Gaze-based注意调整虚拟现实训练成人注意缺陷/多动障碍

背景

注意缺陷多动症(ADHD)的特点是大量的个人间的异质性,挑战系统的评估和治疗。考虑混合证据从先前neurofeedback研究,我们提出一种新颖的检测信号反馈系统,依赖于凝视行为注意力不集中在执行一个神经心理学关注任务的虚拟会议室。更具体地说,一个视听反馈给当参与者避免他们的目光从给定的任务。

方法

十八岁成人多动症和18名健康对照组进行了连续性能任务(CPT)在虚拟现实三个平衡条件,要么gaze-based反馈,虚假的反馈,或没有提供反馈。在所有条件下,高和低的阶段虚拟分心交替。CPT错误和反应时间,目光停顿时间的比例(例如,任务集中或分散注意力),扫视特点、脑电图θ/β比率,头部动作和经验取样的ADHD症状进行了分析。

结果

而患者与健康对照组可以歧视,他们显示更多的疏忽错误,更高的反应时间,提高distraction-related停顿时间,和更多的头部动作,没有立即的反馈改进任务的性能。也表明,虚假的反馈相当与患者的症状加重。

结论

我们的发现表明足够的适用性和特异性整体ADHD症状评估。关于反馈,一个单一会话训练不足以达到学习效果的基础上,提出元认知策略。未来的纵向,multi-session试验应该确切的治疗效果gaze-based虚拟现实关注培训多动症。

试验注册

drks.de(标识符:DRKS00022370)。

估计患病率为5% (1,2),注意缺陷多动症(ADHD)是最常见的精神疾病在童年。它的特点是普遍的模式,注意力不集中,多动和冲动,干扰功能(3]。在成人中,全球发病率估计2.58% (4和注意力不集中的症状最明显5]。相当大的心理和健康的经济影响报告(6),特别是考虑到广泛和高速率与成人ADHD(相关的并发症7]。

兴奋剂是推荐的一线治疗ADHD (8),而认知行为疗法建议在较低的情况下治疗药物的好处或轻微的症状。然而,这两种治疗方法有局限性。据报道,在成人中,精神兴奋药意味着只有约60%的反应率和更有效和耐受性良好在儿童和青少年9,10]。此外,精神刺激剂治疗反应取决于单个症状发现概要文件(11),可能与遗传因素(12),而严重伤害的风险被认为是低,一些负面影响已报告(13,14]。心理干预,反过来,往往局限于认知行为的方法改善ADHD症状的应对机制和相关的困难(15),但地址ADHD核心症状不那么直接。

此外,ADHD是一种障碍,异质性在临床资料、神经认知障碍和治疗反应(10,16]。因此,系统回顾了需要集成的多级信息的有效探索和治疗不同程度的功能障碍和各自的症状表现17]。鉴于治疗多动症患者在日常生活中仍报告相当大的负担,他们的症状(18,19),更有效的发展和具体的治疗方法是必要的。两个相对较新的治疗方法,计算机认知训练(CCT)和neurofeedback,因此打算直接目标认知功能障碍与多动症有关。

有条件现金援助旨在加强各种认知功能如注意力、反应速度、或行为抑制通过计算机认知任务的重复。大多数的培训开发对患有ADHD的儿童和青少年20.,21),但几乎没有成人(22]。在一些认知训练程序用于成人多动症,效果并不优于对照组一个活跃的或不能被广义超越性能增强在特定的训练模式(23,24]。这可能与cct的概念经常被开发来直接解决神经心理症状,而不是创造意识的环境诱因和特定的后果。具体来说,认知任务治疗多动症通常解决病人的困难保持关注,但很少关注元认知障碍的注意力功能或赤字在自律,如识别注意力误导和处理有限的注意力的能力25,26]。

另一个证据不足的根本原因有条件现金转移支付在成人ADHD可能来自其抽象自然和真实环境缺乏可转让性,尤其是认知训练的神经科学基础似乎有充分根据的。直到现在,有条件现金转移支付已交付几乎完全集中在经典的电脑屏幕。因此,考虑到更高的可实现程度的感知的现实主义和生态效度,这将是特别感兴趣的提供有条件现金援助通过使用虚拟现实(VR)。虚拟现实的能力被定义为一个看似与电脑模拟真实用户交互的环境。最近的一项系统回顾基于认知的神经康复训练提供一些有前途的证据完全沉浸式VR的认知利益(27]。

在neurofeedback反过来执行认知任务和实时反馈的一些特定的方面,否则秘密,大脑活动是同时收到28]。重复训练被认为导致增加修改自己的大脑信号的能力,从而改善认知功能。而因为它使得基于脑电图的各种29日],fMRI-based [30.]和fNIRS-based [31日协议为neurofeedback应用程序开发,θ/β值的调制(创业)在脑电图往往是多动症的治疗目标32,33]。

总之,然而,尽管一般概念显得似是而非,neurofeedback的现有证据不一致,特别是对成人ADHD的长期改善临床结果(29日]。的一个因素似乎是尚未解决的问题,应该考虑哪些大脑信号反馈和从大脑形态最好应该是派生28,33]。此外,各种技术的缺点如脑电图的信噪比相对较低,功能磁共振成像的灵敏度运动工件的,而低时间分辨率fNIRS阻碍neurofeedback的最优实现。此外,虽然先进的神经科学研究方法提供了一个有效的基础措施的关注(34)和ADHD症状已经分化了成年和详细描述35),差距仍在临床治疗注意力障碍水平。因此,基于有效干预评估方法,明确针对疏忽行为发起元认知学习过程,例如,通过改善注意力的调制,提高注意力障碍可能是一种很有前途的方法。

