精神分裂症强化神经反馈训练的探索性研究

抽象

精神分裂症是一种慢性的破坏性大脑紊乱，认知、行为和情绪功能持续恶化。神经反馈训练，使个体能够利用实时反馈回路调节他们的大脑活动，作为一种潜在的精神分裂症的替代干预手段，正在越来越多地受到研究。本研究旨在探讨短期强化训练对长期训练有困难的精神分裂症患者的效果。一位患有慢性精神分裂症的中年妇女连续四天完成了alpha/beta2 (20 - 30hz)强化训练，总训练时间为13.5小时。结果显示，她的alpha/beta2在训练过程中增加，她的行为表现包括短期记忆、情绪和语言模式在神经反馈训练结束时得到改善。重要的是，22个月的随访发现阳性和阴性症状都有显著改善。这些积极的结果表明，这种强化神经反馈训练可能为精神分裂症的治疗提供新的见解，因此值得进一步研究，以充分检查其范围。

1.介绍

精神分裂症被视为与正在进行的认知，行为和情绪恶化功能的最具破坏性的大脑功能紊乱。的精神分裂症患者的生活质量急剧下降。精神分裂症的传统治疗是抗精神病药物。然而，抗精神病药物具有长期使用时的副作用，这让患者的限制和恶化的功能。此外，抗精神病药物不有效治疗阴性症状[1]。因此，目前的药物治疗是不够的，新的治疗方案的发展是必要的。

近几十年来，神经反馈（NF）作为一种创新的无创技术，旨在自我调节的使用操作性控制下的实时反馈循环机制已被证明对人类大脑功能和行为表现越来越多的好处不仅是健康的大脑活动人们还与多种疾病[患者2- - - - - -5]。对于NF精神分裂症，一些研究人员调查了脑电图（EEG）NF作为治疗精神分裂症的一个潜在的非药物替代。在EEG NF，EEG信号被从放置在人的头皮和相关EEG分量的电极记录被提取并馈送音频，视觉，或它们的组合〔形式使用在线反馈回路返回到训练个体6]。在Gruzelier等人的早期研究。[7]报道，16名精神分裂症患者能学会在感觉运动区（C3和C4）控制在缓慢的潜在消极的左右不对称。Bolea [8在70多名住院的慢性精神分裂症患者身上使用了NF，发现脑电图模式以及认知、情感和行为模式都有改善。Surmeli等人的另一项研究[1]还报告了51名住院患者通过定量EEG-（qEEG-）引导NF训练积极的效果。除了脑电图NF，拥有现代化的实时脑成像技术的发展，一些研究调查了实时功能磁共振成像（rtfMRI）NF的可行性精神分裂症患者[9- - - - - -11]。在Ruiz等。[10， 9名精神分裂症患者通过rtfMRI NF学会了对双侧前岛叶皮层的血氧合水平依赖(BOLD)信号的自我控制，这导致了情绪感知的改变和大脑网络连接的调节。除了岛叶前部皮层，前扣带皮层(ACC)的大胆信号也可以被rtfMRI NF成功调节，这与精神分裂症患者的症状增强有关[9,11]。

上述脑电图NF研究这显示了非常可喜的成果采取更大的会话数，再训练过程，以及个性化的训练参数[1,8]。Bolea [8]认为增强α和减少快速公测似乎与慢性精神分裂症患者非常重要，但其过程传播时间较长，因此它也需要耐心，而对一些精神分裂症患者，这是非常难以执行长期NF培训。例如，谁住家里的病人会非常难走NF训练的时间更长。因此，我们不知道短，但密集的NF培训是否也可以显示在精神分裂症患者的利益。一个中年妇女与慢性精神分裂症建议，并自愿参加了这项研究。The NF training was to increase the relative amplitude of alpha/beta2 (20–30 Hz) ratio within four consecutive days for a total training duration of 13.5 hours. Both immediate effect and long-lasting effect of a 22-month follow-up were examined.

