Biofeedback Druhy biofeedbacku Historie EEG BFB

31.3.2011
Biofeedback
PhDr. Václava Tylová
Pro účely výcvikového kurzu 2007-2012
16.1.2011
Vápenný Podol
Biofeedback - biologická zpětná vazba
Skupina léčebných postupů využívající elektronické
přístroje, které jsou určené na měření, zpracování a
zpětné informování (ve formě vizuální a zvukové)
Cílem je naučit se kontrolovat fyziologické procesy, které
jsou mimovolní (EEG, TT, TK, P, kožní odpor)
Nejprve pomocí signalizace
Později přes vnitřní psychofyziologické podněty
Pozn.: Biofeedback je navozování budoucího, učíme se sice ze zpětné informace, ale
tu používáme k tréninku cílového stavu. Učení biofeedbackem má směr dopředu
(feed forward), tlak uplynulého se operantním učením mění v tah cílového.
Druhy biofeedbacku
Druhy biofeedbacků:
EEG biofeedback (neurofeedback)
HRV biofeedback (heart rate variability, tj. změna
srdcové frekvence, odráží flexibilitu fungování ANS)
EMG biofeedback (svalový tonus)
EDR biofeedback (kožní odpor)
PST biofeedback (tělesná teplota)
HEG biofeedback (hematoencefalografický)
EEG biofeedback v KBT
SPOUŠTĚČ
MYŠLENKY
EMOCE
BLUDNÝ
KRUH
TĚLESNÉ
PŘÍZNAKY
CHOVÁNÍ
DŮSLEDKY
EEG biofeedback(neurofeedback)
Neinvazivní metoda poskytující klientovi informaci o jeho
mozkové aktivitě ( v jemu srozumitelné podobě), kterou se pak
učí ovládat
Metoda založená na principu operantního podmiňování a
učení obecně. Dle Thondrikeho zákona efektu: je-li chování
odměněno, pravděpodobnost jeho opětovného výskytu se
zvýší. Náročnost tréninku se stupňuje a pac. Je nucen podávat
stále lepší výkon a přibližuje se stanovenému cíli – shaping
(tvarování), uplatňují se transfer, klasické podmiňování a
generalizace
Z hlediska psychoterapie má nejblíže ke kognitivně
behaviorálním přístupům
Historie EEG BFB
Poprvé se myšlenka EEG biofeedbacku zrodila v 60.
letech 20. století ( Skinner, 1955)
Prvenství je připisováno Joeovi Kamiyovi, který prokázal,
že pokud člověk dostává informace o své mozkové
aktivitě, je schopen naučit se rozpoznávat své mentální
stavy a po určité době mozkovou aktivitu regulovat
(zvyšovat alfa aktivitu)
Na Kamiyu navazují další badatelé s výzkumy operantního
podmiňování alfa aktivity (Engstrom et al., 1970, Mills a
Solyom, 1974 aj.), spojené se zkoumáním změněného
stavu vědomí (Budzynski)
1
31.3.2011
Historie EEG BFB
EEG BFB – 2. proud
Po počátečním nadšení se setkal s kritikou a
skepticismem
M. Barry Sterman (UCLA) a jeho práce o operantním
podmiňování SMR (senzomotorický rytmus, 12- 15 Hz)
Tehdejší poznání nebylo schopno poskytnout odpověď na
otázky týkající se efektivity, některé studie došly k
protichůdným závěrům (Plotkin, 1979)
Prováděl výzkum účinku hydrazinu (raketové palivo
mající epileptogenní účinek)
V negativním slova smyslu byl spojován se změněnými
stavy vědomí (Budzinski)
EEG BFB se dočkal renesance až v 90. letech díky úspěšné
léčbě chronických alkoholiků Penistonem a Kulkovským
(1989)
Trénink SMR
Sterman a jeho kolegové následně prokázali vyšší
záchvatovitý práh po tréninku SMR i u člověka
Toto zjištění se začalo využívat u epileptiků (Sterman,
1972)
Joel Lubar (Stermanův žák) využil zklidňujícího vlivu
tréninku na motoriku . Zvyšováním SMR a potlačováním
theta aktivity dosáhl u dětí s ADHD signifikantního
zlepšení pozornosti a motorického zklidnění (Lubar a
Shouse, 1976)
ADHD (spolu s ADD) je nejčastější a nejprobádanější
indikací EEG biofeedbacku
Některá pokusná zvířata (kočky), která k tomuto pokusu
použil, učil předtím v jiném experimentu zvyšovat SMR
(Wyricka, Sterman, 1968). Tyto trénované kočky byly
odolnější vůči hydrazinu, než kočky netrénované
Rozvoj výpočetní techniky
Pro rozšíření EEG BFB byl významný rozvoj výpočetní
techniky zejména pro možnost kvantitativního zpracování
EEG záznamu (QEEG), lze tak získat další informace pro:
diagnostiku a plánování tréninku ( existují referenční
databáze, které poskytují možnost srovnání s populací- viz
