Neurofeedback

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Das Neurofeedback ist eine Spezialrichtung des Biofeedbacks. Die älteste Form ist das EEG-Neurofeedback. Dabei werden Gehirnstromkurven (EEG-Wellen) von einem Computer in Echtzeit analysiert, nach ihren Frequenzanteilen zerlegt und auf einem Computerbildschirm dargestellt. Die auf diese Weise ermittelte Frequenzverteilung im Quantitativen EEG, die vom Aufmerksamkeits- bzw. Bewusstseinszustand (zum Beispiel wach, schlafend, aufmerksam, entspannt, gestresst) abhängig ist, kann für das Training (mittels Feedbacktraining) genutzt werden. Dem Probanden ist es dabei möglich, durch Rückmeldung des eigenen Hirnstrommusters eine bessere Selbstregulation zu erreichen.

Theorie

Die Wirkung des Neurofeedback-Trainings wird mit der so genannten operanten Konditionierung erklärt. Dies ist im Wesentlichen ein Lernprozess, bei dem ein bestimmtes Verhalten verstärkt wird. Weil dies ohne das Bewusstsein stattfindet, ist hierfür keine bewusste Anstrengung nötig. Im Prinzip kann jede Person Neurofeedback erlernen (Lerntheorie).

Für das Neurofeedbacktraining dient das EEG-Signal als Grundlage. Dieses wird im Wesentlichen durch seine Stärke (Amplitude) und die Schwingungsanzahl (Frequenz der einzelnen Frequenzbänder) bestimmt. Zu diesem Zweck muss das Roh-EEG-Signal, welches von Elektroden an der Kopfhaut aufgenommen wird, zunächst hinreichend verstärkt werden.

Der EEG-Verstärker leitet die Signale direkt an einen Computer weiter, wo sie von einem speziellen Programm für Trainingszwecke aufbereitet werden. Dies geschieht zum Beispiel durch die Zerlegung des Roh-EEGs in verschiedene Wellenanteile, den Hirnfrequenzen wie Alpha, Beta, Delta, Theta oder Gamma.

Auf diese Weise werden physiologische Vorgänge, welche sonst im Verborgenen liegen, wahrnehmbar gemacht, damit der Körper überhaupt Feedback erhalten kann. Ein akustisches und/oder optisches Feedback (zum Beispiel Musik, Geräusch, Videoclip oder eine Computeranimation) wird vom Computer dann gegeben, wenn die EEG-Wellen des Gehirns eine erwünschte Zusammensetzung aufweisen. Dies geschieht durch eine fortwährende Analyse des Signals, indem das Computerprogramm Trends in den Ausschlägen der Hirnwellen berechnet und diese mit einem vorgegebenen Schwellenwert in Bruchteilen von Sekunden vergleicht. Werden nun in einem gewissen erwünschten Maße Schwellen unter- beziehungsweise überschritten, wird diese Gehirnaktivität mittels eines Belohnungsreizes verstärkt. Siehe auch positive Verstärkung.

Modell der neuronalen Fehlregulation

Es gibt eine Vielzahl von Modellen, die mit der Entstehung von Symptomen in Verbindung gebracht werden können. Theoretiker des Neurofeedbacktrainings sehen die Ursache vieler zentralnervöser Störungen in einer Fehlregulation kortikaler und subkortikaler Strukturen begründet, welche sich global in vier Ursachenklassen aufgliedern lässt. Dies sind: Überstimulation (Overarousal), Unterstimulation (Underarousal), mangelnde Hemmung (Disinhibition) und Instabilität. Ziel ist es, durch Heruntertrainieren oder Herauftrainieren bestimmter Wellenanteile Symptome positiv zu beeinflussen. Eine direkte Behandlung von Symptomen findet nicht statt.

Historische Vorläufer

1898 entdeckte Edward Lee Thorndike das Lern-„Gesetz der Wirkung“ und legte den Grundstein für die Entwicklung der instrumentellen Konditionierung. 1905 führte Iwan Petrowitsch Pawlow die berühmt gewordenen Experimente mit einem Hund durch und entdeckte damit das Konzept der klassischen Konditionierung (Pawlowscher Hund).

Hans Berger entdeckte 1929 elektrische Potenzialschwankungen unterschiedlicher Frequenzen an Elektroden, die an der Schädeldecke angebracht sind, und nannte die davon aufgezeichneten Kurven „Elektroenzephalogramm“. Insbesondere die von ihm erforschte Charakteristik der Alpha-Wellen im EEG ist auch heute noch von großer Bedeutung für Neurofeedback-Therapeuten.

