Neurofeedback Training zur Verbesserung kognitiver Leistung

Neurofeedback Training Inhaltsverzeichnis Einführung Untersuchungsgebiete Sport Kognitive Leistung Artistik Begründung der Literaturwahl Zusammenfassung der Ableitungen Diskussion Neurofeedback Training

Neurofeedback Training Einführung Literaturquelle: Vernon D. (2005). Can Neurofeedback Training Enhance Performance? An Evaluation of the Evidence with Implications for Future Research. Applied Psychophysiology and Biofeedback, 30(4), 347-364. Neurofeedback Training

Neurofeedback Training Einführung Leistungsfähigkeit Kontinuum zwischen Dysfunktion und Optimalleistung Zielgruppe Menschen mit normaler Basisleistungsfähigkeit Neurofeedback Training durch Rückmeldung bestimmter Charakteristika der Gehirnaktivität, soll eine gezielte willentliche Kontrolle über diese erlangt werden Hintergrund Zusammenhang spezifischer Leistungsfähigkeiten und dafür typischer kortikaler Aktivierungsmuster Grundprinzip: Verbesserung der Leistungsfähigkeit durch Spiegelung „optimaler“ Aktivierungsmuster Neurofeedback Training

Neurofeedback Training Untersuchungsgebiet Sport Neurofeedback Training

Neurofeedback Training sportliche Leistung Untersuchung an Bogenschützen (Landers et al., 1991) Methode Feedback: Slow Cortical Potential (SCP) 3 Gruppen Reduktion der kortikalen Aktivität links temporal (T3) Reduktion der kortikalen Aktivität rechts temporal (T4) Kontrollgruppe Ablauf: Messung Trefferquote 1 Neurofeedback Training (NFT) Messung Trefferquote 2 Neurofeedback Training

Neurofeedback Training sportliche Leistung Ergebnisse reduzierte Aktivität links  signifikant bessere Leistung reduzierte Aktivität rechts  signifikant schlechtere Leistung Kontrollgruppe  keine sign. Leistungsänderung Diskussion SCP Feedback Training einer Hemisphäre wenig spezifisch nur visuelles Feedback versus multimodales Feedback Neurofeedback Training

Ableitungen für Dissertation Fokussierung Differenzierung Lokalisation Auflösung (Elektrodenanzahl) Frequenzkomponenten Feedbackmodalität visuelles Feedback auditives Feedback Kombination Neurofeedback Training

Neurofeedback Training Untersuchungsgebiet kognitive Leistungen Neurofeedback Training

Neurofeedback Training kognitive Leistung Es existieren eine Vielzahl von Studien, die Zusammenhang zwischen Leistungsfähigkeit in einem spezifischen kognitiven Bereich und bestimmten EEG Parametern belegen wichtigste Trainingsprotokolle: theta alpha beta Neurofeedback Training

Neurofeedback Training kognitive Leistungen theta Neurofeedback Training

kognitive Leistung: theta Radar-Überwachungsaufgabe (Beatty et al., 1974) Methode Feedback: theta-Anteil (3-7 Hz) am Frequenzbereich 3-30 Hz 2 Gruppen (19 Vpn) theta Unterdrückung theta Erhöhung Ablauf: NFT (2 x 60min.) (Elektrodenpositionen: O1 und P3) Radarüberwachungsaufgabe (120 min.) mit Feedback ohne Feedback Neurofeedback Training

kognitive Leistung: theta Ergebnisse theta-Anteil konnte willentlich kontrolliert werden Überwachungsaufgabe mit Feedback theta-Unterdrückung  signifikant bessere Leistung theta-Erhöhung  signifikant schlechtere Leistung Überwachungsaufgabe ohne Feedback keine signifikante Leistungsänderung Diskussion theta-Veränderung für Leistungsänderung verantwortlich? NFT-Länge von 2 x 60 Minuten eventuell zu kurz tatsächlich theta-Veränderung? Angabe absoluter statt relativer Werte Neurofeedback Training

Ableitungen für Dissertation Differenzierung absolute Werte (statt Verhältnissen) welche Parameter ändern sie wie Paradigmen die möglichst wenige kognitive Funktion beanspruchen Within-Session Design Cross-Session Design NFT Erfolg abhängig von Dauer des Trainings Einflussfaktoren (Intervall, Sessionlänge, …) pre/post Veränderungen? Referenz-EEG fMRI NIRS Neurofeedback Training

Neurofeedback Training kognitive Leistungen alpha Neurofeedback Training

kognitive Leistung: alpha Untersuchung zur Leistung des Kurzzeitgedächtnis (Bauer, 1976) Methode: 13 Vpn Ablauf: 1h auditorisches alpha-NFT (Elektrodenpositionen: O1, O2, P3, C3, Cz, T3) pre/post Vergleich free recall Test digit span Test Neurofeedback Training

kognitive Leistung: alpha Ergebnisse signifikante Erhöhung der alpha-Aktivität jedoch keine signifikanten Leistungsänderungen Diskussion problematische Interpretation Widerspruch zu Studien die Zusammenhang zwischen alpha-Aktivität und Gedächtnisleistung belegen (Klimesch 1990, 1993) Neurofeedback Training