Lubar, 2003)
provádění nových typů tréninku ( např. Loreta BFB,
Congedo, 2004)
výzkum efektivity EEG biofeedbacku
Jak se provádí
Jak se provádí
Elektrická aktivita mozku je snímána pomocí elektrod
umístěných na skalpu podle mezinárodního systému
10-20 (Jasper, 1958)
Zpravidla se používá tzv. referenční zapojení, při kterém
je snímána elektrická aktivita jednou, tzv. aktivní
elektrodou a druhá elektroda , tzv. referenční, je umístěna
tam, kde se elektrická aktivita nepředpokládá (ušní
lalůček), třetí elektroda je tzv. uzemňovací
Existují ještě další zapojení, bipolární zapojení (srovnává
elektrickou aktivitu ze dvou míst na skalpu, co je společné
se odečte a zesílí se pouze rozdíl), trénink vhodný při
úpravě parametrů na více místech
2
31.3.2011
Jak se provádí
Jak se provádí
Elektrický signál je mnohonásobně zesílen (100.000 –
1.000 000 krát) a převeden do digitální podoby, v PC pak
zpracován pomocí spektrální analýzy
Na obrazovce pacienta běží PC hra, kterou klient hraje a je v ní
Na terapeutově PC se elektrická aktivita mozková
zobrazuje v analogické a digitální podobě, tj. je zobrazena
v jednotlivých frekvenčních pásmech zvlášť
Terapeut může jednotlivé parametry nastavovat: mění u
zvolených frekvenčních pásmech výšku amplitudy, kterou
má nebo naopak nemá klient překročit
úspěšný podle toho, jak odpovídá snímaná mozková aktivita
požadavkům nastaveným terapeutem
Pokud klient kritéria splňuje, hra se daří (Např. auto jede na
silnici vpravo), klient dostane bod, který vidí, slyší. Pokud ne,
hra nejde (např. auto jede vlevo nebo se zastavuje), nedostává
body, pro klient a je to výzva, že musí něco změnit ( zpočátku
veden terapeutem, později již sám)
Proces je vnitřní experimentací a je přirovnávám k učení se
motorickým dovednostem (Abarbanel, 1995)
Jak se provádí
Jak se provádí
Klient se postupně naučí žádoucí stav poznat, navozovat a
udržovat, později se proces zautomatizuje
Aby byl trénink efektivní, jsou zapotřebí desítky sezení, údaje
kolik se různí, záleží na mnoha faktorech, diagnóze, stupni
postižení, věku klienta apod.
O frekvenci sezení jsou méně přesné informace, Laibow např.
uvádí, že je zapotřebí trénink provádět alespoň 3x týdně
Mezi tréninky je důležitý spánek (údajně, protože během
spánku vykazuje aktivita hipokampu stejné frekvenční vzorce a
předpokládá se, že tak přepisuje informace do kůry, Wilson a
McNaughton, 1994, in Abarbanel, 1999)
Orientační vymezení frekvenčních pásem v EEG
biofeedbacku
• Delta (0,5 – 4 Hz)
• Theta (4 – 8 Hz)
• Alfa (8 -12 Hz)
• SMR (12 – 15 Hz)
• Beta (15 – 18 Hz)
• Beta 2 (22 – 30 Hz)
(Pozn.: Hz - počet kmitů za sekundu)
• Při EEG biofeedback se nejčastěji aplikuje trénink
zvyšující poměr mezi SMR a beta aktivitou na jedné
straně a pomalými aktivitami na straně druhé (tj. SMR a
beta se zvyšuje, pomalé aktivity se snižují)
• Současně se inhibuje beta2 (22 -30Hz), která je spojena
se svalovým napětím
• Elektrody se umisťují centrálně (C3-C4), vlevo se zpravidla
posiluje frekvence o něco vyšší než vpravo
• Významnější než amplitudy, které závisejí i na jiných
proměnných , jsou jejich poměry
Mentální koreláty EEG pásem
Delta aktivita (nejpomalejší) dominuje v raném dětství a
v dospělosti v hlubokém synchronním spánku, zvýšeně se
vyskytuje u některých poruch učení a při poškození mozku
(lokalizovaně či generalizovaně)
Theta aktivitu nalézáme fyziologicky ve spánku a u dětí
předškolního věku, v dospělosti je spojena s ospalostí a
„odpojením od vnějšího světa“, ve zvýšené míře se
vyskytuje u psychotických stavů či poškození mozku a je
dávána do souvislosti s kreativním myšlením v
hypnagogickém stavu (Thompson a Thompson, 2003)
3
31.3.2011
Mentální koreláty EEG pásem
Alfa dominuje při zavřených očí u 90% dospělých, při
otevřených očí u dětí od 9 do 11 let, při denním snění a
meditaci (Thompson a Thompson, 2003). Je spojena s
bdělým , relaxovaným stavem bez zaměřené pozornosti.
