EEG biofeedback - Spolupráce 21. století

PhDr. Václava Tylová, Klatovská nemocnice a.s.
„Spolupráce 21. století“
21.11.2012
Kladno
Využití biofeedbacku a další technologie v
klinické a dopravní psychologii
EEG biofeedback (neurofeedback)
HRV biofeedback
Expozice ve virtuální realitě
Přístrojová psychodiagnostika v dopravní
psychologii
Biofeedback
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.
Biofeedback
Druhy biofeedbacku
EEG biofeedback (neurofeedback)
HRV biofeedback (heart rate variability, tj. variabilita
srdeční frekvence, odráží flexibilitu fungování ANS)
EMG biofeedback (svalový tonus)
EDR biofeedback (kožní odpor)
PST biofeedback (tělesná teplota)
HEG biofeedback (hematoencefalografický)
Druhy biofeedbacku
EEG biofeedback
Hematoencefalický feedback (HEG)
Biofeedback pomalých korových potenciálů
(SCPT)
Biofeedback nezávislých komponent (ICON)
Biofeedback evokovaných potenciál (ERP)
Loreta biofeedback
J&J Engineering (EMG, EEG,
ECG, HRV, Resp, Temp)
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 klient 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 kognitivně
behaviorálním přístupům
EEG biofeedback - SMR
M. Barry Sterman (UCLA) a jeho práce o operantním
podmiňování SMR (senzomotorický rytmus, 12- 15 Hz)
Prováděl výzkum účinku hydrazinu (raketové palivo
mající epileptogenní účinek)
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
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
BrainFeedback
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
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
(2006) přehledové články
V současné době jsou k dispozici lepší a účinnější antiepileptika
(než v době 1. aplikace), proto EEG BFB v léčbě epilepsie jen jako
pomocná metoda
Metaanalýza z r. 2009 (Tan et al., 2009): EEG BFB výrazně snižuje
frekvenci záchvatů u farmakorezistentní epilepsie
NFB studie epilepsie/ADHD
Studie NFB u epilepsie a poruch pozornosti (1971 – 2010)
(Kopřivová, in Biofeedback book, in press)
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)
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).
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.
Hodnocení efektivity - metaanalýza
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)
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 ( Thompson, 2010) referují
zlepšení klinických příznaků i změnu QEEG
Další indikace
Traumatická poranění mozku (Thorton, 2008 a 2009)
Deprese ( Hammond, 2005)
Tinnitus (Gosepath et al., 2001, Schenk et al, 2005)
Migrény (Walker, 2011)
Insomnie (Cortoos et al, 2010, Hammer at al,2011)
Dystonie u Parkinsonovy choroby (Thompson a Thompson,
2002)
Chronický únavový syndrom (Hammond, 2001b)
Disociativní poruchy (Mason a Brownback, 2001)
Schizofrenie (Gruzelier, 2000)
Tourettův syndrom (Strohmayer, 2004)
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
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
NeuroPulse 24 – podpora QEEG
Limitace EEG BFB
Artefakty
Prostorová nespecifičnost – snímaný signál je směsí
aktivity různých intrakraniálních zdrojů
Tomografický neurofeedback poskytuje zpětnou vazbu o
vybrané mozkové oblasti – LORETA (low-resolution
electromagnetic tomography, Pascual-Marqui et al., 1994)
NFB využívající BOLD signál získaný při fMRI (Weiskopf et
al., 2011)
Jak se provádí
Elektrická aktivita mozku je snímána pomocí elektrod
umístěných na skalpu podle mezinárodního systému
10-20 (Jasper, 1958)
Jak se provádí
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
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 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
Jak se provádí
Na obrazovce pacienta běží PC hra, kterou klient hraje a je v ní
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
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)
Jak se provádí
• 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
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)
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)
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.
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
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).
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.
SKILL - Sterman Kaiser Imaging
Laboratory
Shrnutí
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
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)
Shrnutí
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
Expoziční terapie
Expozice :
vystavení se obávaným předmětům - tj. podnětu či
situaci, kterým se člověk vyhýbal, protože vyvolávala
úzkost, napětí, zlost nebo bezmoc
ruší spojitost mezi obávanou situací a úzkostí
nejúčinnější metoda u specifických fobií, kde má
přednost před antidepresivní medikací
Expoziční terapie
Smysl expozice:
Klient se učí nepříjemné pocity vydržet a zvládnout, přitom se přesvědčí, že:
• Nenastanou důsledky, kterých se obával (např. že se zblázní,
omdlí či ztratí nad sebou kontrolu).
• Intenzita napětí či jiné nepohody se po počátečním rychlém
vzestupu ustálí na určité hladině, nevzrůstá donekonečna, a
po určité době začne spontánně klesat, i když v ní setrvá.
