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研究文章
LORETA Z-score神经反馈在创伤性脑损伤患者康复中的作用

J·卢卡斯Koberda1、2 *

1塔拉哈西神经平衡中心主任,佛罗里达州塔拉哈西32309,美国
2CEO-Brain Enhancement, Inc, USA

*通讯作者:J Lucas Koberda,塔拉哈西神经平衡中心主任,佛罗里达州塔拉哈西32309,美国,E-mail: JLKoberda@yahoo.com

摘要

这是一项多病例研究,涉及67名诊断为创伤性脑损伤(TBI)的患者,他们接受了Z-score神经反馈(NFB)治疗。大多数患者被诊断为轻度创伤性脑损伤,并在脑损伤后一年内接受治疗。少数患者被诊断为较严重的创伤性脑损伤,并在头部受伤后一年或更晚接受治疗。大多数患者抱怨头痛和认知问题,也有一些患者伴有头晕和重叠抑郁症。那些抱怨有认知问题的人在十次NFB前和后分别接受电脑认知测试(NeuroTrax, Inc.)进行分析。在NFB治疗期间,收集患者的主观反应,以辨别他们的症状是否有改善。此外,在每次NFB开始前完成QEEG图,以查看QEEG异常的客观改善。随后的分析显示,67名患者中有59名(88%)在10次NFB治疗后注意到症状的主观改善,其中大多数报告仅在1-3次NFB治疗后症状改善。54例患者的QEEG图也有客观改善(80%),表现为过度活动减少和/或δ或θ功率正常化。

45名患者完成了NFB前后的神经认知测试,其中34名患者(76%)有显著的认知增强(总体认知评分在3-30分之间增加)。这些结果是非常令人鼓舞的,并表明了高潜力的Z-score LORETA NFB康复患者遭受创伤。

关键字

Neurofeedback;创伤性脑损伤;z分数;LORETA;脑电图;QEEG

介绍

尽管较高的发生TBI年代,这种疾病的可用治疗是有限的。药物治疗,认知行为治疗,物理治疗和职业治疗TBI患者的康复,经常使用。神经调节(NFB;也称为EEG-生物反馈)表示由神经反馈,一直被称为多年的潜在治疗模态。这种类型的生物反馈的使用脑电图的实时显示,说明大脑的活动,使我们能够自我调节大脑脑电活动通过减少过度的快或慢波,这可能经常TBI患者可以看出。这种过度的慢或快脑电活动的自我调节已经与减少的TBI症状和临床恢复。Z分数低分辨率电磁层析成像分析(LORETA)19电极(帽系统)NFB相对最近进入市场(应用神经科学公司)。该系统具有基于电极(头皮传感器)较大数目更快的结果治疗[1]期间所施加的电势。在Z得分NFB,一个实时比较健康受试者的年龄匹配群体用于数据采集和治疗[2]。这项技术最近已被证明是许多神经精神障碍,包括有效治疗:慢性疼痛,抑郁,中风康复和认知功能障碍[3-5]。神经调节过药物的潜在优势是它绕过了消化道几乎直接与失调的神经元相互作用的能力。 This creates the opportunity to potentially lower side effects while increasing therapeutic gains.

我们的临床研究已经证明了LORETA Z-score NFB在癫痫、阿尔茨海默病、自闭症谱系障碍、注意缺陷多动障碍等神经精神疾病患者中的有效性[6-10]。最近发表的论文[11,12]报道了NFB对TBI患者认知功能、MRI异常和生活质量的显著改善。nfb后发现,皮质灰质(GM)体积和皮质白质(WM)束的分数各向异性(FA)显著增加[11]。蒙特利尔大学[13]组在一项对正常志愿者进行的随机研究中也报道了类似的MRI结果。其他组也报道了NFB治疗TBI患者的有益效果[12,14]。

