Distinct Neurophysiological Patterns Associated with Differentiated levels of Antisocial Behavior, Callous-Unemotional traits, and Anxiety: Τhe Effectiveness of Heart Rate Variability (HRV) Biofeedback Training with Video Games

Abstract

Θεωρητικό Υπόβαθρο: Διαφορετικά επίπεδα Αντικοινωνικής Συμπεριφοράς (ΑΣ), Χαρακτηριστικών Σκληρότητας (ΧΣ), άγχους και η συννοσυρότητά τους έχουν συσχετιστεί με ελλείψεις ως προς τις επιτελικές δεξιότητες και τη συναισθηματική από-ρύθμιση. Προηγούμενες έρευνες ανέδειξαν τη σύνδεση της ΑΣ και των ΧΣ με τη δυσκολία στη λήψη αποφάσεων, την αναστολή συμπεριφοράς καθώς και τη μειωμένη αντίδραση σε στρεσογόνα ερεθίσματα. H συννοσυρότητα αυτών των στοιχείων με το άγχος συνδέεται με μια πιο γενικευμένη επιτελική δυσλειτουργία και συναισθηματική από-ρύθμιση. Παρά την πληθώρα ερευνών, δεν είναι ξεκάθαροι οι μηχανισμοί που οδηγούν στην ανάπτυξη της αντικοινωνικής συμπεριφοράς και της συννοσυρότητας της με ΧΣ και άγχος. Σημειώνεται ότι λόγω της ετερογένειας της ΑΣ, οι παραδοσιακές συμπεριφορικές θεραπείες παρουσιάζονται να έχουν μειωμένη αποτελεσματικότητα. Ένας τρόπος για αντιμετώπιση των θεραπευτικών αναγκών, είναι η ανάπτυξη και η εφαρμογή της καινοτόμου θεραπείας Βιονάδρασης με τη χρήση βιντεοπαιχνιδιών, η οποία βελτιώνει τις δυσλειτουργικές νευρο-φυσιολογικές αντιδράσεις. Στόχοι: Η παρούσα έρευνα εξετάζει εάν οι ετερογενείς ομάδες νεαρών ενηλίκων που επιλέγηκαν με βάση τα διαφορετικά επίπεδα στην ΑΣ, τα ΧΣ και το άγχος, τα οποία αξιολογήθηκαν κατά την εφηβεία, διαφέρουν ως προς τις επιτελικές δεξιότητες και την συναισθηματική ρύθμιση, όπως φαίνεται από την διακύμανση του καρδιακού παλμού. Επιπλέον, μελετά για πρώτη φορά την αποτελεσματικότητα της Βιονάδρασης συνδυαστικά με τη χρήση των βιντεοπαιχνιδιών “Zukor’s Drive”, ως προς την βελτίωση των φυσιολογικών αντιδράσεων (π.χ. εφίδρωσης, χαμηλής και υψηλής συχνότητας διακύμανσης καρδιακού παλμού) σε νεαρούς ενήλικές με διαφοροποιημένα επίπεδα ΑΣ, ΧΣ και άγχους. Μεθοδολογία: Εκατόν σαράντα οκτώ νεαροί ενήλικες συμμετείχαν στην παρούσα έρευνα. Από αυτούς, οι 93 (53% γυναίκες, M.Ο ηλικίας = 20.83 χρονών, ΤΑ = 1.93) επιλέχθηκαν από μεγάλο δείγμα (n = 1504, 44. 5% γυναίκες , M.Ο ηλικίας = 14.33 χρονών, ΤΑ = 1.04) που είχαν αξιολογηθεί στην εφηβεία. Επιπλέον, 53 άτομα με 1 Τυπική Απόκλιση υψηλότερη από το Μέσο Όρο στην ΑΣ, ΧΣ και άγχους, στρατολογήθηκαν για την έρευνα από την Πανεπιστημιακή Κοινότητα από μεγαλύτερο δείγμα 200 ατόμων (Μ.Ο ηλικίας =20.18, ΤΑ = 2.39, 50.7% γυναίκες). Στην πειραματική διαδικασία συμμετείχαν 128 νεαροί ενήλικες, όπου τους χορηγήθηκαν μια σειρά από γνωστικά έργα και έργα που προκαλούσαν άγχος (π.χ. αρνητικές εικόνες/σενάρια, Stroop, Μαθηματική δοκιμασία), και εξέταζαν επιτελικές ικανότητες, συναισθηματική ρύθμιση και φυσιολογικές αντιδράσεις (π.χ. εφίδρωσης, χαμηλής και υψηλής συχνότητας διακύμανσης καρδιακού παλμού) σε στρεσογόνες καταστάσεις. Για την αποτελεσματικότητα της Βιονάδρασης, οι φυσιολογικές αντιδράσεις εξετάστηκαν πριν και αμέσως μετά τη θεραπεία. Aποτελέσματα: Άτομα με υψηλότερα επίπεδα ΧΣ παρουσιάζουν φτωχότερη ικανότητα στη λήψη αποφάσεων, μειωμένη γνωστική ευελιξία και αναστολή συμπεριφοράς από άτομα με ΑΣ, χωρίς ΧΣ, ανεξαρτήτως επιπέδου άγχους. Επιπλέον, νεαροί ενήλικες με συννοσυρότητα ΑΣ, ΧΣ και άγχους παρουσίασαν αυξημένα επίπεδα υψηλής συχνότητας καρδιακού παλμού σε κατάσταση ηρεμίας. Στον αντίποδα, αυξημένα επίπεδα υψηλής συχνότητας καρδιακού παλμού και μειωμένα επίπεδα χαμηλής/υψηλής συχνότητας καρδιακού παλμού διαφάνηκαν μόνο σε άτομα με ΑΣ και άγχος. Η Βιονάδραση με τη χρήση των βιντεοπαιχνιδιών “Zukor’s Drive” φαίνεται να είναι αποτελεσματική μέθοδος για τη βελτίωση της συναισθηματικής ρύθμισης σε στρεσογόνα ερεθίσματα, μέσω αύξησης των επιπέδων εφίδρωσης για τα άτομα με ΑΣ και ΧΣ και μείωση της χαμηλής/υψηλής συχνότητας διακύμανσης καρδιακού παλμού σε άτομα με συννοσυρότητα ΑΣ, ΧΣ και άγχους. Συζήτηση: Η παρούσα έρευνα υπογραμμίζει την ετερογένεια μεταξύ των ατόμων με αντικοινωνική συμπεριφορά, όπως αυτό διαφαίνεται από τους διαφοροποιημένους γνωστικό-φυσιολογικούς μηχανισμούς, σχετιζόμενους με δυσλειτουργίες στις επιτελικές δεξιότητες και τη συναισθηματική από-ρύθμιση. Σε θεραπευτικό επίπεδο, τα υπάρχοντα ευρήματα υποστηρίζουν την κλινική χρησιμότητα της Βιονάδρασης με τη χρήση παιχνιδιών σε ετερογενής πληθυσμούς της αντικοινωνικής συμπεριφοράς. Επιπρόσθετα, πληροφορούν μελλοντικές προσπάθειες για δημιουργία εναλλακτικών παρεμβάσεων οι οποίες θα βελτιώσουν τις επιτελικές λειτουργίες και τις δεξιότητες συναισθηματικής ρύθμισης σε άτομα με αντικοινωνική συμπεριφορά και άλλες συναισθηματικές και συμπεριφορικές δυσκολίες.