1950 brachte Neal E. Miller von der Yale University Mäuse dazu, ihre Herzfrequenz (in eine gewählte Vorzugsrichtung) zu trainieren, indem er diesen eine Belohnung durch eine Stimulation des Lustzentrums im Gehirn gab. Später trainierte er in vergleichbarer Weise auch Menschen dazu, indem er diese mittels als angenehm empfundener Klänge trainierte bzw. im Erfolgsfall belohnte. 1967 veröffentlichte M. Barry Sterman eine Studie, in der er ausführt, dass er Katzen trainiert hat, ihre EEG-Wellen zu modifizieren. Später entdeckte er per Zufall, dass die auf diese Weise trainierten Katzen resistent sind gegen epileptische Anfälle (welche bei untrainierten Katzen durch Kontakt mit giftigen Dämpfen (Monomethylhydrazin) ausgelöst wurden), und zeigte damit, dass EEG-Wellentraining die Fähigkeiten des Gehirns verbessern kann. 1974 führte M. Barry Sterman in seiner ersten von fünf Veröffentlichungen aus, dass epileptische Anfälle beim Menschen durch EEG-Wellentraining (Sensomotorischer Rhythmus, SMR) unter Kontrolle gebracht werden können. Ab 1975 forschte Joel Lubar zu EEG-Biofeedback zuerst im Hinblick auf Epilepsie und später zu Hyperaktivität und ADHS.

1998 nahmen die Yonkers District Schulen, New York, Neurofeedbacktraining in ihren Ausbildungsplan auf. 2006 trainierte die italienische Fußball-Nationalmannschaft mit Neurofeedback.[1]

Vorgehensweise (Trainingsprotokolle)

Datei:QEEGAlpha.jpg
QEEG-Aufnahme: frontales Alpha auffällig hoch mit 3 Standardabweichungen (hier rot eingezeichnet und u. a. typisches Zeichen für einen Subtyp von ADS)

Wichtig vor jeder Behandlung ist zunächst eine eingehende Anamnese, Diagnostik und Befunderhebung. Das Ergebnis gibt dem Neurofeedbacktherapeuten wichtige Hinweise darüber, mit welcher Art von zentralnervöser Erregung es der Patient oder die Patientin zu tun hat. So steht zum Beispiel schlechter Schlaf oft mit (kortikaler) Übererregung, ADS (ohne Hyperaktivität) oft mit (kortikaler) Untererregung in Verbindung. Migräne, verschiedene Anfallsleiden, aber auch Tics stehen mehr mit instabilem Arousal in Zusammenhang. Anhand einer sogenannten „Symptomcheckliste“ kann dann festgestellt werden, welcher Typus vorherrscht. Damit sind aber nur vage Aussagen darüber zu treffen, in welchem Frequenzbereich zu viel oder zu wenig Aktivität vorliegt. Deswegen wird neben dem rein symptomorientierten Ansatz bei der Befundung auch die quantitative Analyse des EEGs (QEEG) angewendet. Mit Hilfe von wissenschaftlich erstellten Datenbanken lässt sich normale von gestörter Hirnfunktion heute viel genauer unterscheiden. Dies ermöglicht wiederum eine präzisere Auswahl geeigneter Neurofeedbackprotokolle.

Amplituden-Training und Frequenzbandtraining

Ein Hauptaugenmerk liegt beim Neurofeedback auf dem Training zur Erhöhung oder Verminderung der Schwingungsamplitude der Frequenzen eines EEG-Frequenzbandes.

Die im EEG auftretende Spannung ist umso größer, je mehr Nervenzellen lokal synchron „feuern“. Beim Neurofeedback-Amplitudentraining werden also letztendlich lokale Synchronitäten im Gehirn trainiert. Dabei muss nicht zwangsläufig eine erhöhte Synchronität gewünscht sein, oft wird auch das Erreichen einer geringeren Amplitude, also weniger Synchronität mit positiven Feedback belegt. Des Weiteren werden oft mehrere Bedingungen gleichzeitig trainiert. Es gibt also für den Probanden nur dann positives Feedback, wenn er in einem Frequenzbereich beispielsweise eine höhere Amplitude erreicht und gleichzeitig in einem anderen Frequenzbereich eine niedrigere Amplitude. Damit kann gezielter auf die Zusammensetzung des gesamten EEG eines Probanden eingegangen werden.

