As our arousal level increases so does our performance, to a point. The Yerks-Dodson stress vs. performance curve suggests that maintaining our optimal level of arousal for the task at hand requires a homeostatic mechanism. For example, when you’ve been driving for eight hours, with just one more to go and your getting very tired, you may crank up the radio, sing really loud, open the windows, have another cup of coffee, or have a cigarette. This image is from: <http://www.theairlinepilots.com/medical/effectsofstress.htm>.

Venn diagram created by Little, 2006.

  ד"ר ענת ברנע  בִּיו-קֶשֶב מָכוֹן נוֹיְרוֹפִידְבֶּק לְטִיפּוּל בְּהַפְרָעות קֶשֶׁב וְרִיכּוּז וּמַצבֵי לַחַץ   גבעת חיים איחוד טל. 04-6369573 BrainGames-Israel קרית שדה התעופה  

המוח: קילקולים ותיקונים נוירופידבק כשיטה לשיקום מוחי  

המקור של ה EEG סכום הפוטנציאלים הפוסט-סינפטיים המעוררים EPSPs והפוטנציאלים הפוסט-סינפטיים המעכבים IPSPs בקצות הדנדריטים של התאים הפיראמידליים בקורטקס וכן תרומה כלשהי של מרכיבים תת קורטיקאליים Excitatory Post Synaptic Potentials Inhibitory Post Synaptic Potentials

Diagrammatic comparison of the electrical responses of the axon and the dendrites of a large cortical neuron. 2. Mechanism of EEG Current flow to and from active synaptic knobs on the dendrites produces wave activity, while AP are transmitted along the axon.

מנגנון יצירת EEG אותות EEG נוצרים ע"י הקורטקס זרמים אקסטרה-תאיים נוצרים ע"י סכימה של EPSPs ו IPSPs רישום ה-EEG משקף שינויים במתח החשמלי על פני הקרקפת כתוצאה מפעילות סינפטית בקליפה. הקליפה מקבלת קלט מהתלמוס ומגזע המוח- רטיקולר פורמישן

International 10-20 System

גלי מוח

תדרים של גלי מוח כל תדר של גלי מוח יכול להתאפיין ע"י שני ממדים: אמפליטודה=משרעת –גובה הגל שנמדד ביחידות Microvolts (µV) = תדר שהוא מהירות הגל בשנייה, נמדד ב- Hertz (Hz)

תדר מחלקים את תדרי הגלים לקבוצות: Delta, Theta, Alpha = גלים איטיים SMR, Beta, High Beta, Gamma מהירים

דלתא: תדר 0.5-4 הרץ שינה, פגיעות מוח, מצוי אצל יילודים עד גיל חצי שנה. גזע מוח ומוח קטן. טיתא תדר 4-7 הרץ מצב טראנס, יצירתיות-אינטואיציה, מצבים אמוציונאליים לקויות למידה דכאון, חרדות. מערכת לימבית אלפא תדר 8-13 הרץ, מדיטציה, שלווה, חוסר מיקוד. לקויות למידה. תלמוס SMR תדר 12-15 מצב רוגע, דריכות מצב של טרם פעילות. קליפה סומטוסנסורית ביתא תדר 13-18 פעילות קוגניטיבית אינטנסיבית. קליפת המוח

QEEG EEG כמותי מתייחס לפרוצדורה שבה עושים אנליזה ספקטראלית של ה-EEG ע"י שימוש בשיטת פירוק הגלים שנקראת FFT Fast Fourier Transform באופן הזה מקבלים תיאור העוצמה של הגלים השונים לפי התדרים שלהם. השלב הבא הוא השוואה לבסיסי נתונים data base של קבוצת נורמלים הבנויה לפי גיל. מתקבלות מפות שמתארות את הפיזור של גלי המוח השונים וכן את הקשר (connectivity) בין האלקטרודות השונות.