可能的治疗功能失调的元认知和自我调节的发展在ADHD可能通过眼球追踪,这档节目的特点就是高时间分辨率,一个相对良好的信噪比和一个用户友好的,不引人注目的应用程序。而与脑电图,功能磁共振成像、fNIRS没有措施直接捕获的大脑活动,眼球运动的客观量化的特定值关注领域的研究(36,37]。在这种情况下,它是非常有用的,人类天生倾向于追求变化明显的注意,例如身体,指导他们的眼睛刺激(38]。在ADHD,眼球运动的抑制。,the ability to select relevant information and to reflexively suppress attending irrelevant or distracting stimuli, has been discussed as a potential biomarker of the disorder [39]。

眼动行为的评估在多动症通常是进行神经心理学关注任务的性能,如连续性能任务(CPT)。这里,参与者必须反应在罕见的目标刺激和保留他们的反应频繁的非目标刺激(40]。成人多动症task-irrelevant地区被发现的目光比健康个体执行CPT时并发的干扰(41]。尽管这种注意力分散是自下而上的推动,即。,by environmental stimuli, mind wandering is a spontaneous, unintentional shift away from a task toward internal thoughts [42]。自发的心智游移与增加功能障碍多动症(43),导致眼球运动行为的变化在健康个体注意力任务绩效(44,45]。因此,对于系统的检测和后续反馈提供的意识,使这两种类型的注意力不集中,目光跟踪CPT时可能是一个有前途的方法。

因此,本研究的目的是发展和评估的,据我们所知,第一个gaze-based注意调整训练的虚拟现实(加里)多动症患者。该系统建立在现有的有条件现金援助和neurofeedback原则,但旨在专门针对元认知和自我调节功能。更具体地说,我们应用开发的虚拟会议室(VSR) [46),并延长gaze-based反馈系统干预每次一个人停止参加VSR-embedded CPT(见图。1)。评估这个加里,18岁成人ADHD患者和18名健康对照组(HC)执行我们的虚拟CPT(包括交替阶段的额外分心)在三个平衡反馈条件:a真实的反馈条件,视听反馈尽快给参与者避免目光从任务相关的画布;一个虚假的反馈条件,拟随机延迟的反馈被触发;和一个没有反馈条件中没有给出任何反馈。多通道离线评估CPT表现的指标,心理生理措施(眼球运动、脑电图、头活动检测仪)和主观评级。

参与者

这项研究是通过成人ADHD广告专家门诊部门的波恩大学精神病学和心理治疗的医院,通过公开媒体。40参与者进入研究的2021年2月到2021年8月,36完成参与(参与者流,见图。2)。合格,参与者必须在18到65岁之间,有正常或corrected-to-normal视野,充分理解学习内容和语言,不是怀孕,没有癫痫,没有眼球运动的了,而不是对头皮有皮疹。此外,所有参与者分配给ADHD组符合dsm - 5为ADHD诊断标准评估与修订,德国版的临床综合诊断ADHD的采访成年(IDA-R) [3,47]。此外,他们有自由的精神分裂症谱系障碍,严重的情绪失调,反社会人格障碍或严重滥用药物。同时,参与者必须停止服用ADHD药物治疗前48小时的实验。健康的参与者,反过来,是不合格的,如果他们有一个精神病诊断如上所述或诊断为多动症。因此,研究参与之前,所有的潜在参与者筛选与短暂的精神障碍诊断访谈(Mini-Dips-OA,德语版)(48)和dsm - iv人格障碍的评估(ADP-IV,德语版)(49]。

依法进行的这项研究是赫尔辛基宣言,修订后的2013年,和当地医学伦理委员会批准的波恩大学的(协议编号:297/20)。所需样本量36参与者透露了一个先验的样本量计算G *功率(50],基于一个α错误概率为0.05,0.9和温和的力量影响的大小。从所有参与者获得书面知情同意。信息可以识别参与者不发表。赔偿,参与者有机会进入一个画(2×50€)。德国人的审判是抢注的一级注册井架在01-12-2020(标识符:DRKS00022370)。

研究设计

这项研究是设计成双臂对照试验,在这两组(多动症患者,HC)收到三个反馈条件平衡秩序:真实的反馈,虚假的反馈,没有反馈。真正的反馈条件从而担任的主要干预的兴趣,在视听反馈一旦引起eye-tracked凝视行为在注册显示任务的丧失专注(详情如下)。虚假的反馈,没有反馈条件,反过来,作为控制条件。而在虚假的反馈条件下,相同类型的视听反馈是提供的真实的反馈条件下,除了这里提供的反馈是一个拟随机延迟(20 - 30 s)注意力不集中登记后,无反馈条件没有提供反馈。否则,所有三个条件都是相同的结构:参与者沉浸到VSR,即。,一个virtual testing environment of high ecological validity for the multimodal assessment of ADHD-associated symptoms, and performed a CPT while distracting events occurred. Participants were blind to which CPT block represented which condition, but were informed that feedback could appear at any time and in any condition.

