Neurofeedback of Slow Cortical Potentials for Adults with Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder

Abstract

Introduction: During the last few years the awareness and interest in studying adults with attention deficit/hyperactivity disorder (ADHD) has increased. Symptoms of inattention, impulsivity, and hyperactivity, but also neurophysiological differences observed in children also persist into adulthood. Further, functional and structural abnormalities in the frontostriatal circuitry are still present in adulthood, as well as a general slowing of the electrical brain activity. The altered frequency bands and also the impaired self-regulation ability reflected in slow cortical potentials (SCP) are the target of neurofeedback therapy. Neurofeedback has been applied effectively in various areas, especially in the treatment of children with ADHD. Following SCP feedback, symptom improvements and increased amplitude of the contingent negative variation (CNV) were observed in children. The CNV is a SCP reflecting attention and preparation and was found to be diminished in children with ADHD. This study was designed to assess whether adults with ADHD differ from healthy controls in tests of attention, reaction time (RT), and CNV amplitude. Further it was assessed whether adults with ADHD were able to learn self-regulation with SCP feedback and whether this led to changes in symptomatology and neurophysiology. Unspecific effects were assessed and correlated with the outcome variables. Methods: Twenty-one adults with ADHD (8 female) as well as 21 healthy matched controls underwent different measurements pre, midway (ADHD group only), and post treatment. Measurements included a 19-channel electroencephalogram (EEG) with a Go-No/Go CNV task, behavioural questionnaires assessing ADHD and comorbid symptoms, and a test of attention. A baseline comparison of neurophysiological and neuropsychological variables was calculated. The ADHD group received 30 one-hour sessions of SCP feedback in which participants had to regulate the feedback object in the cued direction, up for an activation (negativation = negative potential shift) and down for deactivation (positivation = positive potential shift). Every fifth session the ADHD group completed a questionnaire assessing unspecific treatment effects. Changes in self-rated and third-party rated ADHD symptoms, as well as CNV amplitude, were correlated with training performance and the assessed unspecific effects. Results: Baseline differences between the ADHD and the healthy control group were confirmed for slower RT, larger RT variability, and smaller CNV amplitude. Following SCP feedback treatment, symptoms on all ADHD and comorbid scales diminished significantly, RT decreased, and the CNV amplitude increased. However, significant correlations between the outcome variables CNV amplitude change, selfrated and third-party rated symptom reduction were not observed. Self-regulation was achieved, however, the pattern of a main increase in positivation (and not negativation) has not been observed before. Significant correlations of training performance with symptom reduction and CNV increase were observed. Unspecific effects like patients expectancy were revealed and were significantly correlated to treatment outcome. Discussion: Similar to children with ADHD, differences between adults with ADHD and healthy controls were confirmed. This constitutes the foundation of neurofeedback as a treatment for ADHD in adults. Not all differences were confirmed (i.e. test of attention, error rate) but this can also be due to methodological difficulties and sample size included in this pilot study. SCP feedback led to symptom improvements over 25%, as well as decreased RT and increased CNV amplitude, both related to attentional processes. Unspecific effects were revealed through a questionnaire, but the observed behavioural changes, neurophysiological changes, and the training performance revealed specificity and effectiveness of SCP feedback in the treatment of adult ADHD. The training data suggests that adults with ADHD are able to learn self-regulation of SCPs. However, more research is needed to confirmand explain the pattern of mainly increasing positivation. Age might be a possible mediating variable. Also methodological difficulties in data analysis might be responsible. The present study constitutes the first step towards SCP feedback being an acknowledged and recognised treatment option for adult ADHD.