נמצא שפגועי ראש, ופגועים פסיכיאטרים על כל סוגיהם, מאופיינים ע"י דפוסי EEG שונים מהנורמה. בכדי להיווכח לאיזה תת קבוצה שייך המטופל יש לדגום את ה- EEG שלו ולנתח אותו בצורה כמותית = QEEG

מפה של חלוקת התדרים מושווית לנורמות- PTSD

מפה של קישוריות של אישה בוגרת עם PTSD

תת פעילות חשמלית מאפיינת פתולוגיות כמו ADHD ודכאון

Yerks-Dodson curve:

ADD/ADHD Depression Sleep dis. TBI Migraines Seizures Bipolar Panic Attack Anxiety OCD Sleep dis. Addiction מקבץ סימפטומים

ADHD

דוגמא לQEEG של ילד בן עשר עם טוראט

אותו ילד, עיניים עצומות, עוצמה מוחלטת

Age dependence of theta/beta ratio Theta: 4-8 Hz, beta – 13-21 Hz Note a shift of the maximum of the activity from the parietal-central location to the frontal-central location with age.

The map of theta/beta ratio (Theta=4-8 Hz. Beta – 13-21 Hz) is presented below (at the left). Note significant increase of this index at Cz in this patient in comparison to norms.

TBI

פגוע ראש עיניים פקוחות (א.ז)

פגוע ראש עיניים עצומות (א.ז)

Neglect- Right CVA

Spontaneous EEG abnormality. Spectrograms of spontaneous EEG in all conditions persistently show an abnormality manifested in: Increase of slow (around 2-4 Hz) activity at the right frontal areas. (LORETA image of this activity is presented below).

עודף פעילות של תדר גבוה מאפיין מצבי חרדה, התקפי חרדה ומתחים אחרים

דוגמא של QEEG של ילד שהגיע עם הפרעת קשב והסתבר שיש לו גם מידה של OCD

עוצמה יחסית אצל אותו ילד

PTSD

“Spiky” alpha activities at temporal areas were observed in EC condition

Typology of Neurophysiology for ADHD in kids Type 1: Increased theta in frontal-central cortex (app. 30%) Type 2: Increased theta-beta-ratio in frontal-central cortex (app. 30%) Type 3: Increased frontal – midline theta (app. 4%) Type 4: overactivated frontal, central over parietal cortex (18-26 Hz), (app. 4%) Type 5: alpha-excess, slow-alpha-excess (app. 30%) Monkey Face (Mu-rhythm) over whole cortex in posterior temporal and/or temporal area

Type 1: Increased theta in frontal-central cortex Spectrogram Comparison with db

Type 2: Increased theta-beta ratio in frontal-central cortex

Type 1 and Type 2 Frequency: Together app. 70% of ADHD population Medication: our experience: Methylphenidates work best Behaviour: This is the “typical”-ADHD Typ. Impairment: cortex-basalganglia-thalamus-cortex

type 3: Increased frontal – midline theta

Type 3: Increased frontal – midline theta Type 3 Frequency: 4% of ADHD population Medication: our experience: Atomexetin work best (view cases) Behaviour: no monitoring of behaviiour, including no correction of errors. Fast forgetting of school contents. Impairment: anterior gyrus cingulate

type 4: overactivated frontal, central and parietal cortex

Type 4: overactivated frontal, central parietal cortex Frequency: 4% of ADHD population Medication: our experience: - (not Methylphenidates!!) Behaviour: These children are fast blocked in their efficiency Impairment: always a reaction of other impairment

type 5: alpha-excess, slow-alpha-excess (in central cortex, Monkey Face)

type 5: alpha-excess, slow-alpha-excess (in temporal/parietal lobes)

Type 5: alpha-excess, slow-alpha-excess (over the whole cortex) Frequency: 25-30% of ADHD Population Medication: our experience: Methylphenidates helps (but wrong), Atomexetin, d2-Amphetamine, SSRI Behaviour: always a lot of problems in regulation of emotions Impairment: Impairment of limbic system. Generators in the middle frontal cortex and anterior gyrus cingulus. This influences executive functions

מה זה ביופידבק? שיטה שבה מציגים למטופל מדד פיזיולוגי של גופו (כמו טמפ', לחץ דם, הזעה וכו') ובאופן הזה מביאים את ערכי המדד הזה לתודעתו ובכך מאפשרים לו ללמוד לשלוט באותו מדד, בצורה ישירה או עקיפה.

