汚染の不安のために眼窩前頭皮質をターゲットに、リアルタイムfMRIのバイオフィードバック

この手順の全体的な目的は、汚染不安に関与する脳領域を制御するためのトレーニングを行い、このトレーニングが脳機能を変え、汚染不安に対するコントロールを改善するかどうかを検証することです。これは、まず被験者の汚染不安に関与する眼窩前頭皮質の領域を特定することによって達成されます。その領域が、バイオフィードバック介入の標的領域となります。

次のステップでは、バイオフィードバック介入の前に、汚染に関連する画像に反応して被験者が経験する不安のレベルと、脳のコネクティビティパターンを評価します。その後、被験者はバイオフィードバックを通じて、標的となる脳領域を制御する訓練を受けます。最終ステップでは、バイオフィードバックの結果、被験者が標的脳領域および汚染不安に対してより高い制御能を習得したか、また、そのような変化が標的脳領域へのコネクティビティの変化と関連しているかを確認します。

最終的に、このアプローチにより、リアルタイムfMRIのバイオフィードバックが強迫性障害の患者に対して潜在的な臨床的価値を持つかどうかが明らかになり、汚染不安の神経学的基盤が探られることになります。リアルタイムfMRIバイオフィードバックは、症状を引き起こす脳機能の側面を個人が制御することを可能にするため、多くの異なる形態の精神疾患に対して潜在的な治療価値を有しています。

ここでは、これが人々の汚染恐怖の制御に役立つかどうかを検討します。もしそうであれば、強迫性障害の患者にとって臨床的に有用である可能性があります。バイオフィードバックを臨床変数および脳のコネクティビティの前後の評価と組み合わせた本アプローチは、神経科学および精神医学における基礎的な疑問への回答にもなり得ます。

バイオフィードバックによって脳ダイナミクスを変化させることができ、それによって脳のコネクティビティの変化が、臨床的または認知的変数の差異にどのように影響するかを測定することが可能になります。この実験を開始する前に、詳細な刺激の開発が必要です。まず、汚染に関連する画像と中立的な画像を収集し、その後、これらの刺激によって誘発される不安感が挑発条件間で均衡していること、および挑発条件における不安感が中立条件よりも有意に高いことを確認するためのパイロットテストを行う必要があります。

パイロット研究が完了した後、MRI実験に安全に参加でき、かつ高いレベルの汚染不安を報告しており、その不安をコントロールする方法を学びたいと考えている健康な被験者を募集し、スクリーニングする必要があります。本実験では、被験者は約半週間おきに設定された計4日の別々の日に来院し、全研究を完了させるのに2週間かかります。ここに示されているフローチャートは、真のバイオフィードバックセッションを受ける各被験者のプロトコルの概要を示しています。

各MRセッションの前にシャム・バイオフィードバックを受けるため、年齢と性別を一致させた別の被験者を募集する必要があります。1日目には、高解像度の構造像を撮影し、被験者の金属チェックを行います。その後、安静時機能的データを2ラン収集し、続いて機能的データのローカライザーを3ラン行います。この際、被験者は強い汚染関連画像と中性画像を42秒間隔で交互に閲覧します。

これらの局在化ランは、汚染不安によって活性化されるOFCの領域を特定するために用いられます。1日目のイメージングセッションの後、被験者は不安障害の専門知識を持つ臨床心理士と面談し、再評価戦略の開発セッションを行います。このセッションの目的は、被験者が自身の眼窩前頭皮質の活動をある程度制御できるようにするための、個別の認知戦略を構築することです。

これらのOFC活動を上昇または低下させるための戦略は、あくまでOFCを制御するための初期的な限定的能力を提供することを目的としています。バイオフィードバックセッションを通じて、被験者は自身の認知戦略を試行し、直接的なフィードバックを受けることで、OFCに対する制御力を次第に高めることができます。次に、1日目のローカライザーで収集されたデータを分析し、2日目のセッションに備えます。

得られたチームマップは、被験者が中立的な画像を見たときよりも、汚染に関連する画像を見たときに脳のどの領域がより活性化していたかを示しています。このTMマップの中で、OFCまたは隣接する前頭極領域に位置する上位30ピクセルを選択し、今後のバイオフィードバックスキャンにおける当該被験者のOFCのターゲット領域として設定します。その後、この領域を最近傍補間を用いた剛体レジストレーションにより、機能的空間から解剖学的空間へと変換します。