本文中来自我诊所的数据表明,LORETA Z-score NFB治疗对创伤性脑损伤患者有很好的疗效。

材料和方法

67例被诊断为TBI的患者参与了这项研究,年龄在16岁到71岁之间。病人是在神经科诊所的门诊所见到的。分析的大多数患者是根据机动车辆事故政策或工人赔偿(WC)就诊的,只有少数患者是在商业健康保险或自付基础上就诊的。大多数患者被诊断为mTBI,并在受伤后的几个月内就诊。然而,有少数患者在我的诊所见过,并在初次损伤后接受了长达四年的NFB治疗。此外,一些患者被诊断为严重创伤性脑损伤,在开始神经反馈之前需要长时间的住院和康复。他们中的大多数人表现出一系列典型的症状,包括头痛、记忆和认知问题、抑郁和头晕。神经会诊后,患者通常接受脑电图/QEEG测试和计算机认知测试(NeuroTrax, Inc.)。随后,患者接受了大约10次NFB治疗,频率为每周一次或两次,有时是每天。然而,少数患者接受更多的NFB治疗,如果他们在10个疗程后改善,并希望继续治疗,以进一步减少他们的症状。 After 10 NFB sessions, follow up NeuroTrax cognitive testing was conducted in order to see if any cognitive improvement was noted. At the same time, a follow up EEG/QEEG was completed and compared to pre-NFB testing in order to see if any correction of previously identified QEEG abnormalities was found. Additionally, patient subjective response (if any improvement was noted) to NFB was recorded.

Deymed Truscan 32 (Deymed Diagnostic, Payette, ID)脑电图设备与Neuroguide QEEG/NFB (Applied Neuroscience, Inc.)软件相结合。NFB协议包括表面和LORETA (NF1/ NF2)反馈,在交替协议中,专注于症状清单,包括:注意力、集中问题、执行功能问题和短期记忆、头痛、抑郁和焦虑。商用计算机神经认知测试电池用于大多数患者的初始和随访评估(NeuroTrax Corp, Bellaire, TX)。Neurotrax公司的认知测试是一种计算机化的神经心理学评估患者与年龄和教育程度匹配的健康对照组进行比较平均为100,标准差为15。QEEG分析使用市售的Neuroguide软件(Applied Neuroscience, Inc.)和之前记录的19通道数字脑电图完成。

在之前使用Deymed, Truscan 32, (Deymed Diagnostic, Payette, ID)记录脑电图后,选择约1-3分钟无伪眼闭眼脑电图片段,并进行进一步的QEEG分析。NFB疗法包括每周(或每天)一次或两次使用听觉和/或视觉反馈的30分钟疗程。

为了定位头皮脑电图活动的皮层深部来源,采用低分辨率电磁断层扫描分析(LORETA)[15]。

结果

67例确诊为TBI之前的研究对象。出的67例,59(88%)患者报告十NFB会话中他们的症状主观改善。然而,这些患者大多注意到NFB治疗前三届会议中他们的症状改善。出的67例患者中,发现54(80%)患者先前已经确定QEEG异常十NFB会话中的客观改善。在TBI患者中经常识别初始QEEG异常包括过度增量和/或在额叶和颞区THETA功率,增加的额骨和枕骨测试功率以及高血糖或低相干。只有三个谁完成NFB的10次例(4%)出67具有其症状没有经历过改进,并没有自己先前确定QEEG异常的改善。45例患者(共67例),能够完整的售前,电脑认知测试后NFB。其他TBI患者报告没有任何认知问题或没有完成随访后10次NFB会议认知测试。出的45例患者中,发现34(76%)患者对全球认知得分Neurotrax的(GCS),Inc.的测试至少3个点的改善。三十(30)例(67%)的45表现出对认知测试(至少3个点以上)和QEEG的目标改进的改进,也报道10 NFB会话中主观改善。 A few representative cases will be discussed in more detail in order to illustrate results of NFB therapy.

