Spezifische Effekte von EEG-basiertem Neurofeedbacktraining auf kognitive Leistungen nach einem Schlaganfall

Abstract

Der Schlaganfall ist weltweit die häufigste neurologische Erkrankung und oft treten Störungen kognitiver Funktionen als Folgeerscheinungen auf. In dieser Studie wurde untersucht, inwiefern ein Elektroenzephalographie (EEG) basiertes Neurofeedbacktraining (NFT) genutzt werden kann, um neuronale Plastizität nach einem Schlaganfall anzuregen und spezifische kognitive Leistungen von Schlaganfallpatienten zu verbessern. Vorgängerstudien an neurologisch gesunden Probanden konnten zeigen, dass eine willentliche Erhöhung des sensomotorischen Rhythmus (SMR, 12 – 15 Hz) mit einer Verbesserung des deklarativen Gedächtnisses (Langzeitgedächtnis) und eine Verringerung des Theta/Beta Quotienten (4 – 8 Hz/13 – 21 Hz) mit einer Verbesserung der Aufmerksamkeit und Impulskontrolle einhergehen. Sieben neurologisch gesunde Personen (Kontrollgruppe) und sieben Schlaganfallpatienten mit Gedächtnisdefiziten erhielten ein SMR Neurofeedbacktraining. Sechs Schlaganfallpatienten mit Störungen der Aufmerksamkeit und Inhibitionskontrolle nahmen an einem Theta/Beta Neurofeedbacktraining teil. Um die Spezifität der beiden Neurofeedbacktrainings zu überprüfen, wurden vor und nach den Trainings generelle kognitive Fähigkeiten mittels einer umfangreichen neuropsychologischen Testbatterie erhoben. Alle Teilnehmer erhielten 10 Neurofeedback Sitzungen (SMR oder Theta/Beta), wobei sie die Aufgabe hatten ein audio-visuelles Feedbacksignal, das ihre eigene Gehirnaktivität widerspiegelte, zu kontrollieren. Bei Schlaganfallpatienten konnten positive Effekte des Neurofeedbacktrainings auf die kognitive Leistung festgestellt werden. Die Patientengruppen wiesen vor dem Training beträchtliche kognitive Leistungsdefizite im Vergleich zur Kontrollgruppe auf. Nach dem Training unterschieden sie sich jedoch in ihrer kognitiven Leistung nicht mehr auffällig von den Kontrollpersonen. Zusätzliche Analysen bestätigten die Spezifität der unterschiedlichen Trainingsprotokolle. So zeigten die Kontrollgruppe und die SMR Patientengruppe die stärksten Verbesserungen und ebenso die geringsten Verschlechterungen in ihrer deklarativen Gedächtnisleistung im Vergleich zur Theta/Beta Patientengruppe. Währenddessen verbesserte sich die Theta/Beta Patientengruppe im Vergleich zu den anderen Gruppen vor allem in den Tests zu Inhibition und Flexibilität und wies gleichzeitig die geringsten Verschlechterungen auf.

Evaluation of a neurofeedback-based cognitive telerehabilitation system for neurological patients

“…More precisely they showed performance improvements in cognitive domains of information processing speed, attention and concentration as well as in executive functions. This result supports prior findings in stroke patients who also showed cognitive improvements due to SMR based NF training, which was performed in a standard lab environment [5][6][7]. Furthermore, this is the fust study showing beneficial effects of NF training on cognitive functions in patients with MS.…”

“…It is assumed that during SMR based NF training, the effects of both SMR and beta power changes are related to improvements in cognitive functions [26]. The present NF training results are comparable to the results of prior NF training studies in which the NF training was perfonned by an EEG expert in a laboratory using standard EEG equipment [5][6][7]. In these prior studies, participants were also able to linearly increase SMR power, while other frequencies were more or less independent.…”

“…Prior studies in healthy individuals as well as in stroke patients provide evidence that voluntary modulation of different EEG frequency bands by means of repeated NF training can have specific effects on cogmtLve functions. For instance, the sensorimotor rhythm (SMR, 12-15 Hz) has been linked to declarative learning and memory performance [5][6][7]14,15], Upper Alpha (UA, e.g. lO-12 Hz) is associated with semantic long-term memory and working memory performance [16,17] and ThetalBeta (TIB , e.g.…”

“…lO-12 Hz) is associated with semantic long-term memory and working memory performance [16,17] and ThetalBeta (TIB , e.g. 4-7 Hzl21-35 Hz) based NF training leads to improvements in inhibitory control and attention [6,18,19].…”

Specific effects of EEG based neurofeedback training on memory functions in post-stroke victims

“…However, the generalizability of these prior findings is limited due to the incomplete description of training-specific EEG signal changes as well as the absence of control groups. A study by Hofer et al (2014) is one of the first NF training studies investigating the effects of SMR and Theta/Beta quotient (4-8/13-21 Hz, T/B NF training) based NF training on cognitive functions in stroke patients and healthy controls [ 33 ]. The authors could demonstrate that stroke patients with memory impairments showed specific performance improvements in declarative memory tasks after SMR NF training, while stroke patients with deficits in attention and inhibition showed specific improvements in inhibitory control and cognitive flexibility after repeated T/B NF training.…”