研究参与原定在两天:第一天服务资格测试和临床特征的参与者和开展网上由于COVID-19限制一些参与者。第二天包括实验和发生在虚拟现实实验室部门的波恩大学精神病学和心理治疗的医院。总持续时间大约是1.5 h和2.5 h 1和2,分别。

临床特征

ADHD症状进行评估基于observer-rated临床访谈IDA-R [47)和自我评估问卷ADHS-SB行为(51]。此外,世界卫生组织生活质量问卷(WHOQOL) [52)和抑郁,焦虑和压力量表(DASS) [53完成了进一步的临床特征。lab-internal问卷收集人口数据。

实验过程和虚拟环境

实验过程在2天是如下:首先,参与者准备EEG记录,之前他们坐在1×1米表用键盘在他们面前。接下来,头盔显示器(HMD)被参与者的头上。是使用的HMD HTC万岁Pro眼睛(桃园城市宏达国际电子股份有限公司,台湾),已每眼图像分辨率1440×1600像素,一个90 Hz的屏幕刷新率,110度的视野和嵌入式眼球追踪系统。沉浸到VSR,参与者发现自己坐在一个虚拟表,他们可以效仿VSR风景从第一人称的角度(cf无花果。1)。除了画布,位于前面的VSR和CPT,提出了典型的会议室设备和动画研究伴侣被包括在内。VSR已自组装通过我们实验室使用统一的3 d 2019.1.10f1(美国Unity Technologies,旧金山,CA)和c#基于已有的资产(例如,3 d一切的学校教室统一资产存储中可用)。其完整的功能和验证此前被详细描述(46]。参与者后短暂地习惯了虚拟环境,短的校准序列眼球追踪系统之后,在第一次审判运行接下来的CPT的任务。接下来,三个反馈条件来看,两分钟的休息和调整的眼动跟踪每个条件之间的关系。所有三个条件包括执行CPT 18分钟(参见部分连续性能任务),而额外的错误选择事件发生(参见部分实现分散的事件),如果适用,视听反馈。每个条件结束与一个经验取样,调查参与者简要通过VR-embedded调查工具对自己的主观经验。此外,所有CPT块完成后,虚拟现实疾病问卷(VRSQ) [54参与者把HMD之前),提出了。总的来说,参与者在虚拟环境中停留了大约一个小时。最后,参与者完成了识别测试潜在错误选择刺激在虚拟实验通过桌面屏幕。

连续性能任务

CPT是直接呈现在画布上的前壁VSR (cf无花果。1)。具体地说,一个单一字母序列,提出了集中在画布上迭代,刺激的持续时间100毫秒,interstimulus间隔1100毫秒,导致900试验/块。任务需要按一个键时尽快“K”后显示一个“a”,而拒绝响应其他的字母序列。相比我们之前VSR研究[46),我们发现天花板效应(即错误率很低),更快的刺激序列应用减少interstimulus间隔800毫秒。在每个CPT块(即每个条件),30%的目标序列和70%的非目标序列。后者的,50%是pseudo-targets只包含两个目标中的一个字母。进行分析,反应时间(ms)的反应,委员会(冲动)的估计错误和遗漏错误(注意力不集中的估计)。

实施干扰事件

每个CPT块(即。,condition) was further divided into alternating distractor phases (DP) and non-distractor phases (NDP), with each of these phases lasting three minutes. Whether a CPT block started with a DP or NDP was counterbalanced across participants. During an NDP, the seminar room was presented unchanged. During each DP, a total of six different visual, auditory, and audiovisual distractors were randomly selected (from a pool of 18 visual, 18 auditory, 18 combined audiovisual distractors) and presented in intervals of 30 s. The distractors represented events with high everyday relevance, such as a smartphone ringing or birds flying past the window and were widely balanced (28:26) in terms of their content reflecting a social (e.g., a person entering the room) or non-social (e.g., a passing fire truck) context.

眼球追踪记录

眼球运动记录的采样频率~ 50 Hz通过infrared-based Tobii眼动跟踪(Tobii技术,斯德哥尔摩,瑞典)内置在头盔显示器。眼动跟踪的精度估计为0.5°-1.1°,允许额外的戴眼镜,这是需要在39%的患者和11%的健康参与者。参与者被要求不穿任何眼妆。眼球追踪记录的数据的结合三个不同的软件包:SRanipal SDK版本1.3.1.1(宏达国际电子股份有限公司、桃园、台湾),Tobii XR SDK版本1.16.36.0 (Tobii技术,斯德哥尔摩,瑞典),和实验室流层(LSL;https://github.com/sccn/labstreaminglayer)。SRanipal SDK提供了访问原始的眼球追踪数据统一。Tobii XR SDK被用来追踪参与者的短暂的目光专注于特定的虚拟对象内部团结。从技术上讲,这种跟踪被SDK的实现IGazeFocusable接口,以统一为基础的对撞机系统,允许注册时指定的对撞机(3 d对象)遭受raycast代表参与者的视线方向。使用这个功能,三个不同注视状态被定义和跟踪:

• 任务的焦点:参与者的目光是CPT的固定在画布上。

• 错误选择焦点:对撞机的参与者的目光转移到一个3 d对象,这是一个动画错误选择。在纯粹的听觉干扰的情况下,慷慨的对撞机被放置在声源位于的地方在3 d环境中。

• 目光徘徊:参与者的目光被定向到画布和distractor-related 3 d对象,但其他地方的虚拟空间。迁移型眼睛的目光徘徊在这里的目的是提供一个估计的心不在焉。