Background: Differentiated levels of Antisocial Behavior (AB), Callous-Unemotional (CU) traits, anxiety, and their comorbidity are associated with distinct patterns of Executive Functioning (EF) deficits and emotional dysregulation. Prior work found that AB and CU-traits are related to diminished reactivity to stress and poor decision making and disinhibition. On the other hand, AB and its comorbidity with anxiety are associated with general EF dysfunction and emotional dysregulation towards stressors. However, the underlined mechanisms to manifest antisocial behavior with co-occurring psychopathologies remain unclear. Due to this heterogeneity among antisocial behavior, the traditional behavioral interventions are less responsive to this population. One way to fill this therapeutic gap is the application of novel Heart Rate Variability (HRV) Biofeedback training using video games that directly target impaired autonomic responses. Objectives: The current study investigates whether heterogeneous groups of young adults recruited based on varying longitudinal scores of AB, CU-traits, and anxiety assessed during adolescence differ on emotional regulation as indicated by HRV measures and EF skills. In addition, this study examines for the first time the effectiveness of HRV Biofeedback training using Zukor’s Drive game on altering physiological responses such as Skin Conductance and Low Frequency and High-Frequency HRV (LF/HF HRV) ratio in individuals with differentiated levels of AB, CU-traits, anxiety and their comorbidity. Methods: 148 participants took part in the current study. The ninety-three participants (53% females, Mage = 20.83, SD = 1.93) were selected from a large screening sample (n = 1504, 44.5% females, Mage 14.33, SD = 1.04) collected during adolescence. The additional 53 participants were recruited from the University Campus and were selected from a larger sample of 200 students (Mage = 20.18, SD = 2.39, 50.7% females) who scored 1 SD above in the scales of AB, CU-traits, and anxiety. However, during the experimental 128 participants were administered a series of cognitive tasks and stress induction tasks (using aversive pictures/scripts, Stroop task, Math task) assessing EF skills and affective regulatory and physiological responses (i.e., Skin Conductance, High-Frequency HRV, Low-Frequency HRV, and LF/HF ratio) towards stressors. For the HRV Biofeedback training effectiveness, physiological responses towards stressors were examined before and immediately after the intervention. Results: Findings showed that individuals with higher levels of CU-traits had poorer decision making, weaker cognitive flexibility, and disinhibition than individuals with AB without CU-traits, regardless of anxiety levels. On the other hand, young adults with comorbid AB, anxiety, and CU-traits presented higher High Frequency (HF) HRV at rest. In contrast, higher HF HRV and diminished LF/HF ratio towards stressful pictures were noticed for individuals high on AB and anxiety. Finally, HRV Biofeedback training using Zukor’s Drive games was found to be effective in increasing SC for individuals high on antisocial behavior and CU-traits. Further, HRV Biofeedback training successfully reduced LF/HF ratio in response to stress among individuals with comorbid AB, CU-traits, and anxiety, resulting in improved emotional regulation. Discussion: This study highlights the remarkable heterogeneity within antisocial behavior through differentiated neurophysiological mechanisms regarding EF dysfunction and emotional dysregulation. Therapeutically, these findings provide evidence for the clinical potential in enhancing emotional regulation using HRV Biofeedback training with video games in heterogenous antisocial populations. Additionally, they inform future efforts on identifying innovative interventions for improving EF and emotional regulatory skills in individuals with AB and co-occurring CU-traits and anxiety.