情况1

一个17岁的男性,有两次轻微脑震荡的病史(最后一次是2年前),并且可能有重叠的注意力缺陷障碍,他去会诊。这名患者和他的母亲从亚特兰大来考虑NFB,因为他的高中表现不佳,可能有重叠抑郁症和行为问题。他最初的计算机化认知测试(NeuroTrax)显示低于预期(预期得分-100),整体认知得分(GCS)-90.9(表1),记忆力得分为89.3,执行功能得分为85.6。在开始Z-score LORETA NFB后,他的认知(感觉更敏锐)和情绪改善被注意到。10次NFB治疗后,认知评分有显著改善(GCS-101.5)。额外的10次(总共20次)NFB使他的GCS达到108.8,几乎比第一次测试高18分。最初的QEEG显示额颞θ波功率升高,额α波和β波功率也升高(图1a)。额颞θ波功率升高可能见于包括ADD在内的认知障碍患者。额α波升高常见于抑郁症患者。患有焦虑症的患者可能会遇到额叶β高。此外,振幅不对称,相干和相位滞后的异常也被注意到。额外的TBI判别分析显示TBI概率指数为97.5%,TBI严重指数为5.23,证实了先前脑震荡的证据。 LORETA imaging showed electrical dysregulation of the anterior cingulate and right temporal region-including several Brodmann’s areas (BA): BA 20, 24 and 37 (Figures 1 B and 1C).

除了认知和行为方面的改善外,之前发现的QEEG异常也得到了纠正(图2)。

案例2.

这是一位33岁的女性,她在MVA(2.5年前)后在我的办公室接受了评估,有健忘(记名字的问题)、找词困难、抑郁和经常性头痛的症状。追尾后症状开始,可能有短暂的意识丧失(LOC)。她的工作包括正常的大脑核磁共振成像。Patient是前足球运动员,曾代表美国女足国家队。她最初的QEEG图显示枕部β能量增加,颞三角洲和θ能量增加。此外,还发现多重相干性(低相干性)异常(图3A)。

LORETA成像显示几个布洛德曼的区(BA)电调节异常在右颞叶包括BA 21,22和41(图3B)。计算机化NeuroTrax检测证实她现有的认知问题,不是在记忆力,注意力和语言功能和GCS-83.9(表2)预期的分数低。

在完成第一个疗程的NFB治疗(10个疗程)后,患者报告她的症状明显改善,包括头痛频率和强度降低。重复的QEEG显示颞三角洲和θ波功率降低,枕部β过度表达(图4)。后续认知测试显示她的记忆、注意力和语言功能有所改善(表2)。在几个月期间共完成了39届会议。

表1:17岁有脑震荡和ADD病史。NeuroTrax计算机化认知测试在NFB开始前(左起第一列)和完成10和20个NFB疗程后(第二和第三列)完成。

图1:17岁,有脑震荡和重叠ADD和行为问题- QEEG显示前额和颞叶theta和alpha能量升高(红色部分),额叶β能量和右侧颞叶delta能量升高。绿色表示绝对功率和相对功率在一个标准差内,黄色表示两个标准差内,红色表示三个标准差内。

图1 B和C:有脑震荡病史的17岁男性LORETA,右侧颞叶的add -电失调区为红色(B),前扣带回为蓝色(C)。

图2:17岁,有脑震荡和重叠ADD和行为问题-跟踪QEEG(10次NFB治疗后)显示先前升高的额颞θ和α能量有所改善(红色部分),额β能量和右颞三角能量有所增加。绿色表示绝对功率和相对功率在一个标准差内,黄色表示两个标准差内,红色表示三个标准差内。

表2:33岁女性,既往脑震荡。NeuroTrax计算机化认知测试在NFB开始前(左立柱)和完成10个疗程后(右立柱)完成。红色表示较低的认知溃疡。

案例3.

