Optimization of near-infrared spectroscopy-based neurofeedback for use in the treatment of attention-deficit hyperactivity disorder

Abstract

Die Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) zählt zu den am häufigsten vorkommenden psychischen Störungen im Kindes- und Jugend-, aber auch im Erwachsenenalter, ca. 2,5-5% der Weltbevölkerung sind davon betroffen. Die Erkrankung wirkt sich in drei Kernbereichen aus: Hyperaktivität, Impulsivität und Unaufmerksamkeit, mit tiefgreifenden Beeinträchtigungen in verschiedenen Bereichen des Lebens, am deutlichsten in der Schule, bei der Arbeit und in interpersonellen Beziehungen. Es existieren verschiedene Behandlungsansätze, welche die vielseitige Symptomatologie der ADHS anzugehen versuchen. Die Medikation stellt dabei die gängigste Behandlungsmethode dar, ist jedoch nicht selten mit Nebenwirkungen verbunden. Die Methode des Neurofeedbacks (NF) ist zwar unlängst kein neuartiges Verfahren mehr, ist aber eine Behandlungsmethode, welche, aufgrund der fraglichen Wirksamkeit, in den letzten Jahren viele Diskussionen anregt hat. Da die Methode jedoch an der Schnittstelle zur Verhaltenstherapie und der neusten neurophysiologischen Forschung liegt, bietet sie die Möglichkeit fortwährend um die aktuellsten wissenschaftlichen Erkenntnisse erweitert zu werden. Die vorliegende Dissertation strebt die Optimierung des NIRS-basierten NF Paradigmas zur Behandlung von ADHS durch die Untersuchung folgender Punkte an: 1) Wie können NIRS-basierte Paradigmen in VR implementiert werden? 2) Welche sind die zugrundeliegenden Mechanismen, die für einen erfolgreichen NF Trial und Paradigma verantwortlich sind? 3) Wie können Methoden kombiniert werden um NF Paradigmen weiter zu entwickeln? Die Dissertation umfasst vier Studien. In Studie 1 untersuchten wir die Effektivität eines Nahinfrarotspektroskopie-(NIRS)-basierten NF Paradigmas, realisiert im virtuellen Klassenzimmer, zur Behandlung hoch-impulsiver Universitätsstudenten. In Studie 2 wurde ein ’Standard’- NIRS-basiertes NF Paradigma für ADHS in seinen Einzelteilen überprüft und Empfehlungen für die Weiterentwicklung eines NF Studiendesigns diskutiert sowie Netzwerke, welche mit Erfolg und Misserfolg bei NF Trials assoziiert sind, untersucht. In Studie 3 untersuchten wir das post-Fehlerverhalten bei ADHS-Patienten im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen (healthy controls, HC). Im Einzelnen betrachteten wir die ’P300-informed’ NIRS-Analyse um die Unterschiede zwischen ADHS-Patienten und HC genauer zu untersuchen. Zusätzlich wurde die Studie konzipiert um die Effektivität von EEG/NIRS für den zukünftigen Einsatz in einem multimodalen NF Studiendesign für ADHS zu überprüfen. In Studie 4 wird das Studiendesign für eine großangelegte und momentan laufende Studie mit Schulkindern mit ADHS beschrieben, in welcher das Paradigma aus Studie 1 zum Einsatz kommt. Dies liefert eine erste Zusammenfassung über die umfangreiche Datenerhebung, welche zu neuen Erkenntnissen bei NIRS-NF bei ADHS führen soll.