2.方法

2.1。患者

慢性精神分裂症患者是一名51岁的单身女子。她收到了显着的教育，有一个著名的职业生涯。她没有任何头部外伤或其他医疗问题，她没有吸毒或酗酒。她的家庭成员的双方没有精神分裂症的病史。NF训练之前，她曾遭受精神分裂症超过七年，在医院治疗精神分裂症她发作数次。被释放回家后，她被视为谁需要24小时监护接近她从她的家庭日常无能力的人。她的病使她放弃了她的职业生涯，并创造了巨大的负担，她和她的家人。根据她自己的说法，她不经常坐antischizophrenia药物由于各种原因，包括那些抗精神病药物副作用（不舒服的感觉，头晕和视力模糊），自我排斥她的精神病和药物毒性的嫌疑。她没有用单抗精神病药物治疗或联合抗精神病药和心理治疗的治疗明显改善。因此，她建议由她心理医生接受培训NF探索NF培训是否能帮助她。 She took olanzapine and clonazepam as usual before, during, and after NF sessions. The protocol was in accordance with the Declaration of Helsinki and approved by the local Research Ethics Committee (University of Macau), and informed written consent was obtained from the patient before NF training.

2.2。NF培训

该患者有幻听症状。以前的研究报告说，精神分裂症患者减少了阿尔法幅度和增加测试活动[12- - - - - -15]，而在抗精神病药治疗或经颅磁刺激（TMS）后精神分裂症患者的临床改善已发现关联与阿尔法功率的增加[16,17]。此外，Bolea [8指出了通过NF训练在P4、PO4和CP4降低快速beta和增强alpha的重要性。因此，训练目标是同时增加alpha振幅以降低P4位置beta2 (20 - 30hz)的振幅。地面位于前额，参照点位于左侧乳突。脑电图由脑电图放大器(Sommeil 800, Meditron Eletromedicina Ltda, SP，巴西)和模拟带通滤波器采集，频率从0.1到70赫兹。采样频率为256hz。利用Somnium软件平台(Cognitron, SP，巴西)和NF插件(LaSEEB-ISR，葡萄牙)记录脑电图信号并显示NF接口。在Somnium系统中，信号由0.5 - 30hz的带通滤波器和50hz的陷波滤波器进行滤波。电路阻抗一直低于10 kΩ所有电极(18]。

术前分别记录静息状态下睁眼和闭眼两个60秒的脑电图。反馈参数设置为P4位置alpha/beta2比值的相对振幅。使用振幅谱代替功率谱可以防止振幅平方导致的过度倾斜，从而提高统计有效性[19]。The amplitude was calculated by FFT every 125 ms with a 2-second data window. Due to the large interindividual differences in alpha band, we utilized the individual alpha band (IAB) instead of the standard alpha band (8–12 Hz) [20.]。数字1示出了如何确定IAB（LTF-HTF），其中低转变频率（LTF）和高过渡频率（HTF）是EEG振幅谱的眼中的交叉打开和闭眼休息状态和峰值阿尔法频率的示例（PAF）在眼睛闭合状态下的EEG振幅谱分离IAB到下部IAB（LTF-PAF）和上部IAB（PAF-HTF）20.]。

培训过程由两个部分组成。第一部分是在病人适应了这种NF程序和探索精神活动的用户控制会话。会话持续时间和会话数是由病人控制。她可以启动和停止训练，并有会议间隔之间休息。使用的心理策略是每个用户控制会话后进行注释。其结果，从1到15分钟，每个会话的平均持续时间而变化的每个会话的持续时间为7.5分钟。第一部分的训练总时间是连续四天12.5小时。更具体地，总训练持续时间为1小时，并在第1天20分钟，3小时在第2天，4小时和在第3天40分钟，并在第4天通过用户控制会话3.5小时，选择6个精神活动至于第二部分的最佳策略。第二部分是在完成第一部分后第4天完成。 It was composed of four fixed sessions. Each session contained 12 60-second trials and an interval of 10 seconds between two successive trials. The total duration of the second part was almost one hour. The patient applied the most effective mental strategies selected from the user control sessions for training, but only one was used for each trial. Each strategy was repeated twice in each fixed session.

2.3。反馈显示

显示器显示一个球体和立方体。球体所反射的反馈参数值。如果达到预定阈值（目标1），球体颜色从白色变为紫色。这个球是由几片组成，越切片它有，平滑它看起来。最初，球体仅由四片，这是最小数量构成。虽然正在实现目标1，切片缓慢加入该领域。否则，球体松动片缓慢，直到它才能再次有四片。立方体高度相关的针对其目标1保持正在不断取得的时间段。如果目标1正在为超过2秒连续实现，目标2是多才多艺和多维数据集起来，直到目标1停止正在实现。然后立方体霏霏慢慢地，直到它到达底部，或目标2再次实现。 Thus, the best outcome was to keep the cube as high as possible.