יש צורך במשוב אמין, כמובן!

מה זה נוירופידבק? שיטת ביופידבק שבה מציגים למטופל את )EEG הרכב גלי המוח שלו (, בד"כ בצורת משחק, והוא מקבל משוב חיובי (בצורת נקודות או צלילים) ברגע שהוא מצליח לשנות את ההרכב הזה, בכיוון שעליו החליט המטפל.

הנחות תדרי EEG ספציפיים, במיקומים ספציפיים במוח, קשורים לתפקודים קוגניטיביים ספציפיים. נוכל לגרום לשינויים קוגניטיביים בעקבות טיפול בנוירופידבק אם נשנה אמפליטודה של תדר מסוים. דרך אפקטיבית לבחון הנחות אלה הינה לעקוב אחר שינויים קוגניטיביים שמתרחשים אחרי סדרת טיפולי נוירופידבק

שתי שיטות נוירופידבק של גלי מוח: 1. לפי תדרים של זרם חילופין AC –כאן מעודדים להעלות טווח תדרים אחד ולהוריד טווח אחר. ההנחה היא שטווחים של תדרים שונים משקפים פעיליות קוגניטיבית שונות (למשל 12-14.5 הרץ קשורים בקשב, בעוד 4-7 הרץ קשורים בזכרון). 2. SCPs- Slow Cortical Potential גל שלילי הוא תוצאה של דפולריזציה בדנדריטים של תאים פירמידאליים בקורטקס. גל שלילי במוח נורמאלי משקף עוררות, קשב ועיבוד אינפורמציה. גל חיובי משקף מצב רוגע.

יש גם שיטת נוירופידבק אחרת: 1. נוירופידבק של זרימת דם מוחית- HEG . מניחים חיישן על המצח, החיישן קורא קרינה אינפרא אדומה מהמוח ומתרגם אותה לטמפרטורה. טמפרטורה גבוהה משויכת לפעילות מוחית אינטנסיבית יותר מאשר כשהטמפרטורה נמוכה. בשיטה זאת מלמדים את המטופל להעלות את קצב המטבוליזם= זרימת דם באונה הפרונטאלית של המוח.

חיישן אינפרא אדום

כיצד עושים נוירופידבק * מדידת האותות החשמליים מהקרקפת באמצעות אלקטרודה אחת או שתיים. קצב הדגימה 256 בשנייה. מיצוי האותות הרלוונטיים, כשהם מפורקים לתדרים השונים. שליחת אות ממחשב המטפל למחשב שמולו יושב המטופל. המטופל מקבל משוב בצורת נקודות וצלילים כל פעם שהוא עומד בקריטריונים למשך חצי שנייה.

איך הכל התחיל? ב-1967הוכנס Hydrazine לשימוש כדלק לטילים. הוא התגלה כמעכב נוירוטרנסמיטורים מעכבים במוח. חשיפה לחומר הזה גורמת להיפר-אקסיטביליות של תאים בתלמוס ובקורטקס. כתוצאת מכך מתפתחים התקפים אפילפטיים. בחתולים שעברו התניה אופרנטית, שבה הם אומנו לעכב תנועה של הגפים הקידמיות, נמדדו בזמן העיכוב גלים בתדר ביטא שנקראו לאחר מכן SMR .

EEG-trained cats

מתאים לעשות נוירופידבק לכל התסמונות המתבטאות ב-EEG לא תקין

Follow-Up Study of Learning-Disabled Children Treated With Neurofeedback or Placebo J. Becerra, T. Fernández, T. Harmony, M. I. Caballero, F. García, A. Fernández-Bouzas, E. Santiago-Rodríguez and R. A. Prado-Alcalá

השוואה של Q לפני ואחרי 3 חודשי אימון נוירופידבק במערכת של NASA ילד בן 12 בצד ימין לפני. שים לב למוקד טיתא באלקטרודת 5T –ילד עם קשיי קריאה ניכרים. בצד שמאל אחרי טיפול, קשיי הקריאה נפתרו

Q של נער בן 12 עם דכאון ומחשבות אובדניות. אחרי 5 חודשי אימון בפרוטוקולים שונים. שיפור משמעותי במצב הרוח.