Ableitungen für Dissertation Individuelle Anpassung Individuelle Alpha Frequenz IAF (Klimesch, 1990) Festlegung der Frequenzbänder anhand von IAF höhere Differenzierung der Frequenzbänder theta: [ IAF-6 … IAF-4 ] Hz lower alpha 1: [ IAF-4 … IAF-2 ] Hz lower alpha 2: [ IAF-2 … IAF ] Hz upper alpha: [ IAF … IAF+2 ] Hz Aufgaben Schwierigkeitsgrad Aufgabentyp Neurofeedback Training

Ableitungen für Dissertation Effekt ≠ Wirkung erfolgreiche Beeinflussung von EEG Aktivität durch NFT muss nicht unbedingt Veränderung der kognitiven Leistungsfähigkeit zur Folge haben Fragestellung: Inwieweit können topografische Aktivierungsmuster durch NFT erzeugt werden? Welche Bereiche sind in welchen Frequenzbändern trainierbar? Neurofeedback Training

Neurofeedback Training kognitive Leistungen beta Neurofeedback Training

kognitive Leistung: beta Untersuchung zu semantischem Arbeitsgedächtnis (Vernon et al., 2003) Methode 8 x 15 min. NFT (Elektrodenposition: Cz) 3 Gruppen theta erhöhen: (4-8 Hz)↑ [(0-4 Hz)↓, (8-12 Hz)↓] low-beta erhöhen: (12-15 Hz)↑ [(4-8 Hz)↓, (18-22 Hz)↓] Kontrollgruppe pre/post Messung Aufmerksamkeit semantische Leistungsfähigkeit Neurofeedback Training

kognitive Leistung: beta Ergebnisse: theta Erhöhung konnte nicht trainiert werden. low-beta Training konnte (within sessions) gut trainiert werden, jedoch keine baseline Veränderungen Leistung semantisches Arbeitsgedächtnis signifikant erhöht. Diskussion kausaler Zusammenhang zwischen NFT und Leistungsverbesserung fraglich Replikation nicht erfolgreich (2004) Neurofeedback Training

Ableitungen für Dissertation Kausalität Vorhandensein eines Feedbacks ausreichend für Leistungsveränderungen? Feedback und inverses Feedback  Effekt und inverser Effekt? Langzeit-Effekte durch Cross-Session Design Ausgangspunkt Replikation von gut kontrollierter Studie Variation der Parameter Neurofeedback Training

artistische Leistungen Untersuchungsgebiet artistische Leistungen Neurofeedback Training

artistische Leistungen Untersuchungen zur musikalischen Leistung (Egner und Gruzelier, 2003) Methode: 10 x 15 min. NFT (Elektrodenposition: Pz) alpha/theta pre/post Wertung einer Jury Ergebnisse signifikante Verbesserung in Gesamtleistung, musikalisches Verständnis, stilistische Genauigkeit und Interpretationsvorstellung Diskussion keine Änderung von alpha, theta bzw. alpha/theta Verhältnis Neurofeedback Training

Ableitungen für Dissertation Kausalität Störvariablen bisher keine Änderungen in Referenz EEG nachweisbar: Dauer/Häufigkeit des NFT verantwortlich? Gütekriterium: objektivierbare Leistungsvariable Neurofeedback Training

Neurofeedback Training Literaturwahl Neurofeedback Training

Neurofeedback Training Literaturwahl Artikel gute Übersicht über Forschungsstand bisher wenige Publikationen zu Leistungsverbesserung gesunder Menschen uneinheitliche Ergebnisse kritisch zeigt breites Spektrum an Verbesserungsvorschlägen auf Bedarf an kontrollierten Grundlagenstudien auch für klinischen Bereich relevant Boom/Euphorie im Bereich Neurowissenschaften ernüchternde Ergebnisse Neurofeedback Training

Zusammenfassung Ableitungen Fokussierung Differenzierung Lokalisation Auflösung (Elektrodenanzahl) Frequenzkomponenten IAF-Anpassung IAF Banddefinitionen Paradigmen möglichst nur eine kognitive Funktion Schwierigkeitsgrad Aufgabentyp Neurofeedback Training

Zusammenfassung Ableitungen kontrollierte Grundlagenstudien Wirkungsweise des Feedbacks Kontrollguppen Feedback fingiertes Feedback kein Feedback NFT Möglichkeiten/Grenzen Inwieweit können durch NFT „beliebige“ topografische Aktivierungsmuster erzeugt werden? Welche Topografien in welchen Frequenzbändern? Neurofeedback Training

Zusammenfassung Ableitungen Within-Session Design genaue Kontrolle (Übungseffekte, Kausalität, …) Kurzzeiteffekte durch Wiederholung  Langzeiteffekte? Kausalität der (Kurzzeit-)Effekte Kontrollgruppe: inverses Feedback Cross-Session Design NFT Erfolg abhängig von Dauer des Trainings? Trainingsintervallen? Sessionlänge? Veränderungen? Referenz-EEG fMRI NIRS Neurofeedback Training

Zusammenfassung Ableitungen allgemeine Grundregeln beachten Verwendung von Kontrollgruppen keine Konfundierung durch verschiedene Treatment pre/post EEG-Messungen um Veränderungen feststellen zu können Ausgangspunkt Replikation von gut kontrollierter Studie Variation der Parameter Neurofeedback Training

Neurofeedback Training Diskussion Neurofeedback Training