该阈值被设置为1在第一用户控制会话，故能在每个会话中进行调整。每个会话，这表明时间的百分比高于阈值反馈参数后，生成报告。如果该值超过60％时，阈值在下一会话增加0.1。与此相反，如果该值低于30％时，阈值在下一会话下降0.1。

2.4。短期记忆测试

短期内存性能是由向前和向后的数字广度前和NF训练结束评估。每个测试由一系列试验证实随机数字以每秒一个数字的速率的。在每次试验中，显示数字的数量增加了一个，直到患者失败了两次回忆每一个数字。正确回忆数字的最后一个数字是病人的数字跨度得分。在每个测试中，已被证明所有的数字后，将指导患者用同样的顺序（正向数字广度）或输入数字有逆顺序（向后数字跨度），因为他们作了介绍。

2.5。数据分析

After all the training, the mean relative amplitude (relative to 0.5–30 Hz) in each session was calculated in not only the training frequency bands: the IAB and the beta2 (20–30 Hz), but also the neighboring frequency bands: the individual theta (4 Hz-LTF), the individual sigma (HTF-16 Hz), and the beta1 (16–20 Hz).

3.结果

3.1。脑电图描记器

Different from the standard alpha band (8–12 Hz), the IAB was between 5.8 and 10.8 Hz and the peak alpha frequency was 9.5 Hz. Thus, the theta band ranged from 4 Hz to 5.8 Hz and the sigma band ranged from 10.8 Hz to 16 Hz. Since the duration varied across the user control sessions, we only presented the first two user control sessions and the four fixed sessions to examine the EEG change from the beginning to the end of training. In line with the training objective, the relative IAB amplitude shows an increase trend while the relative beta2 amplitude presents a decrease trend along sessions (see Figure2）。特别地，相对IAB振幅增加74.73％，而相对β2振幅从第一用户控制会话下降13.73％至最后的固定会话。我们可以看到，IAB获得比β2大很多变化，表明IAB的自我调节比β2这个病人更容易。此外，参数IAB /β2反馈从1.78提高到3.61。指出，受试者可以学习上述结果自动调整由NF培训要求的大脑活动。除了训练的频带，其它频带也展示于图中所示的一些变化2。Theta在各阶段没有明显的变化趋势，而sigma和beta1在各阶段有上升趋势。

阈值在疗程中逐渐增加(从1到3.5)，这也表明患者可以克服训练困难，获得较高的训练参数值。在最近的几个会话中，超过3.5阈值的最大百分比时间是57.64%。

3.2。有效的心理策略

在用户控制阶段，患者运用不同类型的心理策略，如家庭成员、朋友、学校生活、以前的工作、菩萨、佛经和自然风景。在治疗期间，她阅读书籍，并与陪伴她的心理治疗师交谈，同时记录脑电图。谈话内容包括自第一次明显发作以来，她经常想到的自杀念头、仇恨、家庭问题、未来(担心)、抱怨、异常行为模式(比如裸体)等等。心理医生试图平息她的消极情绪，改变她的消极想法。通过用户控制会话，我们发现最有效的心理策略是自然景观，包括瀑布、月亮、湖、山、莲花和大海。

3.3。行为表现

对于短期记忆试验中，前向数字试验7和后向数字测试为5的训练之前。在训练结束后，正向数字测试是9和落后两位数试验6.病人报告说，要记住训练后的数字更容易。此外，患者表现出她的心理治疗师攻入的情绪和说话方式大的改善。

NF训练前，患者有哪些没有在健康人显示出积极和消极的精神行为症状。NF训练结束后，她不停地每天在家里练习最有效的培训策略，而不给予任何NF训练监控。我们使用了等级（0-9），其中“0”表示最不显着的症状和“9”表示的最明显的症状。参与者在22个月显着改善阳性和阴性症状跟进。如表1由她的心理治疗师评分，大多数阳性和阴性症状在完成NF 22个月后最不明显。如今，她回到社区，做家庭健康助理照顾老人。

4。讨论

本研究的目的是探讨短而密集的NF训练对慢性精神分裂症患者的效果。一位患有慢性精神分裂症的中年妇女参与了这项实验。根据该患者的症状，精神分裂症患者alpha和beta活动异常[12- - - - - -15]， Bolea的临床经验[8]，以及用于精神分裂症的抗精神病药物治疗和TMS [16,17，强化NF训练旨在同时增加alpha振幅，以降低P4位点的beta2振幅。

