うつ病患者におけるリアルタイムのfMRIニューロフィードバックトレーニング中の扁桃体の太字の活動と前頭脳波の非対称性との相関

リアルタイムのfMRIニューロフィードバック（RTFMRI-NF）は、大うつ病性障害（MDD）の研究および新規治療のための新たなアプローチです。RTFMRI-NF手順で同時に実行されるEEGは、RTFMRI-NF脳変調効果の独立した評価を可能にします。アルファバンドの前頭脳波の非対称性は、うつ病の深い変化を示す感情と動機の広く使用されている尺度です。ただし、同時に取得したfMRIデータに直接関連することはありません。RTFMRI-NFと同時および受動的なEEG記録を組み合わせることにより、RTFMRI-NF手順の電気生理学的相関を調査する最初の研究を報告します。このパイロット研究では、実験群（n = 13）のMDD患者は、幸せな感情誘導タスク中にRTFMRI-NFを使用して左扁桃体の大胆な活動を上方制御することを学びました。対照群（n = 11）のMDD患者には、偽のRTFMRI-NFが提供されました。上部アルファ帯域の前頭脳波非対称性と脳全体の大胆な活動との相関が調べられました。実験グループのRTFMRI-NFタスク中の前頭脳波非対称性の平均的な変化は、MDD患者のうつ病の重症度と有意な正の相関を示し、うつ病の重症度と静止時の前頭脳波非対称性との逆相関と一致しました。平均非対称性の変化は、扁桃体の大胆な左右性とも大幅に相関していました。扁桃体と感情調節に関連する多くの領域について、RTFMRI-NFタスク中に、前頭脳波の非対称性と太字の活動との時間的相関が大幅に強化されました。我々の発見は、感情調節中の扁桃体の大胆な活動と前頭脳波の非対称性との間の重要なリンクを示しています。我々のEEG非対称性の結果は、扁桃体を標的とするRTFMRI-NFトレーニングがMDD患者にとって有益であることを示しています。彼らはさらに、アルファ帯域の前頭EEG非対称性に基づいたEEG-NFが、扁桃体ベースのRTFMRI-NFと互換性があることを示唆しています。2つの組み合わせは、感情調節トレーニングを強化し、MDD患者に利益をもたらす可能性があります。

Real-time fMRI neurofeedback (rtfMRI-nf) is an emerging approach for studies and novel treatments of major depressive disorder (MDD). EEG performed simultaneously with an rtfMRI-nf procedure allows an independent evaluation of rtfMRI-nf brain modulation effects. Frontal EEG asymmetry in the alpha band is a widely used measure of emotion and motivation that shows profound changes in depression. However, it has never been directly related to simultaneously acquired fMRI data. We report the first study investigating electrophysiological correlates of the rtfMRI-nf procedure, by combining the rtfMRI-nf with simultaneous and passive EEG recordings. In this pilot study, MDD patients in the experimental group (n = 13) learned to upregulate BOLD activity of the left amygdala using an rtfMRI-nf during a happy emotion induction task. MDD patients in the control group (n = 11) were provided with a sham rtfMRI-nf. Correlations between frontal EEG asymmetry in the upper alpha band and BOLD activity across the brain were examined. Average individual changes in frontal EEG asymmetry during the rtfMRI-nf task for the experimental group showed a significant positive correlation with the MDD patients' depression severity ratings, consistent with an inverse correlation between the depression severity and frontal EEG asymmetry at rest. The average asymmetry changes also significantly correlated with the amygdala BOLD laterality. Temporal correlations between frontal EEG asymmetry and BOLD activity were significantly enhanced, during the rtfMRI-nf task, for the amygdala and many regions associated with emotion regulation. Our findings demonstrate an important link between amygdala BOLD activity and frontal EEG asymmetry during emotion regulation. Our EEG asymmetry results indicate that the rtfMRI-nf training targeting the amygdala is beneficial to MDD patients. They further suggest that EEG-nf based on frontal EEG asymmetry in the alpha band would be compatible with the amygdala-based rtfMRI-nf. Combination of the two could enhance emotion regulation training and benefit MDD patients.