对于每个记录时间戳,只有三种可能的视线方向的州(不含眨眼)从而可能。最后,LSL被用来保存眼球追踪数据和其他数据收集。

实施gaze-based在线反馈

如上所述,在真正的反馈和虚假的反馈条件下,视听反馈是凝视位置表示损失时触发的任务重点。失去任务重点是以为只要一个参与者没有看着画布就超过2 s或参与者盯着超过0.5年代的错误选择。在真实的反馈情况,这导致立即提供视听反馈。在虚假的反馈条件下,初始延迟20 - 30年代的实施反馈开始之前,确保类似的频率比真实的反馈。视听反馈本身由一个0.5秒的黑色淡入效果最多大约35%的屏幕尺寸加上chime-like音效(视频演示,见补充材料1)。这是就自动停止凝视被重定向到画布或2 s通过。此外,反馈后,有一个不应期的5 s在没有进一步的反馈可以防止over-extensive起始的反馈。

眼球追踪离线分析

眼球追踪离线分析了Matlab进行了2021 b (MathWorks Inc .,纳蒂克,妈,美国)。检测跳阅和固定是基于一个定制的Matlab脚本,实现了一个自适应数据驱动算法velocity的检测(详情,请参阅[55])。具体地说,每只眼睛的三维坐标凝视是用来计算样本速度和加速度56]。二阶Savitzky-Golay有限脉冲响应滤波器是申请数据平滑57]。无效的数据所表示的SRanipal有效性得分从分析被丢弃。插值在缺口75 ms的最大持续时间进行线性。数据丢失从一边从另一只眼睛是使用有效的补偿数据,随后双眼的平均数据。隐式地检测到固定的时间不到60 ms被丢弃,固定合并的基础上inter-fixation间隔最大40毫秒。的意思是数据丢失(SD = 1.98%) 2.75%的参与者。进行分析,对准目标的平均数量和平均扫视持续时间(女士)派生为每个条件和阶段。

视线方向的分析行为,反过来,集中在视线方向三个州,已经在网上确定统一在实验和LSL追踪的。统计分析,下面的停顿时间分别导出为每个组和每个反馈条件,此外,复合注意力分散得分计算:

高注意力分散得分从而表明高水平的干扰。

脑电图记录和分析

脑电图是聚集通过无线脑电系统(由于®,mBrainTrain®,贝尔格莱德,塞尔维亚)电极,通过脑电图帽(EASYCAP Herrsching,德国)根据10 - 20系统,包括24 Ag / AgCl烧结环电极:Fp1, Fp2, AFz, F3, F4, Fz, T7, C3, C4、Cz, T8, CPz, P7, P3, P4, Pz, P8, POz, O1, O2, M1, M2,地面电极(DRL) FPz和参比电极在FCz (CMS)。与阻抗保持< 10 kΩ,脑电图数据通过LSL数字化采样频率在500赫兹24位步长分辨率。

的离线分析、Matlab 2021 b和EEGLAB 2021.0 [58]。首先,脑电图数据集是暂时过滤0到35赫兹之间,去趋势,随后筛查噪音脑电图频道。的4个数据集,一个嘈杂的脑电图频道被确认并通过球面插值替换。接下来,计算一个独立分量分析(ICA),连续脑电图数据时代到2 s时间窗口和non-stereotypic工件使用内置EEGLAB函数被移除。之后,计算一个ICA和组件包含的构件(如眼,心脏,或肌肉活动,视觉识别,从幕后投影到连续脑电图数据,然后拒绝。的视觉检查从而组件是由一个训练有素的脑电图研究员和EEGLAB内置函数的基础上,集中在组件头皮地形、光谱特性和时间的课程。ICA-corrected连续脑电图数据集被切成六个独立的子集(所有DP或民主党在一个反馈条件)。随后,每个子集时代到尽可能多的不相交的5秒片段,这些片段是基线校正和所有片段包含nonstereotyped工件被否决。连续小波变换计算每个通道Fz保留部分。时间分辨率达到4 ms和频率范围从0.1到35.0不等赫兹在对数尺度85步。 Finally, the average theta (4—7 Hz) and beta (13—30 Hz) power across segments was calculated between 0.5 and 4.5 s and the TBR was derived by dividing the theta power values by the beta power values.

头活动检测仪的记录和分析

头部动作来衡量活动检测仪是来自HTC万岁的内置位置跟踪系统。欧几里得的3 d坐标记录通过LSL ~ 90 Hz采样率。在Matlab 2021 b进行离线分析,原始数据第一次downsampled ~ 10 Hz之间的欧几里得距离,然后每个连续的3 d位置HMD计算。最后,头部位置变化的平均距离。

经验取样

每次反馈条件下,人体姿态控制用户界面提供了评估参与者的瞬时ADHD核心症状。用户界面显示为半透明叠加直接在VSR和评估参与者的注意力不集中的症状,多动和冲动从3级。李克特量表(无症状)到3(严重的症状)。同时,满意加里和通过VRSQ cybersickness问通过这个用户界面。

识别任务

实验完成后,一个识别的任务是管理60视觉或听觉干扰。其中,50%表示实际干扰了在实验中,50%的人表示未玩过的干扰。在每一个错误选择,参与者必须决定是否这个错误选择实验中遇到的。识别精度。,the proportion of correct responses out of all possible correct responses, was derived for analysis.

