Controleerbaarheid van cognitieve hersensignalen en de effecten op het frontostriatale netwerk: Een 7T fMRI studie

De frontale gebieden van de hersenen spelen een belangrijke rol in het
menselijk gedrag. Disfunctioneren van bepaalde frontale gebieden, maar ook van
specifieke subcorticale gebieden, wordt gedacht ten grondslag te liggen aan een
scala aan psychiatrische aandoeningen, zoals schizofrenie, verslaving, ADHD,
depressie en obsessief-compulsieve stoornis. De laatste jaren is de
wetenschappelijke focus in dit onderzoeksgebied verschoven naar het bestuderen
van disfunctionele netwerken, in plaats van specifieke hersengebieden. Nieuwe
behandelingen worden dus gezocht in manieren om normale activiteitsniveaus te
herstellen in gehele netwerken, en er worden verschillende methoden onderzocht
om dit te bereiken, zoals corticale stimulatie met Transcraniele Magnetische
Stimulatie, en met implantaten voor Diepe Hersen Stimulatie. Meerdere
parallelle neuronale netwerken zijn ontdekt, waarin specifieke frontale
gebieden en subcorticale gebieden betrokken zijn, elk geassocieerd aan een
verschillend motor- of cognitief domein. In de huidige studie willen we ons
concentreren op een van deze netwerken: het dorsolaterale prefrontale circuit.
We willen de mogelijkheid onderzoeken om de netwerk activiteit te veranderen
door gezonde vrijwilligers te trainen in het controleren van de activiteit in
een van de gebieden.
Neurofeedback is gebaseerd op de terugkoppeling van informatie over de
hersenactiviteit, bijvoorbeeld tijdens het trainen om vrijwillig de activiteit
in een bepaald hersengebied onder controle te krijgen. Een aantal studies
hebben laten zien dat het niet alleen mogelijk is om deze zelf-regulatie van
bepaalde hersengebieden aan te leren, maar dat deze controle ook een
therapeutisch potentieel heeft. In de huidige studie willen we gezonde
vrijwilligers trainen om vrijwillige controle te verkrijgen over de activiteit
in de dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC), een van de gebieden van het
frontostriatale netwerk, en bestuderen hoe dit het gehele netwerk verandert.

Het primaire doel is te onderzoeken wat het effect is van training van een
neurofeedback taak, gericht op de DLPFC, op het frontostriatale netwerk. Het
secundaire doel is onderzoeken of deze training effect heeft op de mentale
inspanning.

Deze studie is een interventionele 7T fMRI studie met twee groepen
(experimenteel en controle).

Proefpersonen worden geincludeerd in een realtime fMRI feedback studie. Proefpersonen zullen trainen om controle te verkrijgen over de hersenactiviteit in de DLPFC. De effecten van training op de activatie van het frontostriatale systeem worden bepaald door het vergelijken van het activatiepatroon tijdens een terugtel netwerk activatie taak, die voor en na training wordt afgenomen. Daarnaast voeren de proefpersonen de feedback taak uit terwijl er afleidende stimuli op het scherm worden getoond. Gegevens van de feedback taak met en zonder afleidende stimuli geven informatie over het effect van training op de mentale inspanning en of zelf-regulatie mogelijk is in de aanwezigheid van afleiding.

Er zijn geen bekende risico's die worden geassocieerd met fMRI. Het is niet
nodig om contrastvloeistoffen of ioniserende straling toe te dienen. De groep
in Utrecht heeft ruime ervaring met het maken van fMRI scans (300 sessies per
jaar op de 7Tesla scanner). De fMRI procedure is pijnloos. Enig onbehagen kan
optreden door perifere zenuwstimulatie tijdens het scannen, of doordat de
proefpersoon gevraagd wordt heel stil te liggen met het hoofd en een deel van
het lichaam in een tunnel-achtig apparaat. Als de proefpersoon een
claustrofotische reactie krijgt, of als hij zich oncomfortabel voelt tijdens de
procedure, en wil stoppen, dan wordt de sessie beeindigd. De proefpersoon
krijgt oordopjes ter bescherming tegen het harde geluid van de scanner.
Daarnaast wordt MRI-compatibele kleding verstrekt. Er is een intercom
beschikbaar zodat tijdens de gehele scan sessie contact gehouden kan worden met
de proefpersoon, en de proefpersoon krijgt een alarmbel waarmee hij kan
aangeven dat de procedure onmiddelijk gestopt moet worden. De scanner wordt
bediend door getraind personeel, en proefpersonen worden gescreened op metalen
in en aan het lichaam voordat ze de scanner mogen betreden.
Proefpersonen hebben geen voordeel aan het deelnemen aan de studie. Het
onderzoek is fundamenteel van karakter, maar de kennis die wordt vergaard kan
uiteindelijk gebruikt worden voor medische interventies (bijvoorbeeld een
nieuwe behandelingsmethode voor psychiatrische aandoeningen), of in de
ontwikkeling van brain-computer interfaces.