这是一名63岁的男性他在被车撞伤一个月后出现在我的办公室。他是一个行人,在街上走的时候被击中,左膝受伤,持续了很短的LOC。到我办公室就诊时,他说他经常头痛,情绪低落,健忘,还有睡眠问题。NFB启动前的QEEG显示额叶和颞叶三角波和θ波功率显著增加(图5)和相干性异常(高相干性)。额外的TBI判别分析证实了脑震荡后综合征的诊断(图6)。nfb前神经trax测试显示,GCS-74.4测试的大多数区域的认知评分较低。

经过10个疗程的NFB治疗后,他的症状有了明显的改善。此外,QEEG随访显示先前发现的脑图异常得到纠正(图7)。

10个NFB疗程后重复进行NeuroTrax测试,认知测试特别是记忆测试有显著改善(表3),改善超过22点。

图3:33岁的女性与现有MTBI和随后的头痛和认知问题 - QEEG显示出升高以及增加的枕骨测试功率的时间Δ功率(红色)和相干性abnormalities.Green彩色显示绝对和相对功率的一个标准差之内(SD),黄色两个标准差之内和三个SD内的红色。

图3 B:33岁女性,有mTBI病史,红色显示右侧颞叶电异常区。

案例4.

这是一位55岁的男性惩教官他一年前被一名囚犯袭击后来过我的诊所。在袭击过程中,他的面部和头部受了多处实弹伤。此外,其他身体部位需要多次手术,包括颈椎手术和四肢矫形手术。他的症状包括头痛和伴有认知问题的抑郁。他还被诊断患有创伤后应激障碍。脑CT、MRI检查正常。最初的脑图显示额叶和颞叶三角波和θ波功率增加(图8)。在NFB启动前,QEEG显示额叶和颞叶三角波和θ波功率增加和相干异常(高相干)。额外的TBI判别分析证实了脑震荡后综合征的诊断(图9)。nfb前神经trax测试显示认知评分较低,特别是在注意和执行功能(表4)和信息处理速度(IPS性能太低,无法确定)。10次NFB治疗后,除了主观改善外,IPS显著增加(表5)和注意(IPS仍然较低,但高于最低评分阈值)。最终,WC批准该患者进行额外的NFB治疗,共完成了70次治疗。

图4:33岁女性,既往mTBI和随后的头痛和认知问题- 10次NFB后的QEEG显示枕β功率(红色)和颞三角和θ功率增加的改善。绿色表示绝对功率和相对功率在一个标准差内,黄色表示两个标准差内,红色表示三个标准差内。

表3:63岁男性,既往脑震荡。NeuroTrax计算机化认知测试在NFB开始前(左立柱)和完成10个疗程后(右立柱)完成。红色表示认知分数异常低。

在两年的随访中,他的GCS的NeuroTrax测试没有改变。然而,他的认知得分显示在注意力方面有轻微改善,而在IPS方面有更多的改善(表5)。总的来说,该患者的表现在受伤后1年开始接受NFB治疗后得到了很大提高。

信息处理速度-太低,无法确定。

案例5.

这是一个19岁的男性音乐家,他在我的办公室被看到有头部受伤的历史时打曲棍球(1年前)。没有LOC的报道,但患者在受伤期间出现头晕。脑MRI检查正常。从那时起,他经常报告头痛、抑郁、记忆力和多任务问题。NFB启动前的QEEG显示额枕β功率显著增加(图11)轻度相干和LORETA(图12)异常(高相干)。NFB前的NeuroTrax测试显示,包括记忆、执行功能和IPS在内的许多领域的认知评分较低(表6)。10次NFB后的QEEG显示,先前发现的过度β功率有所改善(图13),以及LORETA异常。除了主观改善外,后续的NeuroTrax测试也显示了认知评分的正常化(注意力除外)。

图5:63岁男性,有mTBI病史,随后出现头痛和认知问题——NFB启动前的QEEG显示额叶和颞叶三角波和θ波功率显著增加,以及相干性异常(超相干性)。绿色表示绝对功率和相对功率在一个标准差内,黄色表示两个标准差内,红色表示三个标准差内。

表4:55岁男性,有脑震荡病史。在NFB开始前完成NeuroTrax计算机认知测试。红色表示认知分数异常低。

案例6.

