A preliminary case series study. Journal of Rehabilitation Medicine, 43(10), 951e957. https://doi.org/10.2340/16501977-0859.
Young, B. M., Nigogosyan, Z., Walton, L. M., Song, J., Nair, V. A., Grogan, S. W., et al. (2014). Changes in functional brain organization and behavioral correlations after rehabilitative therapy using a brain-computer interface. Frontiers in Neuroengineering, 7(26), 15. https://doi.org/10.3389/fneng.2014.00026.
Bearden, T. S., Cassisi, J. E., & Pineda, M. (2003). Neurofeedback training for a patient with thalamic and cortical infarctions. Applied Psychophysiology and Biofeedback, 28(3), 241e253. https://doi.org/10.1023/A:1024689315563.
Cannon, K. B., Sherlin, L., & Lyle, R. R. (2010). Neurofeedback efficacy in the treatment of a 43-year-old female stroke victim: A case study. Journal of Neurotherapy, 14(2), 107e121. https://doi.org/10.1080/10874201003772155.
Doppelmayr, M., Nosko, H., & Fink, A. (2007). An attempt to increase cognitive performance after stroke with neurofeedback. Biofeedback, 35(4), 126e130. Retrieved from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22081825.
Reichert, J. L., Kober, S. E., Schweiger, D., Grieshofer, P., Neuper, C., & Wood, G. (2016). Shutting down sensorimotor interferences after stroke: A proof-of-principle SMR neurofeedback study. Frontiers in Human Neuroscience, 10, 348. https://doi.org/10.3389/fnhum.2016.00348.
Rozelle, G. R., & Budzynski, T. H. (1995). Neurotherapy for stroke rehabilitation: A single case study. Biofeedback and Self-Regulation, 20(3), 211e228. https://doi.org/10.1007/BF01474514.
Megumi, F., Yamashita, A., Kawato, M., & Imamizu, H. (2015). Functional MRI neurofeedback training on connectivity between two regions induces long-lasting changes in intrinsic functional network. Frontiers in Human Neuroscience, 9(March), 160. https://doi.org/10.3389/fnhum.2015.00160.
Scheinost, D., Stoica, T., Saksa, J., Papademetris, X., Constable, R. T., Pittenger, C., et al. (2013). Orbitofrontal cortex neurofeedback produces lasting changes in contamination anxiety and resting-state connectivity. Translational Psychiatry, 3(4), e250. https://doi.org/10.1038/tp.2013.24.
Johnson, K. A., Hartwell, K. J., Lematty, T., Borckardt, J. J., Morgan, P. S., Govindarajan, K., et al. (2012). Intermittent “Real-time” fMRI feedback is superior to continuous presentation for a motor imagery task: A pilot study. Journal of Neuroimaging, 22(1), 58e66. https://doi.org/10.1111/j.1552-6569.2010.00529.x.
Scharnowski, F., Veit, R., Zopf, R., Studer, P., Bock, S. W., Diedrichsen, J., et al. (2015). Manipulating motor performance and memory through real-time fMRI neurofeedback. Biological Psychology, 108, 85e97. https://doi.org/10.1016/j.biopsycho. 2015.03.009.