Cognitive and neural strategies during control of the anterior cingulate cortex by fMRI neurofeedback in patients with schizophrenia
介紹
本篇文章使用Mathiak et al.(2010)的方法，希望能了解思覺失調患者對於扣帶皮層 (Anterior cingulate cortex, ACC) 的控制情形。
思覺失調 (schizophrenia)
思覺失調 (schizophrenia) 是一種會影響認知功能的精神疾病，受影響的功能包括記憶、專注，或是臉部辨識等(Keefe & Harvey, 2012)。在全世界受思覺失調的人約佔1%的數量 (Fromer et al., 2014; Markiewicz et al., 2018)。思覺失調可能產生的症狀有幻覺 (hallucinations)、妄想 (delusions), 退縮行為 (social withdrawal)、持續性抑鬱症 (anhedonia)還有認知缺陷 (cognitive deficits) (Allen et al., 2012; Powell et al., 2017)。這可能會導致患者在工作、社會還有經濟上的損失。
在病理學上，思覺失調的患者會有神經病學 (Neurological) 上的改變，如大腦灰質與白質上的減少。幻聽的患者會有superior temporal gyrus結構與功能上的異常。
那思覺失調該如何治療呢？抗精神藥物通常可以改善陽性症狀，但是仍然需要社交及認知功能的治療。已經有心理學上的策略來幫助改善患者的認知缺陷，但是現今的治療方法都無法直接的改善神經上的缺陷，並且有多達30%的語言性幻聽患者對於藥物是沒有反應的(Dyck et al., 2016; Kubera et al., 2015)
延伸閱讀
Gandara, V., Pineda, J. A., Shu, I. W., & Singh, F. (2020). A Systematic Review of the Potential Use of Neurofeedback in Patients With Schizophrenia. Schizophrenia Bulletin Open, 1(1), sgaa005. https://doi.org/10.1093/schizbullopen/sgaa005
Gandara, V., Pineda, J. A., Shu, I. W., & Singh, F. (2020). A Systematic Review of the Potential Use of Neurofeedback in Patients With Schizophrenia. Schizophrenia Bulletin Open, 1(1), sgaa005. https://doi.org/10.1093/schizbullopen/sgaa005
扣帶皮層 (Anterior cingulate cortex, ACC)
ACC可細分成四個子區域，在該篇文章主要著重要Dorsal與Rostral區。Dorsal 區被認為是與認知相關的任務中幫忙調節注意力與預期。Rostral區被認為與情緒反應相關。
過去的研究指出思覺失調的患者會有ACC上的功能障礙，特別是在操作有認知衝突的任務上更為明顯，例如Stroop cognitive interference task (大家可以挑戰看看：https://www.psytoolkit.org/lessons/stroop.html)。並且在有認知需求相關的任務上，例如：專注、工作記憶等情形上，會有ACC活性下降的情形。
延伸閱讀
Asami, T., Hayano, F., Nakamura, M., Yamasue, H., Uehara, K., Otsuka, T., ... & Hirayasu, Y. (2008). Anterior cingulate cortex volume reduction in patients with panic disorder. Psychiatry and clinical neurosciences, 62(3), 322-330. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/j.1440-1819.2008.01800.x方法
Mathiak et al.(2010)的方法是使用神經回饋 (Neurofeedback) 來了解受試者扣帶皮層 (Anterior cingulate cortex, ACC)的活化程度，使用fMRI來量測受試者ACC的數據。
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| figure from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4480149/ |
使用黑色頭髮的頭像做為回饋，如果受試者可以成功活化ACC，那黑色頭髮的頭像會從原本中性的表情，逐漸變成微笑的表情，一次執行30秒，休息30秒，休息的期間會給受試者觀看金頭髮微笑的頭像，總共8個休息、9個控制，總時間8.5分鐘。
受試者會接受相關的指示去做想像，例如說請受試者想像音樂、體育、想其他人、其他四種選項，最後讓受試者選擇他自己覺得最好操控ACC的選項。
結果
有思覺失調的患者表現出Dorsal region活化程度較高的情形 (Tpeak = 14.75, p < 0.05, FWE-corrected)
控制組則是表現出Rostral region有較高的活化程度 (Tpeak = 5.19, p < 0.05, FWE-corrected; BA 32 and 33; Figure 2B)
圖C則是兩者相互比較的結果
另外使用二為座標表示，的確可以看出控制組在Rostral活化程度較高，思覺失調的受試者在Dorsal的活化程度較高，但是並不能說明使用哪種策略會引起比較高的ACC活化程度
討論
與過去的研究相符的是ACC的確會有拮抗的情形發生，如果Dorsal活化增加，會壓抑Rostral的活化。思覺失調的受試者的確在情緒的辨認上有障礙，但是對於臉部微笑的辨識還是可行的限制
有思覺失調受試者都有服用抗精神的藥物，過去研究也指出這類藥物會影響ACC的活性，但是作者覺得這不是只有壞處，好處是如果真正要治療病人的情形下，病人也不可能是沒有服藥的情形，所以作者認為這更能貼近現狀。
再來是fMRI無法確定這樣的結果是否有因果關係，或只是附加的現象。樣本數太小可能會有偏誤的問題。最後是這樣的方法不一定適用於各類別的思覺失調的患者。
延伸閱讀：
1. Mathiak, K. A., Koush, Y., Dyck, M., Gaber, T. J., Alawi, E., Zepf, F. D., ... & Mathiak, K. (2010). Social reinforcement can regulate localized brain activity. European Archives of Psychiatry and Clinical Neuroscience, 260(2), 132-136.
心理學小遊戲
1. Simon task: https://www.psytoolkit.org/experiment-library/simon.html
2. Go/No-go task: https://www.psytoolkit.org/experiment-library/go-no-go.html
3. Stroop Color and Word Test: https://www.psytoolkit.org/lessons/stroop.html
