Real-Time Neurofeedback Training to Modulate Glutamate-Glutamine Concentration Using Functional Magnetic Resonance Spectroscopy.

چکیده اصلی

Neurofeedback training is a procedure in which participants learn to modulate brain activity through their own efforts. Here, we designed a real-time neurofeedback training using functional magnetic resonance spectroscopy (fMRS) to modulate the concentration of glutamate, a major excitatory neurotransmitter, and its precursor glutamine (collectively referred to as Glx) in a volume-of-interest (VOI) located in the occipital lobes. During an induction phase participants employed a self-selected strategy to increase or decrease Glx concentration relative to a reference concentration measured prior to neurofeedback training. Participants were informed about their performance after the induction phase by displaying a disk in green for success or red for failure. The disk size indicated the magnitude of success or failure. The procedure was repeated over the course of 30 trials. Participants were randomly assigned to experimental and control groups (15 participants per group). The experimental group received veridical feedback about their success or failure in the induction phase. The control group received random feedback. Glx concentration in the VOI was measured using 2-s-long consecutive Point RESolved Spectroscopy (PRESS) scans in a 3-Tesla MRI scanner. The results showed that depending on group assignment, participants in the experimental group learned to increase or decrease Glx concentration over the course of training. No significant changes in Glx concentration were observed in the control group. These findings suggest that, with the help of veridical performance feedback, participants learned to modulate Glx concentration in the VOI in the desired direction over a relatively short period of time. fMRS-based neurofeedback training may complement existing neurofeedback approaches by targeting neurotransmitter-related processes.

ترجمه فارسی چکیده

آموزش بازخورد عصبی فرآیندی است که در آن شرکت‌کنندگان با تلاش خود، فعالیت مغزی را تنظیم می‌کنند. در این مطالعه، از آموزش بازخورد عصبی لحظه‌ای با استفاده از اسپکتروسکوپی مغناطیسی تابعی (fMRS) برای تنظیم غلظت گلوتامات، یک انتقال‌دهنده عصبی تحریک‌کننده اصلی، و پیش‌ساز آن گلوتامین (به طور مشترک Glx) در یک ناحیه از نظر حجمی (VOI) در لوب‌های پس‌سری استفاده شد. در فاز القا، شرکت‌کنندگان از یک استراتژی خودانتخابی برای افزایش یا کاهش غلظت Glx نسبت به یک غلظت مرجع اندازه‌گیری شده قبل از آموزش استفاده کردند. عملکرد آن‌ها پس از فاز القا با نمایش یک دیسک در سبز برای موفقیت یا قرمز برای شکست اطلاع‌رسانی شد. اندازه دیسک نشان‌دهنده شدت موفقیت یا شکست بود. این فرآیند ۳۰ تکرار تکرار شد. شرکت‌کنندگان به صورت تصادفی به گروه‌های آزمایشی و کنترلی (۱۵ شرکت‌کننده در هر گروه) اختصاص یافتند. گروه آزمایشی بازخورد واقعی در مورد موفقیت یا شکست خود در فاز القا دریافت کرد. گروه کنترلی بازخورد تصادفی دریافت کرد. غلظت Glx در VOI با استفاده از اسکن‌های متوالی Point RESolved Spectroscopy (PRESS) به مدت ۲ ثانیه در یک اسکنر MRI ۳-تسلا اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که بسته به تخصیص گروه، شرکت‌کنندگان در گروه آزمایشی یاد گرفتند در طول آموزش غلظت Glx را افزایش یا کاهش دهند. تغییرات معناداری در غلظت Glx در گروه کنترلی مشاهده نشد. این یافته‌ها نشان می‌دهد که با کمک بازخورد عملکرد واقعی، شرکت‌کنندگان یاد گرفتند در جهت مورد نظر غلظت Glx در VOI را در یک دوره نسبتاً کوتاه تنظیم کنند. آموزش بازخورد عصبی مبتنی بر fMRS ممکن است با رویکردهای موجود بازخورد عصبی تکمیل شود.

متن کامل اصلی