统计分析

完整的数据集是可用于所有变量除了识别任务,没有完成的两个参与者。相应的识别任务的分析是基于剩余的完整的数据集。

关于方差分析假设,目测qq的情节和直方图表示非正态分布数据在某些情况下。然而,未发现严重侵犯,鉴于方差分析的鲁棒性non-normality (59),分析继续按计划进行。球形侵犯和黄齐字段修正调整ε> 0.75和Greenhouse-Geisser修正在剩余的情况下(见补充材料2)。

调查潜在的组间差异,反馈条件下,和阶段,单独的2×3×2混合方差分析与主题之间的因素组(ADHD和HC)和受试因素反馈条件(真正的反馈与虚假的反馈比无反馈)和相位(DP比民主党)委托进行了错误,遗漏错误、反应时间,扫视持续时间,对准目标,为价值观,和头部动作。此外,2×3混合方差分析(集团×反馈条件)进行凝视住时间百分比(任务重点,错误选择重点,和目光徘徊),综合注意力分散的分数,和单独的注意缺陷多动障碍的核心症状评分结果经验取样(注意力不集中,多动和冲动)。因果的比较是基于Bonferroni-adjusted t。独立样本t进行了评估小组差异对VR-related cybersickness加里和满意度。此外,单样本t进行了反对“0”(中度cybersickness /满意度)来确定差异从中性反应。识别任务的精度比较两组之间采用独立样本t检验。

最后,对于调查措施之间的潜在关联,皮尔森和斯皮尔曼等级相关的Benjamini-Hochberg纠正p值为每个组分别计算和反馈条件数的结果参数(60]。其中包括之前所有CPT和眼动参数,脑电图θ权力和β权力,头部动作,反馈的数量(无反馈条件除外)引起的,和ADHD症状评分总以经验取样,IDA-R, ADHS-SB。年龄和教育是唯一人口参数评估。

所有统计测试进行双边的显著性水平α= 0.05。由于探索性的研究,据我们所知,是第一个实现这样同时记录多通道生理和行为数据流在虚拟现实中,这是为了行动存活率存在未来的验证性试验,提出了未经调整的假定值(相关分析除外)对多个测试(61年,62年]。在SPSS 21.0分析(IBM公司,Armonck,纽约,美国),除了相关性分析,进行Matlab 2021 b (MathWorks Inc .,纳蒂克,妈,美国)和R软件3.6.1 [63年]和可视化通过R Corrplot包的0.84版本(64年]。

总结了每个方差分析的详细结果补充材料2(补充表1- - - - - -5)。

样本特征

总的来说,18岁成人门诊病人患有ADHD(6雌性)和18 HC(7雌性)参与本研究。他们都是招募的欧洲种族在德国和确认为白色的。展示在表详细的样本特征1。

CPT性能

行为的结果CPT性能图中描述。3(a - c)。之间没有明显的主要作用的反馈条件或交互阶段,反馈条件和组反应时间检测,错误遗漏错误或佣金。

遗漏错误,一个重要的阶段(主要影响F(34)= 9.35,p= 0.004,ηp²= 0.22)被发现,更遗漏错误是在DP (米= 2.02;95%可信区间[1.11,2.92])相比,民主党(米= 1.67;95%置信区间[0.90,2.44])。同样地,至少叙述地(F(34)= 3.74,p= 0.061,ηp²= 0.10)委员会错误期间观察DP (米= 1.19,95% CI比民主党[0.58,1.80])(米= 1.00,95% CI [0.51, 1.49])。

多动症患者和HC不同遗漏错误(F(34)= 5.57,p= 0.024,ηp²= 0.14)和反应时间(F (34) = 4.37,p= 0.044,ηp²= 0.11)。在阶段和反馈条件下,ADHD组犯更多的疏忽错误(米_OE= 2.81,95% CI[1.63, 3.99])和较慢的反应时间(米_RT女士= 471.46,95% CI[446.85, 496.07])比HC组(米_OE= 0.88,95% CI (-0.30, 2.05);米_RT= 435.64毫秒;95%置信区间[411.03,460.26])。

凝视行为

评估参与者的目光行为在CPT性能、视线方向四个参数进行了分析(cf无花果。3D - G):时间的任务重点,错误选择集中,目光游移,复合注意力分散的得分。没有四视线方向参数,一个重要的主要作用的反馈条件或之间的互动反馈条件和组了。

相反,一个重要的群体差异被发现的时间错误选择焦点(F(34)= 9.40,p= 0.004,ηp²= 0.22),多动症患者花了更多的时间(M = 1.86%;95%可信区间(1.38%,2.34%)比HC)凝视干扰(米= 0.84%;95%可信区间(0.36%、1.32%))。比较出席的时间之间的帆布ADHD组(米= 86.35%;95%可信区间(82.14%、90.56%))和HC (米= 91.81%;95%可信区间(87.60%、96.01%)),健康个体显示只叙述地更高的百分比(F(34)= 3.48,p= 0.071,ηp²= 0.09)。符合这些迹象,也有较高的注意力分散的趋势与丙型肝炎患者总分(F(34)= 3.68,p= 0.064,ηp²= 0.10)。

