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Structural and functional connectivity changes in response to short-term neurofeedback training with motor imagery

T, Marins; EC, Rodrigues; T, Bortolini; B, Melo; J, Moll; F, Tovar-Moll
Abstract:
Recent findings have been challenging current understanding of how fast the human brain change its structural and functional connections in response to training. One powerful way to deepen the inner workings of human brain plasticity is using neurofeedback (NFB) by fMRI, a technique that allows self-induced brain plasticity by means of modulating brain activity in real time. In the present randomized, double-blind and sham-controlled study, we use NFB to train healthy individuals to reinforce brain patterns related to motor execution while performing a motor imagery task, with no overt movement. After 1 h of NFB training, participants displayed increased fractional anisotropy (FA) in the sensorimotor segment of corpus callosum and increased functional connectivity of the sensorimotor resting state network. Increased functional connectivity was also observed in the default mode network. These results were not observed in the control group, which was trained with sham feedback. To our knowledge, this is the first demonstration of white matter FA changes following a very short training schedule (<1 h). Our results suggest that NFB by fMRI can be an interesting tool to explore dynamic aspects of brain plasticity and open new venues for investigating brain plasticity in healthy individuals and in neurological conditions.
Patologie/Applicazioni:
Anno:
2019
Tipo di pubblicazione:
Articolo
Parola chiave:
Neurofeedback; Connettività; Plasticità cerebrale; double-blind
Testata scientifica:
Neuroimage
Nota:
Studio randomizzato, in doppio cieco e controllato con sham, dove viene impiegato il NFB in individui sani per rinforzare i modelli cerebrali relativi all'esecuzione motoria durante l'esecuzione di un compito di immaginazione motoria, senza movimenti evidenti. Dopo 1 ora di training di NFB, i partecipanti hanno mostrato, nel segmento sensomotorio del corpo calloso, una maggiore anisotropia frazionale (FA) e una maggiore connettività funzionale della rete sensomotoria. È stata osservata anche una maggiore connettività funzionale. L'utilizzo della tecnica del NFB con fMRI può essere uno strumento interessante per esplorare gli aspetti dinamici e aprire nuove vie per lo studio della plasticità cerebrale in individui sani e in condizioni neurologiche.
DOI:
doi.org/10.1016/j.neuroimage.2019.03.027

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