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耳鳴り治療のための認知行動療法(2) ニューロフィードバック療法
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ニューロフィードバック療法の概要
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ニューロフィードバックとは、バイオフィードバックの一形態。
EEG(Electroencephalogram:脳波)活動の周波数・場所・大きさなどを測定し、そのデータを元に、自分自身の脳活動を自発的に変更させるコンピューター化された学習戦略。
ニューロフィードバックは、神経療法(neurotherapy)、ニューロバイオフィードバック(neurobiofeedback)、EEGバイオフィードバック(EEGBF)とも言われる。
患者の頭皮につけたセンサーで脳波活動情報を計測し、ビデオ画面・音・振動などで、患者にリアルタイムにフィードバックする。


"Biofeedback & Neurofeedback: Tools to Reduce Tinnitus"
(耳鳴緩和手法としてのバイオフィードバックとニューロフィードバック)[Arches Natural Products,Inc](以下、要約)

ニューロフィードバックは、バイオフィードバックより新しく開発された手法で、基本原則は同じ。
バイオフィードバックが身体の生理学的特徴を検知・表示するのと異なり、ニューロフィードバックでは脳波をモニターする。患者の毛剃りしていない頭皮に複数の電極をはりつけ、EEG(脳波)を記録する。
脳は異なる周波数の電気信号を多数放出しているが、特定の障害・精神的状態に直接結びつけることができる信号はわずか数種類のみ。

脳波の主要分類;Beta/ベータ波(覚醒)、Alpha/アルファ波(静かなリラックス)、Thera/シータ波(軽い眠り)、Delta/デルタ波(深い眠り)

ニューロフィードバックはADHD治療に一般的に使われており、文献も多い。シータ波を減らし、アルファ波を増加させることで、この障害を持つ子供たちの注意力を高めることができる。
もう一つの適用症状は、てんかん。1999年4月にjournal Clinical Neurophysiologyで発表されたドイツの研究では、大脳皮質内のきわめて低い周波数の脳波をコントロールする方法を習得した結果、てんかん患者の2/3が発作の頻度を減らすことができた。

"医学の父"ヒポクラテスは、2500年前に"Tinnitus is the little brother of epilepsy."(耳鳴はてんかんの弟)と言っていたが、実際、てんかん患者に有用な薬や治療法の多くが、耳鳴り患者に対しても有益である。

近年のドイツの研究では、40人の耳鳴患者のうち24人に対し、1年間で15セッションのニューロフィードバック療法を行い、残り16人は対照群として治療を行わなかった。
療法群の24人は、筋肉をリラックスさせて音楽療法を行っている間、アルファ波活動の振幅を増大し、べータ波活動の振幅を低下させる訓練をうけた。この治療を受けた患者全てに、THI(Tinnitus Handicap Inventory)スコアの有意な減少があった。対照群のTHIスコアは不変。

米国の主要都市では、複数のバイオフィードバックセンターがあるが、ニューロフィードバックセンターはほとんどなく、地域病院の神経内科の紹介で見つけることができる。


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論文
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文献レビュー
"Bhramari Pranayama and Alternative Treatments of Tinnitus: In Pursuit of the Cure"(By Sidheshwar Pandey) (160頁、画面上は8/18頁)
この論文は、耳鳴り治療に応用したニューロフィードバックに関する既存文献をレビューしたもの。

耳鳴り患者の脳波
慢性耳鳴り患者は通常の聴覚を持つ人に比べて脳活動パターンが異なり、多くの患者で異常な振動(oscillatory)が見られる。この病理学的な活動は、ニューロフィードバック技術により、主にタウ律動の活動(8~12Hz)の拡張を通じて、正常化されうる。(Weisz et al., 2005)

[補足:後頭葉以外発生しているアルファ帯域(8~13Hz)の電気的振動のうち、側頭葉周辺のものはタウ(τ)律動と呼ばれることがある。タウ律動は聴覚処理などに関連があると言われている。]