从每天的训练时间开始(第一天超过1小时，剩余的一天超过3小时)，可以观察到患者愿意进行这种高强度的训练。尽管只有四天的NF，病人发现了最有效的心理策略，并学会了如何调节她的大脑活动。与我们的训练目标一致，相对IAB振幅增加，相对beta2振幅减少。虽然患者在训练期间维持药物治疗，但我们推测其脑电图的改变主要是由于NF训练所致，主要有两个原因。首先，由于她在训练前已经服药很长一段时间，药物的贡献变得相对稳定。在训练过程中观察到的脑电图变化极有可能是由神经网络训练引起的。其次，患者在NF训练中找到了有效的心理策略来调节其alpha和beta2的活动，alpha的增加和beta2的减少与NF设置一致。

上述脑电图由NF培训的变化与她观察到的认知和行为的改善，比如培训后短期记忆，情绪和语音模式有关。更重要的是，与22个月NF完成后，后续的研究中，她表现出了显着的改善，正反两方面的症状，显示了显着进步，被视为一个有能力的人。同样，我们认为，这些积极的成果，导致从NF训练，这可以从以下两个方面来解释。首先，病人有超过七年NF训练之前，无论是单抗精神病药物治疗或联合抗精神病药和心理治疗无明显改善。其次，她学会了如何通过NF训练，这增强了她的自我控制能力的信心来调节她的大脑活动。从她的心理治疗师的报告，虽然没有更多的NF培训后，她的第一次训练NF进行，她仍然实行有效的心理策略每天在家里，至少，直到她第一次训练NF22个月后。由此推断，因此，她的进步是由于NF训练，因为有与患者的其他治疗，精神病药物治疗，心理治疗，并没有大的差别。

Bolea [8] suggested that reduction of fast beta and enhancement of alpha (8–12 Hz) at P4, PO4, and CP4 seemed very important for chronic schizophrenia patient, and our study partially confirmed this aspect. The patient achieved a reduction of the beta2 and an enhancement of the IAB at P4 by only four days and improved her symptoms dramatically in the follow-up data. To some extent, our result is also consistent with the finding that the enhancement of the alpha power by TMS led to the significant reduction in negative symptoms in the patients with schizophrenia [17]。

本研究提出了对幻听精神分裂症患者进行短而密集的神经机能训练的初步步骤。本工作的局限性是患者人数少，脑电图记录单道，缺乏随访脑电图数据。其他部位的脑电变化及对脑电的持久影响尚不清楚。此外，精神分裂症有六种亚型，每一种亚型都与不同的电生理特征相关[21]。今后的研究应包括患者数量较多，多渠道为了EEG测量和控制组，以全面考察所有的方面，例如NF训练的效果。

总之，精神分裂症患者显示的α/β2的密集NF培训的显着改善。这种相对短，但密集的NF培训协议可以提供精神分裂症有前途的治疗方法，因此值得进一步研究，以全面考察其范围。

利益冲突

作者宣称，他们没有利益冲突。

致谢

这项工作部分由澳门科学技术发展基金（FDCT）下的项目036/2009 / A支持，二千零十四分之一百四十二/ SB，055/2015 / A2，093/2015 / A3，以及088/2016 / A2;下MYRG项目澳门研究委员会079（Y1-L2）-FST12-VMI，069（Y1-L2）-FST13-WF，2014-00174-FST，2016-00240-FST和2017-00207-FST大学;FCT [PEST-OE / EEI / LA0009 / 2013];与上海教委高峰和高原项目。