扫视行为

平均持续时间和数量的跳阅、方差分析显示没有交互,但是显示时间(F(34)= 11.73,p= 0.002,ηp²= 0.26)和更多的跳阅(F(34)= 13.87,p= 0.001,ηp²在DP比民主党= 0.29)。此外,我们发现更多的跳阅F(34)= 4.90,p= 0.034,ηp²= 0.13),但只有叙述地再扫视持续时间(F(34)= 3.90,p= 0.057,ηp²多动症的= 0.10)比HC。

脑电图描记器

脑电图的分析集中于光谱差异有关参与者的创业。进行了小波分析的时频功率谱图。4A和B,而创业是描绘图。4c .我们没有发现显著的主要反馈条件或集团或交互影响,但主要作用阶段(F(34)= 18.02,p< 0.001,ηp²高= 0.35),在创业期间DP (米= 1.07;95%可信区间比民主党[0.97,1.18])(米= 1.05;95%置信区间[0.95,1.16])。

活动检测仪

活动检测仪的分析集中于头部动作的差异。而方差分析表明相当重要作用的反馈条件(F(68)= 3.58,p= 0.033,ηp²= 0.10),Bonferroni-adjusted事后比较只产生一种趋势(p= 0.053)向头部动作在虚假的反馈而没有反馈(米_Diff= 0.20;95%置信区间[-0.002,0.40])。我们进一步发现了一个重要的组(主要影响F(34)= 16.06,p< 0.001,ηp²= 0.32),多动症患者表现出更多的头部动作(米= 1.75;95%可信区间比HC [1.41, 2.09]) (米= 0.80;95%置信区间[0.46,1.14])。

经验取样

确定瞬时ADHD症状的主观经验,一个简短的经验取样进行每个CPT块后,参与者认为他们的水平的注意力不集中,易冲动和多动症。所有的三个参数,任何重要的主要作用的反馈条件或交互效应出现。尽管如此,我们发现注意力不集中的症状组差异显著(F(34)= 19.57,p< 0.001,ηp²= 0.37),多动(F(34)= 16.96,p< 0.001,ηp²= 0.33)和冲动(F(34)= 8.76,p= 0.006,ηp²= 0.21),为所有三个ADHD症状更高的评级比HC ADHD患者中观察到。

参与者的VR-related cybersickness被评为明显低于“0”(温和的疾病)通过VRSQ (t(35)= -2.76,p= 0.009,d= -0.46)。组没有显著差异(t(34)= 1.45,p= 0.156,d= 0.49),平均分数为-0.25(95%可信区间[-0.88,0.38])ADHD组和-0.78(95%可信区间[-1.25,-0.32])在HC组。符合这一点,没有不良事件报告关于虚拟现实实验。

此外,参与者的满意度与发达加里被报道明显高于“0”(温和的满意度)实验结束后(t(35)= 3.62,p= 0.001,d= 0.60)。多动症患者(米= 1.56,95% CI[0.79, 2.32])和HC (米= 0.61(95%可信区间[-0.36,1.58])同样满意他们的虚拟现实经验(t(34)= 1.61,p= 0.116,d= 0.55)。

识别任务

60的潜在干扰物显示作为识别参与者在实验测试中,实际上只有50%的人表示GART-implemented干扰。多动症患者(米= 70.46%;95%可信区间(65.76%、75.17%))和HC (米= 72.71%;95%可信区间(68.96%、76.46%))分类的干扰提出类似的识别精度(t(32)= -0.78,p= 0.443,d= -0.27)。

相关性分析

相关矩阵的几个主要和次要结果参数分别描述组织和反馈条件图。5。相关性分析显示集群的所有反馈条件强相关性测量领域内(如任务重点和时间之间的目光徘徊)。多动症但HC,扫视持续时间似乎正相关与其他生理指标的注意力不集中,如CPT遗漏错误和目光徘徊,和消极的任务集中在各种反馈条件下。对于脑电图,θ和β在反馈条件和组织能力呈正相关。值得注意的是,参与者的年龄和教育作为唯一人口参数和,除了教育和时间之间负相关的错误选择集中在HC虚假的反馈(斯皮尔曼等级相关,r(34)= -0.76,p= 0.005)和教育和跳阅在实际反馈的数量(r(34)= -0.68,p= 0.031),与任何参数提出了观察无显著相关性。

在目前的研究中,我们开发了一种新的gaze-based注意调整训练(加里)在虚拟会议室(VSR),参与者自动获得即时反馈时他们的眼睛凝视行为表明他们的视觉注意力已经转向了从一个连续性能任务(CPT)。评估一般加里的可行性和有效性,18岁成人门诊病人患有ADHD和18 HC在三个不同的反馈条件下进行了CPT(真实的反馈,虚假的反馈,没有反馈)和交替下阶段高(DP)和低干扰(NDP),当他们同时接受了全面的多通道评估(神经心理表现,眼球追踪,脑电图,头部活动检测仪,经验取样)。

考虑潜在的虚拟现实实验来引出cybersickness,这里提出了加里显示不错的效果。更具体地说,所有的参与者完成了实验没有任何中断造成的不适和没有不良事件报告。与此一致的是,有大量的虚拟现实的经验感到满意,尤其是在ADHD组。总的来说,我们观察到多通道VSR的高耐受性和可行性评估有关应用程序在健康个体和多动症患者,与整体良好的数据质量和数据丢失。