Bývá ji méně u úzkostných lidí a u stavů spojených se
stresem.
Tréninkový model podle Michaela a
Lyndy Thompsons
Beta aktivitu (15-18 Hz) je třeba podporovat, chceme-li
zvýšit sympatický tonus
SMR aktivitu (12-15 Hz) naopak, pokud chceme
dosáhnout posunu opačným směrem
Odměňováním alfa aktivity v pásmu 11 - 13 Hz trénujeme
schopnost odpovídat na široké spektrum změn v prostředí
Posílení SMR v centrální oblasti pravé hemisféry
stabilizuje emoce, redukuje úzkost a napětí, snižuje
impulsivitu, zvyšuje klid a schopnost reflexe před
odpovědí (vpravo se také lokalizuje trénink pacientů s
Aspergerovým syndromem)
Prinicip EEG biofeedbacku a
mechanismus účinku
Základním mechanismem EEG BFB je operantní
podmiňování
Na neurobiologické úrovni je podkladem učení
neuromodulace a dlouhodobá potenciace, která je již
spojena s anatomickými změnami na úrovni
neuronálních membrán
Hlavním generátorem mozkových rytmů je thalamus
Thalamokortikální neurony jsou schopny převádět informace
z nižších center (senzorické a nespecifické, aktivační
z retikulární formace) do kůry nebo mohou tomuto přenosu
bránit tím, že oscilují autonomně (6-10 Hz).
Mentální koreláty EEG pásem
Pásmo beta se rozlišuje na SMR, beta 1 a beta2
SMR je specifická aktivita vřeténkového tvaru vyskytující se
centrálně. Je spojena s motorickým klidem, aktivní myslí a
pozorností obrácenou navenek. Bývá snížena u poruch pozornosti,
poruch nálady, OCD, strachu, chronické bolesti a poruch spojených
se stresem (Laibow, 1999)
Beta 1 (většinou označována jako beta) je spojována s řešením
problému a pozorností zaměřenou k vnějšímu světu (Thompson a
Thompson, 2001)
Beta 2 je spojena se zvýšeným psychofyziologickým nabuzením a
bývá přítomna např. u stavů úzkosti, při přemítání o starostech
EEG biofeeback jako metoda
EEG BFB lze kombinovat s KBT technikami (expozice,
systematická desenzitizace), relaxačními technikami a
imaginací
EEG BFB lze využít jako pomocnou metodu při
psychodynamicky zaměřené psychoterapii
Psychodynamické směry využívají alfa theta tréninku
(nejprve se zvyšuje alfa, v druhé části theta), který
umožňuje přístup k traumatickým zážitkům tím, že je
blokován kritický cenzor levé hemisféry a obsahy
zakódované v pravé hemisféře se mají možnost projevit
(poté mohou být zpracovány netraumaticky)
Prinicip EEG biofeedbacku a
mechanismus účinku
Podobná, i když zřejmě ne tak významná, centra
schopná autonomní oscilace jsou i v limbickém
systému (Abarbanel, 1999).
Thalamická i limbická centra jsou ovlivňována
neuromodulačními vstupy. Ty prostřednictvím vlivu
na charakteristiky postsynaptických membrán
rozhodují o tom, zda thalamokortikální neurony
přepojí informace do kůry nebo zda budou oscilovat
nezávisle vlastním rytmem.
Autonomní oscilace thalamokortikálních neuronů se
na úrovni kůry projevují jako alfa aktivita.