また、脳内のすべての白質を含むコントロール領域を定義し、MNI脳から同じ空間に変換します。これら2つの領域は、2日目のバイオフィードバックセッション中にリアルタイム解析プログラムで使用されます。実験の2日目において、被験者はまず磁場外でのアセスメントセッションに参加します。

各アセスメントセッションの前に、被験者は、これから提示される汚染に関連した画像を見る際、不安を最小限に抑えるよう口頭で指示を受けます。次に、画像に反応して感じる汚染関連不安のレベルを報告するよう、画面上の詳細な指示に従います。同時に、皮膚電気反応（GSR）のモニタリングが行われます。

その後、被験者は1.5時間のリアルタイムfMRIバイオフィードバックセッションに参加します。セッションは、機能データと同じスライス位置での軸位断解剖学的画像の収集から始まります。次に、機能的なリファレンススキャンを収集します。

2つの関心領域は、2回の剛体レジストレーションを連結させることで、現在のセッションの機能的空間に変換されます。1回目のレジストレーションでは、領域を1日目の解剖学的空間から2日目の解剖学的空間へとマッピングします。2回目のレジストレーションでは、領域を2日目の解剖学的空間から2日目の機能的リファレンススキャンの空間へとマッピングします。

領域のレジストレーションが行われている間に、コントロールタスクランと呼ばれる2つの機能的ランを収集します。これらのランではバイオフィードバックは行いませんが、汚染に関連する画像にさらされた際に、被験者が自身のOFC関心領域内の活動を制御できる能力があるかを評価するために使用されます。被験者はスキャナー内で、汚染に関連する画像の場合は上または下を指す矢印を、中立的な画像の場合は前方を指す矢印が表示された画像を視聴します。

被験者は、矢印が上を向いたときにはOFCの活動を高めるよう努め、下を向いたときにはOFCの活動を低下させるよう努め、右を向いたときには単にリラックスするように指示されます。コントロールタスクの実行後、およびターゲット領域とコントロール領域が現在の機能的空間にレジストされた後、矢印と画像が26秒ごとに切り替わり、3つの条件が交互に提示されます。被験者に応じて、6回のバイオフィードバックランまたはシャム・バイオフィードバックランが実施されます。

バイオフィードバック・ランは、被験者が自身のO-F-C-R-O-Iの活動を制御できるよう訓練するために用いられます。これらはコントロールタスクのランと同様ですが、画面下部に脳領域の制御の成否に関するフィードバックが表示される点が異なります。ここで示しているバイオフィードバックのディスプレイは倍速再生されていますが、それ以外は被験者がバイオフィードバック中に実際に視聴したものと全く同一です。

シャム・バイオフィードバック・ランは、バイオフィードバック・ランと同一に行われますが、被験者が視聴するOFCの活動の時間経過は、バイオフィードバック被験者がOFCの活動を制御できた程度に合わせて、年齢および性別を一致させた別の被験者の過去のバイオフィードバック・ランから提示されるという点が異なります。これにより、シャム被験者もシャム・ラン中に同様に成功しているように見え、成功に対する同様の印象を得ることになります。最後に、各被験者についてさらに2回のコントロールタスク・ランを収集します。

その後、被験者は3日目に、2日目と同様のスキャニングセッションのために再来院します。また、4日目には、それぞれに対応した別の刺激セットを用いて、最終評価セッションに参加します。全被験者のデータ収集が完了した後、安静時機能的コネクティビティデータを収集するための、最後の1時間のMRイメージングセッションを行います。本物のバイオフィードバックを受けた被験者と、シャム（擬似）バイオフィードバックを受けた被験者を比較することで、標的領域に対する制御能が高まったか、また、それによって汚染不安をより強く制御できるようになったかを判断します。

バイオフィードバック被験者における汚染不安の変化は、標的領域に対する制御能の変化および機能的接続パターンの変化に関連しています。ここでは、OFCの制御に成功した被験者の、最終回に近いバイオフィードバック・ランのひとつにおける視覚表示のスクリーンショットを示します。このランはニュートラル条件で終了するため、矢印は白く、前方（右方向）を向いています。

この被験者は、介入後の評価セッションにおける不安評価値が低かったことから、汚染不安をより強く制御できていることが示され、また、コントロールタスクのランにおいて眼窩前頭皮質をより強く制御していました。この手法は、臨床治療として、また臨床症状の根底にある神経基盤を調査するための研究ツールとして、精神医学において大きな可能性を秘めています。