Das heißt: EEG-Wellenanteile (Frequenzbereiche), die als vorteilhaft bekannt sind, werden bei Auftreten belohnt, wie zum Beispiel SMR (Sensomotorischer Rhythmus) und Beta. Frequenzband-Amplituden, die als weniger vorteilhaft bekannt sind (wie zum Beispiel das niedrige Theta – typisch für Konzentrationsmangel – und high Beta-Stress, hektischer Gedankenablauf) werden unterdrückt bzw. es wird in diesem Fall belohnt, wenn sich die Amplitude verringert. Neurofeedback arbeitet ausschließlich mit belohnendem Feedback. Im Wettkampfsport wird Neurofeedback daher auch eingesetzt, um bei Sportarten mit hohen Gleichgewichtskomponenten und ruhiger Hand (z. B. Schießen, Bogenschießen, Biathlon) sicher zu treffen.[2]

Z-Werte-Verfahren bzw. Z-Score-Training

Die Grundidee hierbei beruht auf EEG-Datenbanken. Eine EEG-Datenbank beinhaltet EEG-Werte einer nach wissenschaftlichen Kriterien ermittelten gesunden Norm-Population im Hinblick auf Amplitude, Kohärenz, Asymmetrie und Phase.

Training von Konnektivität des EEGs

Neurofeedback kann auch die Kohärenz der Signale zweier Elektrodenplätze bzw. Hirnregionen in einem gewählten Frequenzband trainieren. Kohärenz ist hier ein Maß für das Zusammenwirken unterschiedlicher Lokalitäten der Großhirnrinde. So ist zum Beispiel die Kohärenz zwischen Broca-Areal und Wernicke-Zentrum entscheidend für die Sprachfähigkeit. Zu viel oder zu wenig Zusammenarbeit kann sich dann zum Beispiel in Sprachstörungen äußern. Die Kohärenz hat einen Wertebereich von 0 bis +1 (in der Praxis auch schon mal als 0 bis 100 % bezeichnet). Beim Kohärenztraining wird dieser Wert auf einen bestimmten Zielwert hin trainiert, sodass er zum Beispiel den Messwert einer gesunden Vergleichsbevölkerungsgruppe erreichen soll.

SCP-Training

Beim SCP-Training wird der Wert des Gleichspannungsanteils (sog. Slow Cortical Potentials, SCP) trainiert. Diese Art von Neurofeedback ist in ganz besonderem Maße der Forschungsarbeit der Gruppe um Niels Birbaumer zu verdanken. Langsame kortikale Potenziale spielen unter anderem eine tragende Rolle bei so genannten Gehirn-Computer-Schnittstellen (Brain-Computer Interfaces, BCI), bei deren Erforschung und Entwicklung Birbaumer maßgeblich beteiligt ist.

Weitere Varianten des Neurofeedbacks

Bipolares Training, Z-Wert-basiertes Training (Z-Score-Training), LENS (Low Energy Neurofeedback System von Len Ochs), Alpha-Theta-Training, Loreta-Neurofeedback (Low Resolution Electromagnetic Tomography) (3-D).

Anwendungsbereiche

Medizinisch/Therapeutisch

Behandlung von:[3]

Gesundheitsförderung und Prävention (diagnosefreie Anwendung)

  • Training zur Stressbewältigung und -reduktion
  • Erhaltung der geistigen Flexibilität im Alter

Erziehung, Sozialisation und Schulkontext

  • Training zur Schulleistungssteigerung (Steigerung des sog. Performance-IQ)
  • Training „jugendlicher Delinquenten“ (Ausgleich von Instabilität)[7]

Beruflicher Leistungserhalt und Erreichen von mentalen Spitzenleistungen

  • Training von Berufstätigen mit hohen Stressbelastungen (zum Beispiel Militärpiloten)
  • Verbesserung der künstlerischen Performance von Musikern[8]

Sport

Kritik an der medizinischen Anwendung

Die US-amerikanische Zulassungsbehörde FDA (Food and Drug Administration) erlaubt Neurofeedback zwar für Entspannungstrainings, jedoch für keine andere Anwendung.[10]

Der Begriff „Neurofeedback“ fasst viele verschiedene Verfahren zusammen. Jedoch ist die Studienlage für die unterschiedlichen Herangehensweisen und der damit einhergehenden verschiedenen Wirkungsweisen und Effektivitäten nicht gleichmäßig ausgebaut. Dies spiegelt sich beispielsweise in der S3 Leitlinie für „Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung (ADHS) im Kindes-, Jugend- und Erwachsenenalter“ wider. Sie gibt nur eine Empfehlung für die gut untersuchten Protokolle aus. Diese umfassen „das Feedback der Theta-Beta-Ratio [Frequenzband-Training] über der fronto-zentralen Region, des Sensorimotor-Rhythmus (SMR [Frequenzband-Training]) über dem Motorkortex oder der langsamen kortikalen Potentiale (slow cortical potentials, SCP) über der Schaltregion“. Dagegen gibt es andere Verfahren, von denen die Leitlinie explizit abrät.[11] Dennoch werden in der praktischen Anwendung des Neurofeedbacks häufig Verfahren herangezogen, deren Wirkungsweisen nicht so gut untersucht sind wie das Frequenzband-Training oder SCP-Training.