4
31.3.2011
Prinicip EEG biofeedbacku a
mechanismus účinku
Sterman (1994, in Othmer et al., 1999) se domnívá,
že elektrická aktivita měřitelná na skalpu je
ovlivňována třemi systémy korové kontroly nad
thalamickými generátory (vigilance, kognitivní
integrace, senzomotorická integrace):
Alfa aktivita se vyskytne při absenci kognitivní kontroly,
SMR po vyřazení senzomotorické kontroly a
Theta po odejmutí vigilace
Prinicip EEG biofeedbacku a
mechanismus účinku
Lubarův model (1997) naopak vysvětluje výskyt
jednotlivých frekvenčních pásem pomocí rezonancí mezi
kortikálními kolumnami (skupiny asi 10 000 neuronů
zahrnující všech 6 vrstev kortexu a mající přísně
vymezenou thalamickou aferentaci – Faber, 2001)
na úrovni lokální (probíhá mezi sousedními kolumnami,
produkuje velmi rychlé frekvence – nad 30 Hz),
regionální (mezi kolumnami vzdálenými několik centimetrů,
jejich výsledkem je alfa a pravděpodobně i beta aktivita) a
globální (mezi vzdálenými korovými oblastmi, jsou odpovědné za
delta a theta aktivitu).
Rezonanci lze dobře vysvětlit pomocí analogie z oblasti
hudby, kdy se k základní frekvenci (zde ji udává thalamický
generátor) přidávají frekvence harmonické tvořící témbr.
SMR
EEG biofeedback
SMR snímaný na skalpu je výslednicí interakce
thalamokortikálních neuronů, neuronů retikulárního
jádra thalamu a senzomotorické kůry, při produkci SMR
jsou příslušné thalamokortik. neurony hyperpolarizované
SMR je spojeno se snížením přenosu
somatosenzorických podnětů a poklesem svalového
tonu
Výsledkem operantního podmiňování SMR a
podkladem klinického účinku má být zvýšení excitačního
prahu thalamokortikál. somatosenzorických a
somatomotorických cest
EEG biofeedback je výzvou k navození nového
rovnovážného stavu:
EEG BGB poskytuje mozku, který je plný zpětnovazebných
okruhů, další vnější zpětnou vazbu
Jejím zásahem je narušena rovnováha dosud fungujícího
podle starých stereotypů a systém musí změnit chování
• Změny po EEG BFB jsou relativně trvalé, což předpokládá,
že mozek je dostatečně plastický (Abarbanel, 1995)
• Plasticitu zajišťují neuromodulace a dlouhodobá potenciace
Indikace EEG biofeedbacku
Původní indikací EEG biofeedback v pojetí Joe Kamiy a
prací na něho navazujících byly úzkostné poruchy.
EEG BFB se ale rozšířil v návaznosti na Stermanovy práce o
epilepsii, v současnosti je nejčastější indikací ADHD/ADD.
Obecně lze typy tréninku rozdělit na:
Terapeutické
Kondiční
Indikace a efektivita EEG BFB
Thompsonovi (2003) vyšli z kritérií pro hodnocení efektivity
EEG biofeedbacku doporučovaných americkou Asociací pro
aplikovanou psychofyziologii a biofeedback (LaVaque et al.,
2002) a považují EEG biofeedback za účinný v léčbě
záchvatovitých poruch a ADD/ADHD.
Za pravděpodobně přínosný ho vidí deprese, alkoholismu a
jiných závislostí, poranění mozku a poruchy učení.
V literatuře existuje pro tyto závěry podpora ve formě mnoha
kazuistických, nekontrolovaných a někdy i kontrolovaných
studií.
V literatuře lze nalézt práce o úspěšném využití EEG
biofeedbacku u velkého spektra poruch. Často se jedná o
kazuistiky či shrnutí klinické zkušenosti. Je tomu tak i proto, že
EEG biofeedback se provozuje především v soukromých
praxích.
5
31.3.2011
Epilepsie
Sterman a Friar (1972) poprvé s úspěchem použili v
léčbě epilepsie
Sterman později na malém vzorku opakoval své výzkumy a
později provedl větší dvojitě slepou kontrolovanou studii
(Sterman a Lantz, 1988), kde prokázali antiepileptický
efekt SMR tréninku
V nedávné současnosti Walker a Kozlowski (2005)
Sterman a Egner (20o6) přehledové články
V současné době jsou k dispozici lepší a účinnější
antiepileptika (než v době 1. aplikace), proto EEF BFB v
léčbě epilepsie jen jako pomocná metoda
ADHD/ADD
Heywood a Beale (2003 – zahrnuli-li do hodnocení i 2 ze
7 dětí, které studii nedokončily, nebyl EEG biofeedback
efektivnější než placebo; pokud tyto děti byly vyloučeny,
pak byl efektivnější)
Leins et al. (2006 – srovnání dvou tréninkových
protokolů: beta/theta versus pomalé korové potenciály oba protokoly vedly k signifikantnímu zlepšení
kognitvních funkcí i chování),
Beauregard a Lévesque (2006 – po tréninku v nálezu
fMRI změny aktivace oblastí spojených s pozorností),
novější přehledové články Holtmann a Stadler (2006),
Monastra et al. (2005), Fox et al. (2005), Loo a Barkley
(2005) a Butnik (2005).