耳鳴り症状のある脳は、アルファ・パワー(8~12Hz)が減少、デルタパワー(1.5~4Hz)とガンマパワー(>30Hz)の脳波範囲で増大がみられる。
この違いは、特に脳の側頭皮質領域で顕著。デルタ波の増大と、アルファ波の減少は、右側頭および左前頭部皮質を中心に耳鳴りが関係する苦痛度の変数(distress variables)と強い相関がある。
右側頭皮質および左前頭部皮質は耳鳴り関連の大脳皮質神経ネットワークに関与しているのかもしれない。右側頭領域の方が、音の知覚に関わる問題(音の特徴(トーナルorノイズ、大きさ)に関連する側面)との関連が強い。
一方、左前頭部皮質の方は、耳鳴りがもたらす感情的な苦痛と動機づけられた注意(motivational attention)に、関係が深い。(耳鳴りは重要度の高い信号になっているため、個人の注意を引く)(Weisz et al., 2005)

ニューロフィードバックによる耳鳴り緩和の効果
一時的に生成されたタウ律動(8-12Hz)とデルタ波範囲(3-4Hz)の叙波が、耳鳴り治療用のニューロフィードバックプロトコルとして使用される。
言い換えれば、ニューロフィードバックを使ってアルファ周波数を増幅し、デルタ波活動をカットすることは、耳鳴りを緩和するのにいくらかの効力がある。(Crocetti et al., 2011)
大脳皮質神経回路を操作するニューロフィードバック療法は、耳鳴りの大きさ・苦痛の緩和に役立ちうるということが報告されている。(Schlee et al., 2008)

(以上、要約。引用されている論文の一部は、後掲)


個別論文
Pubmedを使用した文献検索結果によれば、ニューロフィードバックを応用した耳鳴り治療に関する論文は多くはない。
「neurofeedback AND tinnitus」でキーワード検索した結果、1995年以降発表された論文17件が該当(ノイズ含む)。
発表論文が多いのは、ドイツ・コンスタンツ大学の研究グループ。
Pubmed検索結果一覧


(1)University of Konstanz, Department of Psychology (Weisz,et al.)
"Tinnitus Perception and Distress Is Related to Abnormal Spontaneous Brain Activity as Measured by Magnetoencephalography"
PLoS Med. 2005 June; 2(6): e153.
Nathan Weisz,Stephan Moratti,Marcus Meinzer,Katalin Dohrmann,and Thomas Elbert/Department of Psychology, University of Konstanz, Germany

-脳の継続・自発活動の異常性について、耳鳴りを自覚している人と耳鳴がない人とを比較した既存研究がなかった。
-耳鳴り症の被験者群(17人)の自発的神経活動の特徴:通常の聴覚能力を持つ被験者群(16人)と比べて、アルファ波(8–12 Hz)パワーでの際立った低下と、デルタ波(1.5–4 Hz)範囲での増大が顕著。
-この活動パターンは特に側頭領域で著しい。さらに、耳鳴に関連した苦痛との相関性は、特に右側頭と左前頭の領域において、異常な自発活動パターンと強い関連があることを示している。
-全体として、この療法は、デルタ波の周波数よりもアルファ波の周波数に対して効力が高い。
-安静時に全頭型neuromagnetometerで記録した5分間分のデータストリームがあれば、顕著な違いを引き出すのに充分。(剃髪していない頭皮に付けた電極を通じてデータを記録)
-当該領域内で発生している異常な自発活動パターンは、耳鳴りに関係した大脳皮質神経ネットワークを反映している。


Figure1:Power Spectra Averaged over All Sensors Show a Reduced Alpha Peak in Participants with Tinnitus and an Enhancement for Delta(耳鳴り症の被験者では、正常な聴覚をもつ対照群に比べて、アルファ波のピークが落ち込む一方、デルタ波が増大している)