参考

1. 精神分裂症与qeegr指导下神经反馈治疗的疗效:临床病例系列，临床脑电图和神经科学卷。43，没有。2，第133-144，2012。视图:出版商的网站|谷歌学术
2. R. Sitaram, T. Ros, L. Stoeckel等，“闭环大脑训练:神经反馈的科学”，自然神经科学评论第18卷，no。2，第86-100页，2017。视图:谷歌学术
3. j·h·格鲁泽尔，《优化性能的脑电图神经反馈》。二:创意、表演艺术与生态效度神经科学和生物行为评论，第44卷，第142-158页，2014年。视图:出版商的网站|谷歌学术
4. j·h·格鲁泽尔，《优化性能的脑电图神经反馈》。我：在健康受试者的认知和情感成果的审查，”神经科学和生物行为评论，第44卷，第124-141页，2014年。视图:出版商的网站|谷歌学术
5. 《神经反馈的临床疗效和潜在机制》，个性和个体差异卷。54，没有。6，第676-686，2013。视图:出版商的网站|谷歌学术
6. D. J.弗农，“灿神经反馈训练提高性能？为今后研究的影响证据的评估，”应用心理生理学和生物反馈第30卷，no。4, 2005年第347-364页。视图:出版商的网站|谷歌学术
7. J. Gruzelier，E.哈德曼，J.野生和R.扎曼“了解到在精神分裂症缓慢潜在纵裂不对称的控制，”国际心理生理学杂志的卷。34，没有。3，第341-348，1999。视图:出版商的网站|谷歌学术
8. A. S. Bolea，“神经反馈治疗慢性住院精神分裂症，”神经病治疗杂志卷。14，没有。1，第47-54，2010。视图:出版商的网站|谷歌学术
9. J. S.科尔德，K. A. Mathiak，M。Dyck等人，“认知和精神分裂症患者通过fMRI的神经反馈前扣带皮质的控制期间神经策略，”在行为神经科学前沿《中国日报》，2015年第9卷第169页。视图:出版商的网站|谷歌学术
10. S.鲁伊斯，S.李，S. R. Soekadar。等，“获得性的自我控制岛叶调制情绪识别和大脑的网络连接在精神分裂症，”人类大脑图谱卷。34，没有。1，第200-212，2013。视图:出版商的网站|谷歌学术
11. M. S. Dyck, K. A. Mathiak, S. Bergert等，“用基于fmri的神经反馈治疗精神分裂症的难治性听觉语言幻觉——探索精神分裂症的不同病例，”精神病学前沿第7卷，no。2016年，第37页1-14页。视图:谷歌学术
12. E. L. Merrin和T. C.弗洛伊德，“阴性症状和精神分裂症EEG阿尔法：复制，”精神分裂症的研究卷。19，第151-161，1996。视图:出版商的网站|谷歌学术
13. Y.和田，Y.泷泽，S.北泽，J.郑妍，和N.山口，“在休息和药物初治患者首发精神分裂症偏执型光刺激时定量脑电图分析，”精神病学和神经科学临床欧洲档案馆，第244卷，no。第247-251页，1994年。视图:出版商的网站|谷歌学术
14. J. L. Tekell, R. Hoffmann, W. Hendrickse, R. W. Greene, A. J. Rush, R. Armitage，“睡眠中的高频脑电图活动:精神分裂症和抑郁症的特征”，临床脑电图和神经科学卷。36，没有。1，第25-35，2005。视图:出版商的网站|谷歌学术
15. S. H.李，J. K.韦恩，M. F. Green等人，“定量脑电图和例持续幻听低分辨率电磁断层扫描（LORETA）成像，”精神分裂症的研究卷。83，没有。2-3，第111-119，2006年。视图:出版商的网站|谷歌学术
16. Y.金，S. G. Potkin，C. A.桑德曼，和W. E. Bunney，“以下氯氮平治疗精神分裂症患者的EEG光驱动的地形分析，”临床脑电图和神经科学第29卷，no。第73-78页，1998年。视图:出版商的网站|谷歌学术
17. Y.金，S. G. Potkin，A.S。Kemp等人，“个性化的α频率经颅磁刺激的治疗作用对精神分裂症的阴性症状（αTMS），”精神分裂症公告第32卷，no。3，第556-561页，2006。视图:出版商的网站|谷歌学术
18. 张丽玲，罗德里格斯等，“精神分裂症的神经反馈治疗:个案研究”，IEEE国际会议上的虚拟环境，人机界面和测量系统的程序卷。139，第78-81，2012。视图:谷歌学术
19. M. B. Sterman和T. Egner，“癫痫治疗的神经反馈基础和实践”，应用心理生理学和生物反馈卷。31，没有。1，第21-35，2006年。视图:出版商的网站|谷歌学术
20. 脑电图和波振荡反映认知和记忆表现:回顾和分析，脑研究。脑研究评论第29卷，no。2-3，第169-195，1999。视图:出版商的网站|谷歌学术
21. E. R. John, L. S. Prichep, G. Winterer等，“精神病状态的电生理学亚型，”ACTA Psychiatrica斯堪的纳维亚卷。116，没有。1，第17-35，2007。视图:出版商的网站|谷歌学术

版权

版权所有©2017年温雅楠等。这是下发布的开放式访问文章知识共享署名许可，其允许在任何介质无限制地使用，分发和再现时，所提供的原始工作正确的引用。