然而,我们没有发现明显证据的直接影响我们的培训在任何测量结果。CPT性能作为本研究的主要结果,我们发现类似的错误率和反应时间在我们新近发展起来的gaze-based注意力训练(真实的反馈),我们两个实现控制条件(虚假的反馈,没有反馈)。原因之一可能是,在这项研究中,每个测试反馈条件只在一块CPT的18分钟。这可能是持续时间太短,有效实践的元认知和归核化战略预期我们的加里。与neurofeedback一样,目前反馈系统也可能建立学习过程通常涉及一系列的整合过程缓慢在几周和会话,和这只会逐渐导致改善认知能力(65年]。

另一个意想不到的发现ADHD组中观察到,在委员会和遗漏错误叙述地最高在虚假的条件,其次是真正的反馈情况。这可能被视为表明额外分心刺激本身引起的反馈,尤其是如果它发生意外,而且也反映在评估活动检测仪,这表明头部运动趋势在虚假的反馈。更高水平的反馈刺激造成的干扰,甚至可能加剧ADHD-related症状,将符合目前的发现证明增加遗漏错误倾向更多的委员会在DP错误。此外,虽然不是统计学意义和温和的影响大小,然而未来调查的潜在利益的gaze-based反馈程序,最快的反应时间被发现而应用真正的跨组织和反馈分散阶段。这可能是与先前的研究一致的国家规定相关假说,根据激励因素,例如,可以用来改善反应时间性能,特别是在ADHD (66年,67年]。

在ADHD患者和HC组比较,另一方面,我们承诺的证据发现多通道症状评估可以区分两个种群之间基于研究结果在几个测量领域。这样的一个更全面的评价体系可以特定值的治疗效果评估和多动症的临床评估,尤其是考虑到很大的异质性,多动症患者展览。具体来说,比较两组在反馈条件下的CPT表演和错误选择阶段,注意力缺陷多动症患者更比HC遗漏错误和反应更慢。先前的研究比较儿童和健康对照组在虚拟CPT进一步表示特别增加distractor-induced性能赤字ADHD (68年]。然而,尽管我们的实现阶段的额外分心也导致减少CPT表演阶段相比,没有这些额外的干扰,没有观察到团队之间的相互作用。集团的解释本研究的影响,人口群体之间的差异的存在应该进一步考虑。平均年龄较高,多动症患者的平均教育水平较低。例如,老年人可能少很快适应新技术的使用与年轻人相比。对于参与者的目光行为,注意力缺陷多动症患者花费更多的时间盯着比健康的人干扰。这些发现与之前评估的目光行为在成人多动症在非虚拟CPT (69年),与更高的停顿时间task-irrelevant地区和干扰影响眼球运动的病人比HC更强烈。值得注意的是,在目前的研究中,病人和HC表现同样在后来的准确识别的干扰。这表明健康个体相对转移他们的注意力分散注意力的事件,但能够更快地脱离他们的注意力从这些事件。

目前的脑电图分析显示不为组差异。先前的评论提供了一个增强的合理证据为多动症,尽管报告年龄依赖和局限性的并发症(70年]。最近的评论,然而,发现小尺度效应在青少年与儿童(71年和不一致的证据在成人多动症(非典型创业72年]。虽然这是符合目前的结果,我们的结果应该被考虑更高年龄的ADHD组。值得注意的是,类似于CPT遗漏错误,对准目标的数量和持续时间,我们发现在DP为高于民主党,但没有明显的相互作用。

头部动作被确定为唯一的结果从其他临床参数,杰出的ADHD患者团体在最近的一项研究相结合CPT性能和头部活动检测仪测量成人ADHD的鉴别诊断73年]。我们的结果与他们的发现是一致的和普遍的共识在ADHD研究活动检测仪措施(40],多动症患者头部动作启动超过HC所有反馈条件和分散阶段。

经验取样,进行自我报告的体内时间采样ADHD症状在每个反馈条件下,显示更高的分数的注意力不集中,多动和冲动ADHD患者HC。这可以被认为是一个重要的发现为未来评估症状和治疗结果,如ADHD症状的评估通常是基于回顾报告,这需要足够的元认知能力和准确的识别。目前的结果是一致的初步证据表明经验取样可以反映特定的ADHD症状在那一刻74年]。

我们探索性相关性分析显示集群内强烈的相关性测量领域,如脑电图或凝视参数之一。此外,一些被发现与关联。例如,只有在多动症,扫视时间呈正相关,与CPT遗漏错误和目光徘徊,并与架上绘画凝视时间负相关。自我报告经验取样期间ADHD症状多与回顾性分析自我和HC observer-rated症状组比ADHD组。这可能表明一些特异性的及时评估成人ADHD的症状可能不是回忆在以后的回顾性评价。

这项研究有一些局限性。首先,人口组之间的差异没有匹配的年龄和教育了,高年龄在ADHD和高等教育水平的HC组。这可能影响有关组效果,我们的研究结果,例如,个人教育水平较高的可能有不同的能力比教育水平较低的个体处理信息。然而,年龄没有与任何的措施,和教育似乎也没有对相关结果产生重大影响。因此,自协变量的实现在小样本时要谨慎,如抢注的计划和执行的分析不包括协变量。关于种族、地区的样本具有代表性的研究,但其普遍性可能是有限的。