[2012.5.24 追記]
"The neural code of auditory phantom perception."
J Neurosci. 2007 Feb 7;27(6):1479-84.
Weisz N, Müller S, Schlee W, Dohrmann K, Hartmann T, Elbert T./Department of Psychology, University of Konstanz
-耳鳴り症被験者26名、対照群21名。
-徐波活動が著しく増大した短期間のガンマ周波数活動を観察。対象データは静止時の自発的MEG活動(5分間)から抽出。
-結果:周波数範囲50-60Hzについて
(1)両群とも、徐波発生後、ガンマ周波数帯域で著しく増大。(Figure2)
(2)ガンマ波は耳鳴り症被験者でより顕著。
(3)約55Hzまでの周波数活動が耳鳴知覚の偏在性(laterality:片側優位性)を決定ずけている。右耳の耳鳴りは左脳で、逆の左耳の耳鳴りは右脳で、55Hzのガンマ波活動が優位。両耳性耳鳴の場合は、laterality indexはゼロに近く、55Hz波の活動の半球優位性は見られない。(Figure5)
"耳鳴りとオシレーション"[脳とネットワーク/The Swingy Brain]について、この論文の紹介・解説あり。


"Neurofeedback for treating tinnitus"
Progress in brain research 166 (2007), 554 pp. 473-485
Katalin Dohrmann, Nathan Weisz, Winfried Schlee, Thomas Hartmann and Thomas Elbert
University of Konstanz, Department of Psychology(Germany),Centre Hospitalier Le Vinatier France

-耳鳴り症の人の多くは、脳活動に異常な振動がある。ニューロフィードバック技術によってこの病理学的活動を正常化する方法を開発した。(Weisz et al.(2005). PLoS Med., 2: e153)(後掲論文)
-その方法は、主にタウ律動の活動を強化することによる。(例えば、アルファ波の周波数範囲内(8–12 Hz) でシルビウス裂周囲領域での振動活動を生成し、同時にデルタパワー範囲(0.5–4 Hz)の活動を低減させる)

-訓練方法
1)ニューロフィードバック訓練の間、被験者のモニター上に表示されているシンボル"schematic fish"(金魚の図形)を画面の上方・下方に動かす(ニューロフィードバックのプロトコルによって異なる)。"fish"の位置の高さは、特定周波数の大きさ・パワーを表わす。被験者は、4週間の間に10セッション(訓練時間(ネット)は1セッション当たり30分)実施。前頭-中心部につけられた4つの電極を通じてEEGが記録される。
2)課題:11人の被験者は、"tau-to-delta power(TDR)"比率を高める。5人はタウパワーを高める(デルタパワーフィードバックなし)、残り5人はデルタパワーを低下させる(タウパワーのフィードバックなし)ことを求められる。
3)フィードバックは、パソコン画面上を左右に移動するシンボルを使って行われる。シンボルの上昇はTDRとタウパワーの増大がそれぞれ成功したことを示す。デルタ・プロトコル群では、シンボルの下降がデルタパワー低下に成功したという意味。光り輝くシンボルは被験者が個人的に調節された閾値範囲に達したという意味。
4)被験者は、EEG活動で予期された変化を獲得する方法については特に指示は与えられない。被験者は期待された方向にスクリーン上のシンボルを動かすため、精神的活動を変化させなくてはならない。

-結果:TDR比率を修正することにより、耳鳴り強度の有意な低下が見られる。自らの振動パターンを修正することに成功した被験者は、耳鳴りを感じることが完全に無くなった。
-このニューロフィードバック療法は、耳鳴りによる苦痛を低減する点では、対照群の"frequency discrimination training"(周波数識別訓練)よりもはるかに優れている。


"Alpha Rhythms in Audition: Cognitive and Clinical Perspectives"
Front Psychol. 2011;2:73. Epub 2011 Apr 26.
Nathan Weisz,Thomas Hartmann,Nadia Muller,Isabel Lorenz,and Jonas Obleser/University of Konstanz(Department of Psychology, Zukunftskolleg),Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences

MEG研究に基づき、主に聴覚皮質内における正常なアルファ波的(alpha-like)活動の再構築を目的として、2種類の異なるアプローチを行った。
1)第1のトレーニング手法
"Alpha-Delta Training"。アルファ波活動を増大し、デルタ波活動を低下させて、自発的EEG活動パターンを正常化するのが目的。被験者10人。
2007年の研究では、前頭中心部に4つのEEG電極をつけ、単純な比率計測(アルファ波/デルタ波;1次元のフィードバック)を行い、有望な成果(耳鳴苦痛度が最大20%低減)が得られた。
過去の"Alpha-Delta Training"の方法を修正(独自のオンラインEEGソフトウェアフレームワークの構築、ニ次元フィードバック)し、アルファ波とデルタ波のパワーが、パソコン画面の二本の異なる軸でそれぞれ示されている。
被験者のタスクは、"high alpha"と"low delta"を示しながら、ボールを出来る限り右側上方の角に移動させる。
電極(32チャンネル)とsource montageを使用して記録し、側頭脳領域の継続活動をモデリングする。