Siehe auch

Literatur

Bücher

  • Thomas F. Collura: Technical Foundations of Neurofeedback. Routledge, 2014, ISBN 978-0-415-89901-7.
  • K.-M. Haus, C. Held, A. Kowalski, A. Krombholz, M. Nowak, E. Schneider, G. Strauß, M. Wiedemann: Praxisbuch Biofeedback und Neurofeedback. Springer Medizin, 2013, ISBN 978-3-642-30178-0.
  • Ute Strehl: Neurofeedback: Theoretische Grundlagen – Praktische Vorgehen – Wissenschaftliche Evidenz. W. Kohlhammer, 2013, ISBN 978-3-17-021468-2.
  • Robert Coben, James R. Evans: Neurofeedback and Neuromodulation Techniques. Academic Press, 2011, ISBN 978-0-12-382235-2.
  • Jim Robbins: A Symphony in the Brain. Grove Press, New York 2000, ISBN 0-8021-3819-5.
  • John N. Demos: Getting Started with Neurofeedback. W. W. Norton & Company, New York, ISBN 0-393-70450-5.
  • Anna Wise: The High-Performance Mind. The Putnam Publishing Group, New York 1995, ISBN 0-87477-806-9.

Zeitschriften

  • Clinical Electroencephalography ISSN 0009-9155, MEDLINE Abbr: Clin Electroencephalogr, NLM ID: 0236454 Wissenschaftliche Zeitschrift, Sondernummer zu Neurofeedback.
  • Child and adolescent psychiatric clinics of North America ISSN 1056-4993, MEDLINE Abbr: Child Adolesc Psychiatr Clin N Am, NLM ID: 9313451 Wissenschaftliche Zeitschrift welche Reviews zum Stand der Forschung wiedergibt. In der Januarausgabe 2005, welche den Themenbereich ‚Emerging Interventions’ abhandelt sind sechs von zehn Beiträgen dem Thema Neurofeedback gewidmet.
  • Journal of Neurotherapy. Die Zeitschrift der International Society for Neurofeedback & Research.

Weblinks

Einzelnachweise

  1. ↑ adnf.org
  2. ↑ Arnd Krüger: Neurobiofeedback. In: Leistungssport, 48 (5), 2018, S. 29–31.
  3. ↑ H. Marzbani, H. R. Marateb, M. Mansourian: Neurofeedback: A Comprehensive Review on System Design, Methodology and Clinical Applications. In: Basic and clinical neuroscience. Band 7, Nummer 2, April 2016, S. 143–158, doi:10.15412/J.BCN.03070208, PMID 27303609, PMC 4892319 (freier Volltext).
  4. ↑ Wirksamkeit von Biofeedback. Abgerufen am 22. August 2017 (Sekundärzitat von: G. Tan, F. Shaffer, R. Lyle, I. Teo (Eds.): Evidence-based practice in biofeedback and neurofeedback. 2016, ISBN 978-0-9842979-6-2).
  5. ↑ eegspectrum.com
  6. ↑ Gabriel Tan, John Thornby, D. Corydon Hammond, Ute Strehl, Brittany Canady: Meta-Analysis of EEG Biofeedback in Treating Epilepsy. In: Clinical EEG and Neuroscience. Band 40, Nr. 3, 1. Juli 2009, S. 173–179, doi:10.1177/155005940904000310.
  7. ↑ Jim Robbins: A Symphonie in the Brains. Grove Press, New York, ISBN 0-8021-3819-5.
  8. ↑ focus.de
  9. ↑ Ming-Yang Cheng, Chung-Ju Huang, Yu-Kai Chang, Dirk Koester, Thomas Schack: Sensorimotor Rhythm Neurofeedback Enhances Golf Putting Performance. In: Journal of Sport and Exercise Psychology. Band 37, Nr. 6, Dezember 2015, ISSN 0895-2779, S. 626–636, doi:10.1123/jsep.2015-0166 (humankinetics.com [abgerufen am 7. August 2019]).
  10. ↑ Robert T. Thibault, Michael Lifshitz, Niels Birbaumer, Amir Raz: Neurofeedback, Self-Regulation, and Brain Imaging: Clinical Science and Fad in the Service of Mental Disorders. In: Psychotherapy and Psychosomatics. 84, Nr. 4, 23. Mai 2015, ISSN 0033-3190, S. 193–207. doi:10.1159/000371714.
  11. ↑ AWMF: Detail. Abgerufen am 28. Februar 2022.
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