Další indikace
Následky poranění mozku (Ayers, 1999, Thatcher, 2000)
Deprese ( Hammond, 2005)
Tinnitus (Gosepath et al., 2001)
Dystonie u Parkinsonovy choroby (Thompson a
Thompson, 2002)
Chronický únavový syndrom (Hammond, 2001b)
Disociativní poruchy (Mason a Brownback, 2001)
Schizofrenie (Gruzelier, 2000)
ADHD/ADD
Nejčastějí a nejprobádanější indikací EEG BFB je ADHD/ADD
Lubar a Shouse (1976) publikovali první práce
Kontrolované studie např. Lubar et al. (1995 - děti, které během
tréninku dokázaly snížit theta aktivitu, měly lepší výkon v TOVA
testu pozornosti, podle hodnocení rodičů se po EEG biofeedbacku
zlepšilo chování, děti měly též lepší výsledky ve WISC-R testu
rozumových schopností),
Linden et al. (1996 – experimentální skupina se zlepšila v průměru
o 9 bodů v IQ testu a dle hodnocení rodičů byly děti méně
nepozorné),
Monastra et al. (2002 – 51 ze 100 dětí dostávalo vedle komplexní
léčby zahrnující i medikaci také EEG biofeedback; pouze děti po
EEG biofeedbacku si udržely zlepšení pozornosti i po vysazení
Ritalinu)
Další indikace
úzkostné poruchy ( trénink podpory alfa aktivity),
vycházelo se z předpokladu, že navození stavu, který v
EEG odpovídá relaxaci, docílí úzkosti, výsledky studí
nejednoznačné
OCD (lze nalézt opodstatnění , protože v patofyziologii
OCD jsou zahrnuty struktury, které hrají roli i v
patofyziologii ADHD)
chroničtí alkoholici (Peniston a Kulkovsky, přelom 80. a
90. let)
poruchy autistického spektra ( Thompsonovi, 2007)
referují zlepšení klinických příznaků i změnu QEEG
Indikace tzv. rozvojové
EEG BFB je metoda pomáhající dosažení tzv. optimálního
výkonu (peak performaces)
Prohloubení interpretačních schopností posluchačů
konzervatoře po alfa-theta tréninku (Egner a Gruzelier)
Zlepšení výkonu sportovců (Landers et al., 1991, Vernon,
2005)
Obecně bylo prokázáno zlepšení v testech kognitivních
funkcí
Tourettův syndrom (Strohmayer, 2004)
6
31.3.2011
Hodnocení efektivity - metaanalýza
Shrnutí
Monastra (2005) hodnotí přínos EEG BFB dle kritérií ISNR
a AAPB za pravděpodobně efektivní
Bearegard a Levesque (2006) prokazují na základě fMRI
studií , že EEG BFB umožňuje normalizovat funkci
mozkových systémů
Arns (2009) na základě metaanalýzy studií o
neurofeedbacku konstatovali, že efektivita je účinná
specifická
(Pozn.: existuje 5 typů klasifikace efektivnosti procesu od stupně 1: empiricky
nepodporovaný, 2:možná efektivní, 3:pravděpodobně efektivní, 4: efektivní
až po 5: účinný a specifický)
EEG biofeedback:
Metoda neinvazivní
Klient nemůže být neúspěšný (a pokud ano, vina je na
terapeutovi), dochází k posilování sebevědomí a
facilitace procesu učení
Metoda založená na operantním podmiňování, nejde jen
o pouštění zpětné vazby
EEG biofeedback leží na rozhraní psychoterapie a
neurofyziologie
Shrnutí
Shrnutí
V praxi používáme multimodální přístupy v rámci
komplexnosti terapie, není úplně důležité v jakém směru
je terapeut vycvičen, nejblíže k ní má KBT
V rámci komplexnosti terapie se používají metakognitivní
strategie zlepšující schopnost učit se, uspořádat si
poznatky a dostávat se vlastní vůlí do bdělého a
soustředěného stavu (Thompson a Thompson)
V rámci terapeutické praxe se doporučuje zvládnout:
Teorie neurofyziologie , základy EEG a ovládání EEG BFB
přístroje
Znalost teorie a praxe individuální práce s klientem
Znalost teorie a praxe práce s rodinným systémem,
strategie školních intervencí
Shrnutí
Práce se
zpětnou
vazbou
navozenou
EEG
Individuální
psychoterapeutické
přístupy
Rodinné
psychoterapeutické
přístupy a
školní
intervence
7