Einführung: Erst in den letzten Jahren ist die Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung (ADHS) bei Erwachsenen in das Blickfeld von Klinik und Forschung geraten. Symptome der Unaufmerksamkeit, Impulsivität und Hyperaktivität sowie neuropsychologische und neurophysiologische Veränderungen werden, wie bei Kindern, auch bei Erwachsenen beobachtet. DesWeiteren finden sich auch funktionelle und strukturelle Veränderungen in frontostriatalen Schaltkreisen sowie eine generelle Verlangsamung der Gehirnaktivität. Veränderungen der Aktivität verschiedener Frequenzbänder und die beeinträchtigte Selbstregulationsfähigkeit, welche in den langsamen kortikalen Potentialen (LP) reflektiert sind, sind Ansatzpunkte für die Neurofeedbacktherapie. Neurofeedback wurde bereits effektiv in verschiedenen Bereichen angewandt, vor allem aber bei der Behandlung von Kindern mit einer ADHS. Nach einer LP-Feedbackbehandlung wurde bei Kindern eine Reduktion der Symptome, sowie ein Anstieg der Amplitude der kontingenten negativen Variation (CNV) beobachtet. Die CNV ist ein LP, welches Aufmerksamkeit und Erwartung reflektiert. Bei Kindern mit einer ADHS wurde eine verminderte CNV-Amplitude beobachtet. Diese Studie untersucht zum einen, ob Erwachsene mit einer ADHS sich von gesunden Personen in Aspekten der Aufmerksamkeit sowie der CNV-Amplitude unterscheiden. Zum anderen untersucht diese Studie, ob Erwachsene mit einer ADHS in der Lage sind, die LP durch ein LP-Feedback selbst zu regulieren und welchen Einfluss das auf die ADHS-Symptomatik im Verhalten sowie auf die CNV hat. Unspezifische Effekte sollen erfasst und mit denWirkvariablen korreliert werden. Methode: Einundzwanzig Erwachsene mit einer ADHS (8 Frauen) und 21 gematchte gesunde Probanden wurden mit verschieden Symptomfragebögen (ADHS und komorbide Störungen), Aufmerksamkeitstests und CNV-Experiment getestet. Die ADHSGruppe wurde vor, nach 15 Sitzungen und nach dem kompletten Neurofeedbackraining untersucht und die Kontrollgruppe an zwei Messzeitpunkten. Die Therapie umfasste 30 einstündige LP-Feedbacksitzungen, in welchen die Teilnehmer das Feedbackobjekt in vorgegebener Richtung auf dem Bildschirmnach oben (Aktivierung/negative Potentialverschiebung) oder unten (Deaktivierung/positive Potentialverschiebung) mussten. Die Trainingsleistung wurde mit der Veränderung der Verhaltensmaße und der CNV korreliert. Zusätzlich wurden im Verlauf der Therapie mögliche unspezifische Effekt mit einem Fragebogen erfasst und dessen Maße mit den Wirkvariablen korreliert. Ergebnisse: Angenommene Unterschiede zwischen den ADHS Patienten und den gesunden Probanden konnten für langsamere Reaktionszeiten, erhöhte Reaktionszeitvariabilität und eine reduziert CNV-Amplitude bestätigt werden. Nach der LP-Feedbackbehandlung wurde eine Verminderung aller ADHS und komorbider Symptome beobachtete. DesWeiteren nahm die Reaktionszeit ab und die CNV-Amplitude stieg an. Eine Korrelation zwischen der CNV-Veränderung, den selbsteingeschätzen und den fremdeingeschätzen Symptomveränderungen wurde nicht beobachtet. Die Selbstregulation der LP wurde gelernt, allerdings zeigen die gemittelten Trainingsdaten ein bisher noch nicht beobachtetes Muster des vorwiegenden Anstiegs der Positivierung. Unspezifische Effekte, wie z.B. die Veränderungserwartung der Patienten lagen vor. Korrelationen der Symptomreduktion, der Trainingsleistung und der CNV-Veränderung wurden beobachtet. Diskussion: Ähnlich wie bei Kindern wurden auch zwischen Erwachsenen mit einer ADHS und gesunden Probanden Unterschiede beobachtet. Vor allem die neurophysiologischen Unterschiede bieten die Grundlage für eine Neurofeedbacktherapie. Nicht alle angenommenen Unterschiede wurden in dieser Studie bestätigt (z.B. im Aufmerksamkeitstest oder in der Fehlerrate). Dies kann u.a. durch methodische Schwierigkeiten oder der kleinen Stichprobengröße dieser Pilotstudie erklärt werden. Die LP-Feedbackbehandlung führte zu Symptomverbesserungen über 25%. Außerdem führte sie zu schnelleren Reaktionszeiten und einem Anstieg der CNV-Amplitude. Beides ist mit einer verbesserten Aufmerksamkeit assoziiert. Unspezifische Effekte wurden in den Fragebogendaten deutlich, aber die beobachteten Veränderungen auf der Verhaltensebene, in der Neurophysiologie und der Trainingsleistung zeigen eine Spezifität undWirksamkeit der LP-Feedbackbehandlung für Erwachsenen mit einer ADHS. Die Trainingsdaten weisen darauf hin, dass Erwachsene mit einer ADHS die Selbstregulation von LP erlernen können. Zukünftig sollte untersucht werden, ob sich das unerwarteteMuster des Positivierungsanstiegs replizieren lässt und wie es ggfs. zu erklären ist. Das Alter als Einflussvariable aber auch Alternativen in der Analysemethode sollten hier näher betrachtet werden. Unabhängig davon leistet diese Studie einen ersten Beitrag dazu, dass das LP-Feedback eine wirksame und anerkannte Behandlungsoption für Erwachsene mit einer ADHS wird.