An exploration of attentional and neural patterns during emotional processing: Combining attention modification training with continuous Theta Burst Stimulation

Abstract

Εισαγωγή: Το άγχος και η αντικοινωνική συμπεριφορά χαρακτηρίζονται από ελλείματα προσοχής και δυσλειτουργίες εγκεφαλικής δραστηριότητας στην επεξεργασία των συναισθημάτων. Τεχνικές διακρανιακής μαγνητικής διέγερσης, όπως η συνεχής διέγερσης έκρηξης θήτα (cTBS), στην περιοχή του ραχιαίου πλάγιου προμετωπιαίου φλοιού (DLPFC) έχουν συσχετιστεί με βελτίωση των συμπτωμάτων άγχους και της επεξεργασίας των συναισθημάτων. Λόγω της ετερογένειας του άγχους και των αντικοινωνικών χαρακτηριστικών υπάρχει μεγάλη ανάγκη για ανάπτυξη αποτελεσματικών θεραπευτικών προγραμμάτων. Για την αντιμετώπιση αυτού του ζητήματος τέθηκαν τρεις στόχοι: 1) Διερεύνηση της προκατάληψης της προσοχής και της κατανομής του βλέμματος κατά την παρουσίαση συναισθηματικών εκφράσεων του προσώπου, 2) Εξέταση της εγκεφαλικής ενεργοποίησης κατά τη διάρκεια συναισθηματικών σεναρίων σε άτομα με διαφοροποιημένα επίπεδα άγχους και αντικοινωνικής συμπεριφοράς και 3) Αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας της εκπαίδευσης για τροποποίηση της προσοχής (ΑΜΤ) σε συνδυασμό με cTBS στην περιοχή του DPLFC κατά την επεξεργασία συναισθημάτων σε άτομα με άγχος. Μεθοδολογία: Συμμετέχοντες από το πανεπιστήμιο και την κοινότητα στρατολογήθηκαν για την πρώτη (N=210, Μ.Ο ηλικίας = 21.07, Τ.Α = 2.02, άνδρες 46.7%) και δεύτερη μελέτη (N=212, M.Ο ηλικίας = 21.08, Τ.Α = 2.02, άνδρες 46.7%). Τα επίπεδα του άγχους και της Αντικοινωνικής Διαταραχής της Προσωπικότητας (ΑΔΠ) εξετάστηκαν χρησιμοποιώντας το ερωτηματολόγιο Adult Self-Report Inventory-4. Στην πρώτη μελέτη, οι συμμετέχοντες ολοκλήρωσαν ένα έργο προσοχής (dot-probe task) όπου παρουσιάζονταν συναισθηματικές εκφράσεις προσώπου και έγινε καταγραφή των χρόνων αντίδρασης και των κινήσεων του βλέμματος. Στη δεύτερη μελέτη, η δραστηριότητα του μετωπιαίου φλοιού καταγράφθηκε χρησιμοποιώντας εγγύς υπέρυθρη φασματοσκοπία (fNIRS) κατά τη διάρκεια συναισθηματικών σεναρίων. Στην τρίτη μελέτη, 89 συμμετέχοντες (M.O ηλικίας =21.29, Τ.Α=2.06, 50.56 % γυναίκες) με διαφορετικά επίπεδα άγχους κατανεμήθηκαν τυχαία στις ακόλουθες ομάδες θεραπείας (i) cTBS και AMT, (ii) cTBS και AMT ελέγχου, και (iii) ψευδές cTBS και AMT. Πραγματοποιήθηκαν οκτώ διαδοχικές συνεδρίες σε διάστημα 2 εβδομάδων. Σε κάθε συνάντηση αρχικά γινόταν 40 δευτερόλεπτα cTBS στην περιοχή του δεξιού DLPFC και στη συνέχεια οι συμμετέχοντες πραγματοποιούσαν στον ηλεκτρονικό υπολογιστή τη θεραπεία AMT. Η ίδια διαδικασία αξιολόγησης που χρησιμοποιήθηκε στη πρώτη μελέτη επαναλήφθηκε μετά την ολοκλήρωση της θεραπείας. Αποτελέσματα: Η πρώτη μελέτη συσχέτισε τη ΑΔΠ με μειωμένη ακούσια κατανομή του βλέμματος προς τα μάτια συναισθηματικών προσώπων, όπως μετρήθηκε από τις αρχικές κινήσεις των ματιών. Δεν βρέθηκαν άλλες συσχετίσεις μεταξύ της μεροληψίας της προσοχής με το άγχος και την αντικοινωνική συμπεριφορά. Η δεύτερη μελέτη έδειξε ότι τα άτομα με υψηλότερα επίπεδα ΑΔΠ εμφάνισαν αυξημένη εγκεφαλική ενεργοποίηση σε σύγκριση με άτομα με χαμηλά επίπεδα ΑΔΠ κατά τη διάρκεια λυπητερών και χαρούμενων συναισθηματικών σεναρίων στον αριστερό προμετωπιαίο φλοιό. Το ίδιο αποτέλεσμα ήταν σχεδόν στατιστικά σημαντικό και στο δεξί ημισφαίριο. Όσον αφορά το άγχος, βρέθηκε μια τάση για αυξημένη εγκεφαλική ενεργοποίηση στο δεξιό προμετωπιαίο φλοιό, αλλά δεν ήταν στατιστικά σημαντικό αποτέλεσμα. Τα ευρήματα της τρίτης μελέτης έδειξαν ότι η θεραπεία cTBS σε συνδυασμό με τη εκπαίδευση AMT δεν υπερίσχυσε της ομάδας ψευδές cTBS και AMT στη μείωση των συμπτωμάτων άγχους. Επίσης, άτομα στην ομάδα cTBS και AMT εμφάνισαν αυξημένη προκατάληψη προσοχής σε θετικά ερεθίσματα και αυξημένη κίνηση των ματιών στο χαμόγελο των συναισθηματικών προσώπων. Αυτό το εύρημα εντοπίστηκε κυρίως σε άτομα με αυξημένο άγχος. Συζήτηση: Τα αποτελέσματα της έρευνας τονίζουν την ετερογένεια της ΑΔΠ και ότι η αντικοινωνική συμπεριφορά μπορεί να εμφανιστεί λόγω συναισθηματικής υπερδιέγερσης ή μειωμένης προσοχής σε συναισθηματικά ερεθίσματα. Τα αποτελέσματα της θεραπείας έχουν σημαντικές εφαρμογές για την αποτελεσματικότητα της AMT στη μείωση των συμπτωμάτων άγχους και του συνδυασμού cTBS και AMT στον έλεγχο της προσοχής προς θετικά ερεθίσματα. Τα ευρήματα ενθαρρύνουν μελλοντικές θεραπείες να συνδυάσουν νευρολογικές τεχνικές και παρεμβάσεις προσοχής που βασίζονται στα ατομικά χαρακτηριστικά του ασθενή.