בחור בן 28 סובל מרעד שאינו פרקינסון ביד ימין. אחרי חודשיים וחצי של אימון העלאת SMR באלקטרודת 3C . ימין לפני, שמאל אחרי

ממצאים מעבודה של דה-בו 2003 בדקו 52 ילדים בגילאי 7-10 חצי מהילדים קיבלו פידבק אמיתי בטפולי נוירופידבק וחצי שיחקו בפלי-סטישן ולא קיבלו פידבק ממש על פעילות מוחית. השוואה בין הקבוצות הראתה שיפור רק אצל הקבוצה שעשתה NF השיפור נמדד בקשב, בהתנהגות וב- QEEG

אימוני נוירופידבק (בין 30 ל-40 מפגשים) יצרו אפקטים מקבילים לטיפול בריטלין . ההשפעה נמדדה במבחני קשב ממוחשבים ובדיווח של ההורים (Rossiter & LaVaque, 1995, 2004; Fuchs et al., 2003) שיפרו מדדי אינטליגנציה ומדדי התנהגות לפי דיווח של הורים אצל ילדים שעברו טיפול לעומת קבוצת המתנה. (Linden et al., 1996 unpublished).

Beta band training: Controlled Studies Fuchs et al. (2003), Applied Psychophysiology & Biofeedback

Beta band training: Controlled Studies Fuchs et al. (2003), Applied Psychophysiology & Biofeedback

BETEER THEN SLEEP: EEG BIOFEEDBACK IMPROVES MOTOR LEARNING Rozengurt R.N* Technion – Israel Institute of Technology, Haifa, Israel Barnea A. Bio-Keshev Center, Kibutz Givat Chaim Ichud, Israel Reiner M. Technion – Israel Institute of Technology, Haifa, Israel

ממצאים מעבודה של מונסטרה 2005 במחקר שבדק 100 ילדים בגיל 7-10 כל הילדים עברו טיפול בריטלין, הדרכת הורים והדרכת מורים. בנוסף חצי מהקבוצה קיבלה 40 מפגשי נוירופידבק. , TOVA כל הקבוצה עברה מבחני ושאלוני התנהגות.

לריטלין הייתה השפעה משמעותית על המדדים הללו אבל רק כל זמן שהתרופה היתה בדם. כשבדקו את הילדים לאחר שהתרופה נשטפה, נמצא שיפור רק בקבוצה שקיבלה נוירופידבק. במעקב שנעשה אחרי 6, 12, 24 חודשים נשמרו האפקטים של נוירופידבק אך לא של הריטלין.

Effect of neurofeedback training on the neural substrates of selective attention in children with attention-deficit/hyperactivity disorder: A functional magnetic resonance imaging study L´evesque a,d, Beauregard,∗, Mensour e 2005 שתי קבוצות ילדים עם הפרעות קשב עברו איבחונים קוגניטיביים. חצי מהילדים עברו 40 מפגשי NF החצי השני לא עברו כל טיפול נמצא בבדיקת fMRI חוזרת שרק הקבוצה שעברה טיפול הראתה שנוי באקטיבציה של right anterior cingulate cortex left caudate nucleus bilateral prefrontal cortex

Neuropsychological and CPRS-R data Time 1 Time 2 CON EXP CON EXP Digit Span Mean 7.6 9.8 8.8 11.6* S.D. 1.9 2.9 3.4 3.7 IVA Mean 78.2 77.5 78.4 85*** S.D. 24 22 33.4 18 CPRS-R inattention Mean 73.4 71.6 71.2 58.9**** S.D. 9.9 8.4 12.1 7.2 Hyperactivity Mean 75.8 79.4 73.8 64.3* S.D. 9.9 10.8 9.3 18.9

Child Adolescent Psychiatric Clinics Of North America 14 (2005) מוקדש כולו למאמרים על נוירופידבק

Omission and commission errors in GO/NOGO task and bio-feedback 20 sessions of beta-training lead to decrease of omission and commission errors in GO/NOGO task indicating improve of attention and impulsivity . Grin-Yatsenko, Kropotov et al., Human Physiology (2001) 5-13