• Nepříjemný prožitek lze aktivně zvládnout a získat nad ním
kontrolu.
Expoziční terapie
Fáze expozice:
Senzibilizace
po vystavení se obávanému podnětu úzkost rychle stoupá až na úroveň
prožívanou jako nepříjemnou až nesnesitelnou
přeruší-li se v této fázi expozice, úzkost rychle poklesne, ale příště je
stejně silná
Habituace
doba, během níž se úzkost drží přibližně stejné úrovni
trvá od několika minut do několika desítek minut
prodlužuje se, pokud je úzkost udržována úzkostnými automatickými
myšlenkami
Desenzibilizace
Postupný pokles úzkosti až na únosnou míru
Někdy může dojít ještě k přechodnému zvýšení
Expoziční terapie
Způsoby expozice:
• In vivo - vystavení se vnější obávané situaci (např. jít po ulici,
promluvit na veřejnosti, vystavit se pavoukům)
• Interoceptivní – vystavení se vnitřním podnětům, tělesným
příznakům, které vyvolávající silnou úzkost a jsou považovány
za životu nebezpečné
• V imaginaci – vystavení se představě nebo vzpomínce na
obávanou situaci a její nejhorší vzpomínky
• Virtuální - vystavení se zrakovým, sluchovým a jiným např.
kinestetickým podnětům pomocí virtuální reality, které
simulují obávanou situaci (např. u fobie z létání, jízdě v autě ,
pohyblivých schodů, výšky, pavouků)
Expozice ve virtuální realitě- VRET
Výhody:
důvěrná - VRET se odehrává v pracovně terapeuta a klient je tak
chráněn před možným veřejným ponížením
bezpečná - při započetí expozicí in vivo, která by mohla být v reálu
při vysoké úzkosti skutečně nebezpečná, by skutečně mohlo dojít k
posílení již dříve negativního přesvědčení. Současně existuje
možnost měření fyziologických funkcí a hodnocení úrovně úzkosti
cenově dostupná
větší ochota podstoupit terapii ze strany klientů
méně závislá na schopnosti imaginace - VRET je více realistická a
nabízí jak vizuální, tak sluchové podněty, které jsou více pohlcující
než expozice v imaginaci
flexibilní - umožňuje nacvičit různé situace - např. různé druhy
počasí, řízení na mostě nebo dálnici
VRET – studie efektivity
Efektivita prokázána u fobie z létání a fobie z výšek
Ostatní fobie - zatím malý počet studií, případové studie
Doporučeno další zkoumání:
Kontrolované a randomizované studie
Současné monitorování fyziologických funkcí
VRET předchází expozici in vivo
Dopravní psychologie
Ve sbírce zákonů ČR vyšla vyhláška 27/2012 Sb., kterou se mění
vyhláška Ministerstva dopravy a spojů č. 31/2001 Sb., o řidičských
průkazech a o registru řidičů, ve znění pozdějších předpisů.
Vyhláška stanovuje vybavení nezbytné pro řádné provádění
dopravně psychologického vyšetření.
Vyhláška konstatuje, že vybavení pro řádné provádění dopravně
psychologického vyšetření, kromě dalšího, zahrnuje psychologickou
diagnostickou techniku umožňující "přístrojové vyšetření úrovně a
kvality pozornosti, koordinace, rychlosti a přesnosti
senzomotorické reaktivity na jednoduché a komplexní vizuální a
akustické podněty v podmínkách časové zátěže".
Dopravní psychologie
• Psychologický Diagnostický Systém PDS-5P (GETA Centrum s.r.o.)
• Determinační test
• Vigilační test
• Reakční čas
Dopravní psychologie
• Psychologický Diagnostický Systém PDS-5P (GETA Centrum s.r.o.)
• Determinační test - výkonový test určený k vyšetření senzomotorických
reakcí mnohonásobnými vizuálními a akustickými podněty různého typu,
měří stálost pozornosti, reakční dobu a současně i barvocit
Dopravní psychologie
• Psychologický Diagnostický Systém PDS-5P (GETA Centrum s.r.o.)
Vigilanční test - test určený pro osoby vykonávající monotónní, ale na
pozornost náročnou činnost, při které je potřeba schopnost dlouhodobého
soustředění
Dopravní psychologie
• Psychologický Diagnostický Systém PDS-5P (GETA Centrum s.r.o.)
Reakční čas - test slouží k rychlému zjištění reakčního času na jednoduchý
optický nebo zvukový podnět a vhodně tak doplňuje základní sestavu testů
pro zjišťování způsobilosti řidičů
Děkuji za pozornost