2)第2のトレーニング手法
"Desynchronization Suppression Training"(脱同期化抑制訓練)。被験者7名。
タスクの目標は、5秒間の音刺激(個々人の耳鳴スペクトラムの周波数を含むバンドパスノイズ)の間に、脱同期化の抑制を示しつつ、下方へ移動する"fish"を出来る限り上方へ動かすこと。アルファ波活動を増大させることにより、アルファ波脱同期化(Alpha Desynchronization)という"自然な"傾向を抑制する。
"Desynchronization Suppression Training"の目的は、自らの耳鳴周波数と似た音響に対する興奮性を抑制する方法を取得すること。

(訓練用画面は、全文中のFigure 4 | Demonstration of the feedback for the participants of our neurofeedback training.参照)

3)結果
"Alpha-Delta Training"でのアルファ波活動の増大はほぼ80%。"Desynchronization Suppression Training"では、刺激音の有無に関わらず50%。
2つの訓練方法による耳鳴苦痛度緩和の平均値は、最大27%の低下。過去に実施したshamrTMS群と1時間のrTMS群の試験結果と比べて、強い低減効果がある。


(2)rtfMRIを使ったニューロフィードバック手法
"Real-time fMRI feedback training may improve chronic tinnitus."
Eur Radiol. 2010 Mar;20(3):696-703. Epub 2009 Sep 16.
Haller S, Birbaumer N, Veit R./Institute of Radiology, Department of Neuroradiology, University Hospital Basel,Switzerland

-目的:rtfMRI(real-time functional magnetic resonance imaging)を活用したニューロフィードバック手法での自発的訓練により、特定の限局性神経活性を意識的に修正することができる。耳鳴り患者が1)rtfMRIを利用したニューロフィードバック手法により、自ら聴覚システムの活性化を低減させる方法を習得できるか、2)それが成功した場合、耳鳴リ症状の改善につながるか、調査した。
-方法:6人の慢性耳鳴症患者に対して、最初に個々人の聴覚皮質の場所を標準的なfMRI auditory block-design localizerで特定。次に、被験者は、今現在の聴覚活性状態を視覚的にバイオフィードバックされ、(rtfMRI上の)聴覚活性を意識的に低減させるように訓練を受ける。
-結果:rtfMRIニューロフィードバック手法で訓練した結果、聴覚活性が有意に低減し、6人のうち2人で自覚的な耳鳴り症状が緩和した。
-トレーニングプロトコル(周波数、期間など)の最適化により、耳鳴改善効果が高まるかもしれない。


(3)ニューロフィードバックによる耳鳴り治療効果が最初に報告された論文
"Neurofeedback in therapy of tinnitus"
HNO. 2001 Jan;49(1):29-35.
Gosepath K, Nafe B, Ziegler E, Mann WJ./Römerwallklinik, Klinik für Neurootologische Erkrankungen, Mainz.

被験者:耳鳴歴のある療法群40名、耳鳴りのない対象群16名。
試験方法:耳鳴抑制のために、筋肉のリラックスと音・音楽による音響オリエンテーション(acoustic orientation)の間に、被験者は自分のアルファ波活動の振幅を増大させ、ベータ波活動の振幅を低下させる訓練を受ける。
結果:24人の被験者(耳鳴歴が平均1年)は15セッションのトレーニング後、アルファ波の振幅が有意に増加。16人の被験者(耳鳴歴が平均7年)はベータ波の振幅のみ低減し、アルファ波活動には変化はなし。
全被験者の訓練終了後、"tinnitusquestionaire of Gobel and Hiller"のスコアに有意な低減が見られた。
耳鳴りのない対照群では、同じ訓練を実施中に、アルファ波&ベータ波の振幅に変化はなかった。