Enhancement of NOGO component after relative beta training Grand average NOGO ERPs in the two-stimulus auditory GO/NOGO test for the group of good performers before and after 20 sessions of the relative beta training. Horizontal axis: time in ms; vertical axis: averaged scalp potentials recorded in different electrode locations (Fp1,Fp2,. . ., O1, O2). Thin line: ERPs taken before training; thick line: ERPs taken after 20 sessions of training. J.D. Kropotov et al. / International Journal of Psychophysiology 55 (2005) 23–34

Event-related potentials in GO/NOGO task and bio-feedback 20 sessions of beta-training cause a dramatic change in cognitive ERPs. This reflects a modification of the brain system responsible for executive functions. Grin-Yatsenko, Kropotov et al., Human Physiology (2001) 5-13

The ability to increase beta during neurofeedback sessions leads to ERP enhancement over central frontal areas Comparison of ERPs differences induced by 20 sessions of neurofeedback in the groups of good (A) and bad (B) performers. At the left: grand average ERP differences for GO (thin line) and NOGO (thick line) stimuli taken for Fz location. At the right: maps of grand average ERP differences for GO and NOGO stimuli taken at 310 ms after stimulus. Mapping scale is presented in the middle. J.D. Kropotov et al. / International Journal of Psychophysiology 55 (2005) 23–34

Advantages of videogame biofeedback • Inherently motivating, keeps trainees on task continually • Blends sophisticated neurofeedback (or biofeedback) training into popular entertainment in such subtle ways that none of the entertainment value is lost and EEG biofeedback is no longer a chore but a treat • Allows individuals to select the games that they like best, making sure that the games stay current and are suitable for each person’s gender and developmental level • Can be used largely without clinician involvement or effort – making group treatment or properly arranged home use easy • Is inexpensive technology, as game software does not have to be written for EEG biofeedback

נוירופידבק עם אוטיזם-אספרגר בזמן האחרון התחילו להצטבר עדויות שמגובות במחקר מסודר על השפעת נוירופידבק על הספקטרום האוטיסטי

EEG Connectivity

ASD pilot study (Jerusiewicz, 2002) שתי קבוצות של אוטיסטים, כל אחת בנות 20 איש. קבוצה אחת עשתה כ-36 מפגשי נוירופידבק נאספו נתונים של לפני אוחרי הטיפול בשאלון Autism Treatment Evaluation Checklist (ATEC)

אחוזי השינוי במדדים השונים של השאלון

מחקר חדש על אוטיסטים -נוירופידבק (Coben & Padolsky, 2006) 37 נבדקים אוטיסטים 20 מפגשי נוירופידבק מול קבוצה שמתאימה בדיוק לנתוני הקבוצה של האוטיסטים קבוצת המתנה שיפור של 89% במדדי שאלונים ירידה של 40% במדדי שאלון סימפטומים ATEC שיפור משמעותי במבחני קשב, שפה, פונקציות ניהוליות ותפיסה חזותית.

Recent research (Coben, 2006)

חרדה

Hypocapnia is a state of reduced carbon dioxide in the blood. Hypocapnia usually results from deep or rapid breathing, known as hyperventilation. hypocapnia causes cerebral vasoconstriction, leading to cerebral hypoxia and this can cause transient dizziness, visual disturbances, and anxiety. A low partial pressure of carbon dioxide in the blood also causes alkalosis (because CO2 is acidic in solution), leading to lowered plasma calcium ions and nerve and muscle excitability. This explains the other common symptoms of hyperventilation —pins and needles, muscle cramps and tetany in the extremities, especially hands and feet. Because the brain stem regulates breathing by monitoring the level of blood CO2, hypocapnia can suppress breathing to the point of blackout from cerebral hypoxia.

cranial electrotherapy stimulation (CES)

יחס טיתא/אלפא לפני ואחרי טיפול של 10 ימים באלפא סטים. נער בן 13 שסובל מהפרעת קשב קשה עם הפרעות שינה. ימין לפני, שמאל -אחרי

סוף תודה