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Title
Training success, cognitive enhancement and sex differences of an alpha neurofeedback protocol / submitted by Katharina Schauerhofer
AuthorSchauerhofer, Katharina
CensorZeitlhofer, Josef
Published2011
Description101 Bl. : Ill., graph. Darst
Institutional NoteWien, Med. Univ., Diss., 2011
LanguageEnglish
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)Elektroencephalographie / Alpha Rhythmus / Gedächtnis / Neurofeedback
Keywords (EN)Electroencephalogram / Alpha Rhythm / Memory / Neurofeedback / Sex Differences
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-6013 Persistent Identifier (URN)
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Training success, cognitive enhancement and sex differences of an alpha neurofeedback protocol [1.5 mb]
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Abstract (German)

Der Alpha-Rhythmus ist die dominierende EEG-Frequenz im menschlichen Gehirn. Mithilfe der individuellen Alpha-Frequenz (IAF) können die Alpha-Band Grenzen individuell bestimmt und in ein oberes (schnelles) und ein unteres (langsames) Alpha-Band unterteilt werden.

Eine hohe individuelle Alpha-Frequenz und hohe Leistung im oberen Alpha-Band korrelieren mit guter Gedächtnisleistung.

Neurofeedback ist eine Sonderform des Biofeedbacks, die es dem Anwender ermöglicht, seine Hirnströme zu beeinflussen. Mit der vorliegenden Arbeit soll die Leistung im oberen Alpha-Band durch Neurofeedback gesteigert, und in weiterer Folge die Gedächtnisleistung junger gesunder Probanden verbessert werden.

52 Probanden wurden zufallsverteilt einer Neurofeedback-Gruppe (N = 27; 13 Frauen, 14 Männer) und einer Kontroll-Gruppe (N = 25; 12 Frauen, 13 Männer) zugeteilt. Die Probanden aus der Neurofeedback-Gruppe nahmen an 10 Trainingssitzungen mit visuellem Neurofeedback teil. Ziel des Trainings war es die Leistung im oberen Alpha-Band zu erhöhen, ohne dabei den langsameren Alpha-Anteil zu verändern. Danach wurden beide Gruppen mit einer Wortpaar-Assoziationsaufgabe getestet.

Im Verlauf der Trainingssitzungen zeigte sich durch das Neurofeedback ein Anstieg der Leistung im oberen Alpha-Band. Im Vergleich der Probanden der Neurofeedback-Gruppe mit jenen der Kontroll-Gruppe zeigten erstere auch vor dem Testen ein höheres Verhältnis von schneller zu langsamer Alpha-Leistung. Verglichen zur Kontroll-Gruppe verbesserte sich die Gedächtnisleistung dennoch nicht signifikant. Bei der Analyse von Geschlechterunterschieden zeigten sich Differenzen während des Trainingsverlaufs. Frauen erhöhten vor allem am Beginn des Trainingsverlaufs ihre Leistung im oberen Alpha-Band deutlich schneller als Männer. Im Gegensatz zur Kontroll-Gruppe, wo sich kein Geschlechterunterschied zeigte, übertrafen die Frauen in der Neurofeedback-Gruppe die Männer in der Wortpaar-Assoziationsaufgabe.

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass es mithilfe des Neurofeedback-Trainings zwar möglich war, die Leistung im oberen Alpha-Band zu erhöhen, positive Effekte hinsichtlich der Gedächtnisleitung resultierten daraus aber nicht. Sowohl im Training als auch beim Testen zeigten sich Unterschiede zwischen Männern und Frauen.

Abstract (English)

The alpha rhythm is the dominant frequency in the adult electroencephalogram (EEG). It is presented by a peak in spectral analysis. The individual alpha frequency can be used to assess alpha borders individually and to subdivide the alpha band into an upper (fast) and a lower (slow) alpha band. High individual alpha frequency and high power in the upper alpha band correlate positively with memory performance.

Neurofeedback is a special form of biofeedback that uses the EEG signal in order to learn via operant conditioning to modify and control brain activity. The following project intended to use this technique to enhance upper alpha power and thus improve declarative memory performance in young healthy subjects. 52 subjects were randomly assigned to either a neurofeedback group (N = 27; 13 women, 14 men) or a control group (N = 25; 12 women, 13 men).

Subjects of the neurofeedback group had to attend 10 sessions of visual neurofeedback. The goal was to increase power in the upper alpha band, i.e., to attain selective increase in the fast alpha components while holding the lower alpha band power stable. Sessions were held twice daily on five consecutive days. Finally subjects of both groups were tested in the paired-associate word list task to assess declarative memory performance. Subjects gained control over their alpha activity and succeeded in raising power in the upper alpha band over the neurofeedback training sessions. Subjects that used neurofeedback directly before the testing situation yielded significantly higher upper to lower alpha power ratio as compared to an untrained control group. Power in the two subbands was not affected, though. With regard to declarative memory, recall scores were comparable between the groups. In addition, sex differences were assessed. During neurofeedback, women showed a faster upper alpha power increase, especially in the beginning. In contrast to an untrained control group, women of the neurofeedback group outperformed men in word pair testing.

To sum up, subjects succeeded in altering alpha band power via neurofeedback training towards an increase of fast alpha components.

However this did not affect declarative memory performance. Sex differences were found in training and testing procedures.