Theta networks during rest and tasks across subjects treated with theta/beta neurofeedback.

Mgr. Jaroslav Krč

Bachelor's thesis

Abstract:

ADHD je neurovývojové onemocnění s širokou prevalencí, které je často doprovázeno komorbidními onemocněními a kognitivními dysfunkcemi, a je tedy omezující a s dlouhodobými následky pro postiženou osobu. Neurofeedback je jednou z potenciálních ne-farmakologických metod pro léčbu ADHD. Theta/beta neurofeedback je jedním z klasických a standardních protokolů používaných v léčbě ADHD. Během tohoto protokolu, je pacient trénován v seberegulaci a snižování klidové theta aktivity. Na druhou stranu, nová generace neurofeedback protokolů trénuje u pacientů zvyšování theta aktivity v medio-frontální oblasti mozku. Theta aktivita v této oblasti mozku je přítomna hlavně během kognitivní kontroly a zpracování chyb a je pokládána za tzv. "neuronální jazyk" exekutivních funkcí. Její zvyšování může tedy vést k zlepšení exekutivních funkcí, které jsou jednou z mnoha postižených oblastí u lidí s ADHD. Více funkčních sití využívajících theta aktivitu je přítomno v mozku. Tyto sítě, jejich změny a jejich ovlivňování mohou vést k různým změnám v ADHD symptomatologii. V této práci analyzujeme vliv theta/beta neurofeedbacku na elektrofyziologické parametry klidových theta oscilací a medio-frontálních theta oscilací, které byly měřeny v "globální elektrodové pozici" a nad medio-frontální oblastí mozku, a to během klidového stavu a Oddball úlohy u dětí s ADHD. Změny v medio-frontální theta aktivitě byly měřeny během mozkového zpracování chyb provedených během Oddball úlohy. Výsledky naznačují, že medio-frontální theta aktivita během zpracovávání chybné odpovědi byla vysoká především před tréninkem pomocí neurofeedbacku, kde po skončení neurofeedback tréninku došlo k jejímu poklesu. Navzdory očekávání nebyl nalezen žádný vliv theta/beta neurofeedbacku na klidovou theta aktivitu. Naše výsledky také potvrdily, že během chybných odpovědí participanti odpovídali rychleji, než u při správných odpovědích. Naše výsledky obecně naznačují, že theta/beta neurofeedback měl větší vliv na medio-frontální než na klidovou theta aktivitu. Naše výsledky však mohly být zkresleny skutečností, že participanti, kteří byli trénováni pomocí skutečného theta/beta neurofeedbacku nebyli v naší analýze rozlišeni od participantů, kteří podstoupili tzv. nepravý neurofeedback.

Abstract:

Attention-deficit hyperactive disorder (ADHD) is a neurodevelopmental disorder with a broad prevalence. It is frequency accompanied by psychiatric comorbidities and cognitive dysfunctions and can thus be a debilitating condition with long-term consequences for the patient. Neurofeedback is one of the potential non-pharmacological methods used for its treatment. Theta/beta neurofeedback is one of the classical and standard neurofeedback protocols that trains theta activity around the fronto-central area and should lead to global theta activity decrease among patients with ADHD. New generation neurofeedback protocols, on the other hand, trains the self-upregulation of the theta activity over the frontal-midline area as well. Frontal-midline theta activity is considered as neuronal language of the executive functioning and its enhancement could lead to improvements in executive functions that are deficient among individuals with ADHD. Hence, more networks that use theta activity are present in the brain and they can have a different relation to the ADHD symptomatology. In the current thesis, we analysed the effect of theta/beta neurofeedback on the parameters of the general/resting theta network oscillations and frontal-midline theta network oscillations that were measured over global electrode position and frontal-midline area respectively during eyes-open resting state and Oddball task among children with ADHD. Changes in frontal-midline theta oscillations were measured through error-related activity during the commission error responses in the Oddball task. Results show that frontal-midline theta activity present during cognitive control and error processing was particularly high before neurofeedback training while it decreased after the training. Despite expectations, no effect of theta/beta neurofeedback to resting-state theta activity was discovered. With regard to the behavioral performance, our results confirm the hypothesis that individuals have faster reaction time in erroneous responses that during correct ones. In general, our results suggest that theta/beta neurofeedback training affected more frontal-midline theta network more than resting-state theta network. However, our results may be affected by individuals that were in the active control group and that were analysed together with the experimental group that received the real neurofeedback training.

Keywords

theta networks, EEG, neurofeedback, Oddball task, resting state

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 6. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 30. 6. 2020
• Supervisor: doc. PhDr. Hana Přikrylová Kučerová, Ph.D.
• Reader: MUDr. Alena Damborská, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Arts

Bachelor programme / field:
Psychology / Psychology