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臨床試験
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"Countering Stimulus-Induced Alpha-Desynchronization to Treat Tinnitus"
治験依頼者(スポンサー): University of Konstanz
研究開始年月: 2008年9月
完了予定年月: 2009年5月 (primary)
予定被験者: 10名
研究設計:非ランダム化、単独グループ、非盲検


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参考:ニューロフィードバックの歴史
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ニューロフィードバックの歴史は1960年代に遡り、現在でも研究が続けられ、新しいプロトコルが開発されている。

<発端>
1875年 Richard Catonが、脳が電気的インパルスを持っていると発見。
1924年 ドイツ人神経学者Hans Bergerが脳の電気的活動を増幅し、グラフ紙に記録。脳波が個人の意識レベルによって変化することに気づいた。

<1960年代>
ニューロフィードバックを始めたのは、異なる種を研究していた2人:シカゴ大学で人間の脳波を研究中のDr.Joe Kamiyaと、カリフォルニア大学ロサンゼルス分校で猫の脳波を研究中のDr. Barry Sterman。
2人は、安静状態で生まれる脳波から、彼らの被験者(種に関わらず)が、単純な報償システムを通じて、安静時の脳波をコントロールできるようになったことを発見。

<1970年代>
Stermanは、ニューロフィードバックによる人間のてんかん発作緩和効果を記録した研究を多数発表。
内科医のDr.Joel Lubarは、Stermanの研究を元に、ADHD(注意欠陥多動性障害者)に有効ではないかと仮定。1976年に子供のADHD患者(当時の病名はhyperkinetic syndrome)におけるニューロフィードバックの効果(過剰反応を消滅・減少させた)に関して、最初の研究成果を発表。

<拡大期>
1989年4月 Drs.PenistonとDr.Kulkoskyが、ニューロフィードバックがアルコール中毒患者の退役軍人に効果があったと発表。
Margaret Ayersはニューロフィードバックを使った外傷性脳損傷治療の研究で知られている。ニューロフィードバック専門の最初の個人クリニックを開設し、リアルタイムのデジタルEEGニューロフィードバックを開発した。
全米応用精神生理学&バイオフィードバック学会(1969年設立)が、1993年にEEG部門を増設し、ニューロフィードバックが主流の一つになった。

fMRI(MRI装置を利用して脳の血流量の変化を測定・画像化する技術)の出現後、2006年にモントリオール大学のDrs. Johanne LevesqueとMario Beauregardは、選択的注意試験を行った子供のADHD患者でfMRIを活用。
"ニューロフィードバックは、ADHDの子供において、選択的注意や反応抑制を媒介する(mediate)脳システムを機能的に正常化させる能力がある。"とApplied Psychophysiology and Biofeedback上で発表。

<その後の展開>
2009年8月、8件の臨床試験(ADHD、うつ病、脊髄損傷、耳鳴、線維筋痛症、乳がん患者の認知的リハビリ訓練)の被験者募集開始。ニューロフィードバックの使用が増加する一方、効果をめぐって論争が続いている。

(出典:"History of Neurofeedback"[ehow.com]の記事を要約)


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参考情報
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- ニューロフィードバックの概要(英文Wikipedia)

- Association for Applied Psychophysiology and Biofeedback
  バイオフィードバック・ニューロフィードバックに関する非営利の科学的・専門的な国際学会

- International Society for Neurofeedback and Research (ISNR)
  ニューロフィードバックに関する非営利の科学的・専門的な国際団体

- ニューロフィードバック・ジャパン
  ニューロフィードバック・トレーナーの個人ブログ。ニューロフィードバック情報が豊富。

- 脳波を用いる脳機能の解明(Webセミナー Vol.8)[ミユキ技研]
neuroConn社製THERA PRAX®の紹介。ニューロフィードバックのプログラムを持っており、脳波を音や図形(飛行機・鳥・潜水艦など)に変えて被験者の訓練に使う。(Weiszたちの臨床試験(2007年)でも、同じ"fish"のシンボルを使って訓練が行われていた)。


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備考
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記事中の日本語訳文は、英文情報を抜粋要約したものです。
高い精度の訳文ではないため、正確な内容については、英文原文をお読みください。

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