这是一名21岁的女大学生她在我的办公室接受了评估在严重的脑外伤后她在三年前的MVA中持续了下来。病人在昏迷中被发现,需要在重症监护室长期住院,随后在康复设施。她最初的脑成像(大脑CT)显示左侧额叶和左侧颞叶出血。她随后的主要症状包括头痛、抑郁、焦虑和残余认知问题。脑图分析显示(图14)额叶和颞叶三角波和θ波功率、枕叶β波功率和超相干性增加的证据。最初的NeuroTrax测试显示,记忆评分为66.8(表7)。经过10次NFB治疗后,患者报告其抑郁/焦虑、头痛和认知能力等症状有所改善。重复认知测试显示其记忆评分正常(表7)。

图6:63岁男性,既往mTBI和随后的头痛和认知问题- TBI鉴别分析证实诊断为脑震荡后综合征。

图7:63岁男性,既往mTBI和随后的头痛和认知问题- 10次NFB后的QEEG显示先前发现的异常改善。绿色表示绝对功率和相对功率在一个标准差内,黄色表示两个标准差内,红色表示三个标准差内。

图8:55岁男性,有mTBI病史,随后出现头痛和认知问题——NFB启动前的QEEG显示额叶和颞叶三角波和θ波功率显著增加,以及相干性异常(超相干性)。绿色表示绝对功率和相对功率在一个标准差内,黄色表示两个标准差内,红色表示三个标准差内。

表5:55岁男性,有脑震荡病史。NeuroTrax计算机化认知测试在10次NFB治疗后(左立柱)和2年后(右立柱)完成。红色值表示认知得分异常低。

表6:19岁男性,既往脑震荡。NeuroTrax计算机化认知测试在NFB治疗前(左立柱)和10个NFB治疗后(右立柱)完成。红色为NFB治疗前记录的认知异常低评分。

图9:55岁的男性与之前MTBI和随后的头痛和认知问题 - 与TBI判别分析证实后震荡综合征的诊断。

10次NFB后的QEEG显示先前发现的异常有所改善(表15)。

讨论

所选6例患者包括2例确诊为需住院治疗的严重脑外伤患者和4例mTBI患者。其中一名患者在受伤后一个月内就诊,但其余患者在创伤后三年才到我的办公室进行评估。只有一名被诊断为最严重创伤性脑损伤的患者出现了异常的脑成像(在损伤后不久进行评估)。其余患者的CT或MRI正常,尽管定量脑电图分析能够证实先前的诊断为创伤性脑损伤。在我们之前的一篇论文中,我们已经报道了QEEG在诊断轻度创伤性脑损伤(mTBI)[16]中的临床应用价值。

绝大多数患者(88%)报告称,在10次NFB治疗后,tbi相关症状显著改善,许多患者仅在1-3次治疗后声带改善。通过计算机认知测试,他们中的许多人也被发现有客观的认知改善。此外,这种类型的NFB康复治疗能够改善在最初的NFB前评估中发现的大多数TBI患者的QEEG异常。最有趣的是,接受NFB治疗的患者来自历史上最“耐药”的治疗组,包括WC和汽车损伤病例。正如我们所知,在这些情况下,许多患者由于预期补偿(二次获益)与他们可能的永久性残疾有关,临床改善的可能性较小。因此,这种疗法可能会成为许多保险公司的兴趣,因为它可能被证明是非常划算的。此外,LORETA Z-score NFB似乎在各种创伤性脑损伤病例中都是有效的,无论治疗开始的时间(损伤后少于或超过一年)和创伤性脑损伤的严重程度(轻微vs严重)。

图10:53岁男性,既往mTBI和随后的头痛和认知问题- 10次NFB后的QEEG显示先前发现的异常改善。绿色表示绝对功率和相对功率在一个标准差内,黄色表示两个标准差内,红色表示三个标准差内。