第二,尽管这项研究并不是为了纵向评价治疗效果的multi-session反馈训练,而是是一个直接影响和可行性评价这样一个gaze-based注意反馈多通道ADHD症状评估期间,一些额外的迹象骗局的分散效果反馈ADHD患者意外。这意味着我们不能排除混乱所产生的随机反馈刺激在虚假的条件下进行反馈条件。,这是一个单一会话实验只有大约两分钟的小优惠,之间没有足够的时间冲刷条件下进行。未来试验应考虑将患者对照组接受虚假的反馈和实施multi-session重复测量设计。

第三,尽管药物必须保留在干预之前,一些病人在这个示例是多动症一般服药。因此,多动症药物摄入量可能延迟的影响,特别是在生理测量,需要考虑。

最后,这里给出的反馈使用单峰凝视位置作为输入的反馈,而其他参数,如头部动作时间的增加,ERP组件(被排除在分析由于长度的限制),或特定的眼动特征,未来的研究可能会感兴趣的。不过,也有先进的眼球追踪技术的局限性分析,作为虚拟眼球追踪目前仍局限于采样率低于300赫兹,,例如,考虑最低评价微眼跳[75年]。反馈可以适应刺激本身,例如,通过提供一个更多的生态有效反馈基于《阿凡达》简要地指导参与者,或通过提供反馈,自成一派侵入性较小。

我们使用虚拟现实演示gaze-based注意力训练的可行性和多通道评估成人多动症。然而,我们没有发现直接gaze-based反馈对注意力的影响性能。有迹象显示虚假的反馈引起多动症患者尤其是负面的反应。我们建议未来的纵向,multi-session试验来确定潜在的提升的先决条件学习过程类似于neurofeedback程序获得成人多动症治疗潜力。健康个体的差异化的ADHD患者取得了有前景的结果在这个虚拟会议室研究:病人更加遗漏错误和显示更高的CPT的反应时间,有更高distractor-related停顿时间,把他们的头,和自我报告更高的ADHD症状在任务参与。更全面、多通道评估,如一个提议,充分掌握ADHD症状的异质性和可能提供一个探索性的生物标志物,从而采取另一个一步精密医学多动症。

数据集和分析代码支持本文的结论可以在开放的科学框架(OSF)库,https://osf.io/6a23b(https://doi.org/10.17605/OSF.IO/6A23B)。

多动症:

注意缺陷/多动障碍

CPT:

连续性能任务

有条件现金转移支付:

计算机认知训练

虚拟现实:

虚拟现实

为:

θ/β比

加里:

在虚拟现实Gaze-based注意调整训练

VSR:

虚拟会议室

HC:

健康的控制

DP:

错误选择阶段

民主党:

Non-distractor阶段

IDA-R:

综合诊断ADHD在成年

MINI-DIPS:

短暂的精神障碍诊断面谈

ADP-IV:

dsm - iv人格障碍的评估

ADHS-SB:

自我评估行为问卷

闽南语:

世界卫生组织生活品质问卷

DASS:

抑郁、焦虑和压力

头盔显示器:

头戴显示设备

VRSQ:

虚拟现实疾病问卷

LSL:

实验室流层

ICA:

独立分量分析

不适用。

开放获取资金启用并由Projekt交易。这个项目是由BONFOR给予NB的o - 128.0098 BONFOR波恩大学的资助项目。

作者和联系

1. 精神病学和心理治疗、波恩大学医院,德国波恩

   本杰明Selaskowski,劳拉·玛丽并Annika Wiebe凯拉Kannen, Behrem阿斯兰,蒂亚戈Morano gerd,达里奥桑切斯,马库斯》,Silke勒克斯,亚历山德拉Philipsen & Niclas布劳恩

2. 波恩大学心理学系,德国波恩

   乌尔里希Ettinger

贡献

概念化:废话,美联社,注;方法:BS、问题、SL,注;正式分析:BS、LMA啊,KK, TMG, DS,注;调查:BS、LMA英航,可;原创作品草稿准备:废话,LMA,注;Writing-Review &编辑:啊,乐,英航TMG, DS,问题,可,SL,美联社;可视化:废话,LMA,注;监督:美联社,NB。所有作者阅读最后的手稿,批准其提交和同意承担工作的完整性和真实性。

相应的作者

对应到本周布劳恩。

伦理批准和同意参与

依法进行的这项研究是赫尔辛基宣言,修订后的2013年,和当地医学伦理委员会批准的波恩大学的(协议编号:297/20)。从所有参与者获得书面知情同意。

同意出版

不适用。

相互竞争的利益

废话,NB收到资金从BONFOR和德国联邦教育和研究。AW接到Medice资金。在过去的三年里,问题已经为埃莱夫西斯有限公司担任顾问。美联社BMC精神病学和董事会成员的一篇社论,在过去的三年里,她收到了由德国联邦教育和研究的资助,Horizon2020,和脱硫;manbetx安卓app她担任顾问委员会报告了武田,Medice,勃林格公司;和交付讲座由Medice,武田;和书籍和文章的作者心理治疗。万博手机网址登陆所有其他作者声明没有利益冲突。

出版商的注意

施普林格自然保持中立在发表关于司法主权地图和所属机构。

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