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Functional connectivity changes associated with fMRI neurofeedback of right inferior frontal cortex in adolescents with ADHD

K, Rubia; M, Criaud; M, Wulff; A, Alegria; H, Brinson; G, Barker; D, Stahl; V, Giampietro
Abstract:
Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD) is associated with poor self-control, underpinned by inferior fronto-striatal deficits. We showed previously that 18 ADHD adolescents over 11 runs of 8.5 min of real-time functional magnetic resonance neurofeedback of the right inferior frontal cortex (rIFC) progressively increased activation in 2 regions of the rIFC which was associated with clinical symptom improvement. In this study, we used functional connectivity analyses to investigate whether fMRI-Neurofeedback of rIFC resulted in dynamic functional connectivity changes in underlying neural networks. Whole-brain seed-based functional connectivity analyses were conducted using the two clusters showing progressively increased activation in rIFC as seed regions to test for changes in functional connectivity before and after 11 fMRI-Neurofeedback runs. Furthermore, we tested whether the resulting functional connectivity changes were associated with clinical symptom improvements and whether they were specific to fMRI-Neurofeedback of rIFC when compared to a control group who had to self-regulate another region. rIFC showed increased positive functional connectivity after relative to before fMRI-Neurofeedback with dorsal caudate and anterior cingulate and increased negative functional connectivity with regions of the default mode network (DMN) such as posterior cingulate and precuneus. Furthermore, the functional connectivity changes were correlated with clinical improvements and the functional connectivity and correlation findings were specific to the rIFC-Neurofeedback group. The findings show for the first time that fMRI-Neurofeedback of a typically dysfunctional frontal region in ADHD adolescents leads to strengthening within fronto-cingulo-striatal networks and to weakening of functional connectivity with posterior DMN regions and that this may be underlying clinical improvement.
Patologie/Applicazioni:
Anno:
2018
Tipo di pubblicazione:
Articolo
Parola chiave:
Neurofeedback; ADHD; rIFC; Adolescenti; Connettività
Testata scientifica:
NeuroImage
Nota:
Hanno partecipato allo studio 13 pazienti con ADHD (età media = 14) reclutati e valutati allo stesso modo, soddisfacendo i criteri del DSM-5 per la diagnosi di ADHD, nei sottotipi combinati iperattivo / impulsivo e disattento (N = 11) o disattento ( N = 2). Ai ragazzi sono state somministrate 14 sessioni di fMRI-Neurofeedback (8,5 minuti ciascuna) in quattro sedute di scansione di 1-1,5 ore in 2 settimane. Ogni training di fMRI-Neurofeedback consisteva in sette blocchi di riposo (30s) e sei blocchi di attivazione (50s), iniziando con un blocco di riposo che mostra un'immagine di un delfino sott'acqua, mentre i blocchi di attivazione mostravano il video-clip di un razzo. Ai ragazzi fu chiesto di spostare il razzo verso lo spazio con qualsiasi mezzo trovassero utile. Le istruzioni erano minime (cioè "puoi provare a concentrarti sul razzo" o "provare qualsiasi altro metodo che funzioni per te") poiché questo è stato dimostrato essere più efficace di istruzioni esplicite e istruzioni libere. Per migliorare la motivazione, è apparso sullo schermo un punteggio (0-10), che riflette la percentuale di distanza percorsa nello spazio durante ogni corsa, (ad esempio, 6 per il 60%) ed è stato dato dopo la scansione un incentivo monetario (ad esempio, £6 per 6/60%) corrispondente alla migliore prestazione nella sessione. I risultati mostrano per la prima volta che il fMRI-Neurofeedback di una regione frontale tipicamente disfunzionale negli adolescenti ADHD porta al rafforzamento all'interno delle reti fronto-cingulo-striatali e all'indebolimento della connettività funzionale con regioni posteriori DMN e che questo potrebbe essere migliorato da ulteriori contributi clinici.

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