Introduction: Attentional and neural deficits during emotion processing are observed in many clinical conditions and could be the common feature of anxiety and antisocial traits. Neurostimulation techniques, such as continuous theta-burst stimulation (cTBS), over the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) have been associated with improvements in anxiety symptoms and emotion processing. The study had three main objectives: 1) Exploration of attention bias and eye-gaze allocation during the presentation of affective facial expressions, 2) Examination of brain activation associated with emotional imagery among individuals differentiated on anxiety and antisocial traits, and 3) Evaluation of the effectiveness of AMT combined with cTBS over the right DPLFC on emotion processing in anxious individuals. Methods: For the first (N=210, Mage = 21.07, SD = 2.02, males 46,7%) and the second study (N=212, Mage = 21.08, SD = 2.02, males 46,7%), participants were recruited from a large community and college sample. Anxiety and Antisocial Personality Disorder (APD) levels were examined using the Adult Self-Report Inventory-4. In the first study, participants completed a visual dot-probe task with facial expressions while response times and eye gaze metrics were recorded using eye-tracker technology. The second study recorded prefrontal activity using functional near-infrared spectroscopy during emotional scripts. In the third study, 89 participants (Mage=21.29, SD=2.06, 50.56 % females) with different anxiety levels were randomly assigned to the following treatment groups (i) cTBS and AMT, (ii) cTBS and control AMT, and (iii) sham cTBS and AMT. A 40s-cTBS session over the right DLPFC was administrated at the beginning of each session, and then participants completed a computer-based AMT. The treatment had eight consecutive sessions over a 2-week period. After treatment, the same evaluation as study one was followed. Results: The first study indicated the association of APD with reduced involuntary gaze allocation towards the eyes of emotional faces as measured by their initial fixations. No other attention bias associations were found with anxiety and antisocial traits. The second study suggested that individuals with higher levels of APD showed higher hemoglobin activation in the left prefrontal cortex compared to individuals with low APD levels during sad and happy emotional scripts. The same interaction approached significance in the right hemisphere. Concerning anxiety, a tendency towards elevated activation in the right PFC was found, but it did not reach statistical significance. Findings in the third study suggested that cTBS combined with AMT treatment was not superior to sham cTBS and AMT on reducing self-reported anxiety symptoms. Also, cTBS and AMT groups showed increased attention bias to positive stimuli and increased gaze fixation in the mouth region of happy facial expressions, which was mainly evident among anxious participants. Discussion: These results highlight the heterogeneity of APD and that antisocial behavior may occur due to reduced attention to emotional cues or emotional hyperactivity. Treatment results provide promising evidence for the effectiveness of AMT in reducing anxiety symptoms and suggest that inhibitory stimulation over the right DPLC combined with AMT can influence emotion processing in anxiety and may help target neural responses associated with mood and attentional control towards positive stimuli. Present findings allow future treatments to use combined neurological and attentional interventions informed by individual's characteristics.