图11:19岁男性,既往mTBI和随后的头痛和认知问题- NFB启动前的QEEG显示额枕β能量显著增加和轻度相干性异常(超相干)。绿色表示绝对功率和相对功率在一个标准差内,黄色表示两个标准差内,红色表示三个标准差内。

图12 A、B:有脑震荡病史的19岁男性LORETA显示左侧颞叶(BA- 38)电失调区域为红色(A),前扣带(BA-32)为蓝色(B)。

图13:19岁男性,既往mTBI和随后的头痛和认知问题- 10次NFB后的QEEG显示先前发现的β能量异常改善。绿色表示绝对功率和相对功率在一个标准差内,黄色表示两个标准差内,红色表示三个标准差内。

本研究的一个可能的缺点是缺少更大的对照组来与实验性NFB治疗进行比较。这是由于缺乏适当的资金,但我们希望在未来我们也能进行一项对照研究。然而,有一些额外的发现证实了NFB治疗的有效性。其中一个事实是,有一名在我们办公室就诊但没有接受NFB治疗的TBI患者在重复的计算机认知测试中也没有改善(NFB前的GCS为69.1,重复评分为69.8)。该患者可能至少部分地被认为是该治疗的对照组之一。两个病人出现在我办公室由于先前mTBI但当时正常的计算机认知测试随后出现在我办公室由于mTBI第二损伤症状和显示显著恶化的认知测试(第一个病人- gc - 99之前第二次受伤和gc - 70之后第二个受伤;第二例患者第二次损伤前GCS-93,第二次损伤后GCS-73)。还有一小部分患者,他们在主观上或客观上对NFB治疗没有反应,或者在治疗结束后,在NeuroTrax测试中没有发现改善。此外,NeuroTrax的制造商已经广泛测试了该系统的可靠性。为了减少学习过程中的学习,开发了三种不同形式的NeuroTrax认知测试,它们具有相同的心理测量特性,但项目不同。 Equivalence of three alternative forms was demonstrated to have acceptable test-retest reliability coefficients as well as alternative form reliability coefficients.

图14:21岁男性,既往有严重创伤性脑损伤,随后出现头痛和认知问题——NFB启动前的QEEG显示额叶和颞叶δ和θ以及枕叶β能量和相干性异常(高相干性)显著增加。绿色表示绝对功率和相对功率在一个标准差内,黄色表示两个标准差内,红色表示三个标准差内。

表7:21岁女性,有严重脑外伤病史。NeuroTrax计算机化认知测试完成于NFB治疗前(左纵柱)和10次NFB治疗后(右纵柱)-见下面NFB治疗前低记忆评分。

图15:21岁男性,既往有严重创伤性脑损伤,随后出现头痛和认知问题——10次NFB后的QEEG显示先前发现的异常有所改善。绿色表示绝对功率和相对功率在一个标准差内,黄色表示两个标准差内,红色表示三个标准差内。

这项研究的初步结果在国际神经反馈与研究学会(ISNR) 2014年会议上发表,随后以[17]的摘要形式发表。总之,这些治疗结果非常令人鼓舞,在未来,一项更大的安慰剂对照研究可能有助于进一步证明这种类型的NFB在创伤性脑损伤患者治疗中的有效性。

参考文献
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Aritcle类型:研究文章

引用:Koberda JL (2015) LORETA Z-score神经反馈对创伤性脑损伤患者康复效果的影响。J Neurol Neurobiol 1(4): doi http://dx.doi.org/10.16966/2379- 7150.113

版权:©2015 Koberda JL。这是一篇开放获取的文章,在知识共享署名许可协议的条款下发布,该协议允许在任何媒体上无限制地使用、发布和复制,前提是注明原作者和来源。

出版的历史:

  • 收到日期:2015年8月27日

  • 接受日期:2015年9月7日

  • 发表日期:2015年9月10日