poorly controlled seizures
Research Papers
Quantitative analysis of training, sleep EEG and clinical response to EEG operant conditioning in epileptics
This report is a follow-up to a previous paper which described seizure rate changes with central cortical EEG feedback training in 8 poorly controlled epileptic subjects. Data examined here include associated training compliance and performance, sleep EEG spectra, clinical EEG and anticonvulsant blood levels. The study employed a double-crossover, single-blind ABA design applied to two subgroups of epileptic patients. Both groups had in common two training periods (A1, A2) in which either 12–15 c/sec (subgroup I, n = 4) or 18–23 c/sec (subgroup II, n = 4) was reinforced in the absence of 6–9 c/sec, movement or epileptiform discharge, and one training period (B) in which 6–9 c/sec was reinforced in the absence of 12–15 or 18–23 c/sec as well as movement and epileptiform discharge. Training periods occurred primarily in the home and lasted 3 months. Compliance with training instructions and response acquisition were demonstrated. Overall anticonvulsant blood levels were low and unrelated to EEG or seizure changes. Clinical EEG findings corresponded to sleep EEG and seizure rate outcomes. Power spectral analysis of sampled non-REM sleep from all-night EEG recordings obtained after each training phase indicated contingency specific changes which were limited to sensorimotor recordings in subgroup I and corresponded to the pattern of seizure rate changes in this group. EEG changes were also limited to sensorimotor cortex in subgroup II, but were linear and paralleled a progressive decrease in seizure rate. Both groups, however, showed the same pattern of EEG changes with seizure reductions; low and high frequencies were reduced and intermediate, rhythmic frequencies increased. Correlational analysis confirmed this relationship. The pattern, duration and topographic specificity of these changes suggested a normalization of sensorimotor EEG substrates related to the EEG feedback training. Ce travail est la continuation d'un travail antérieur qui décrivait les modifications du taux de crises, dues à l'apprentissage EEG par bio-feedback chez 8 sujets épileptiques mal contrôlés. Les données examinées ici incluent l'acquiescement à l'apprentissage et la performance, les spectres EEG de sommeil, l'EEG clinique et les taux sanguins d'anti-convulsivants. Cette étude utilise un protocole ABA, double croisement, simple aveugle, appliquéà deux sous-groupes de patients épileptiques. Ces deux sous-groupes ont en commun deux périodes d'apprentissage (A1, A2) dans lesquelles soit les fréquences de 12–15 c/sec (sous-groupe 1, n = 4) soit les fréquences de 18–23 c/sec (sous-groupe 2, n = 4) ont été renforcées en l'absence de fréquences de 6–9 c/sec, de mouvements ou de décharges épileptiformes, et une période d'apprentissage (B) dans laquelle les fréquences de 6–9 c/sec ont été renforcées en l'absence des fréquences de 12–15 ou de 18–23 c/sec ainsi qu'en l'absence de mouvements et de décharges épileptiformes. Les périodes d'apprentissage sont effectuées essentiellement à la maison et durent 3 mois. L'acquiescement aux instructions d'apprentissage et l'acquisition des réponses ont été démontrés. Les taux sanguins d'anti-convulsivants sont en général bas et sans liaison avec les modifications EEG ou les crises. Les données EEG cliniques correspondent à l'EEG de sommeil at aux taux de crises. L'analyse de puissance spectrale de sommeil NREM échantillonné sur les enregistrements EEG de toute la nuit obtenus après chaque phase d'apprentissage indique des modifications contingentes spécifiques qui sont limitées aux enregistrements sensorimoteurs dans le sous-groupe 1 et correspondent aux modes de variation du taux de crises dans ce groupe. Les modifications EEG sont également limitées au cortex sensorimoteur dans le sous-groupe 2, mais sont linéaires et parallèles à la diminution progressive du taux de crises. Les deux groupes toutefois montrent le même mode de changement EEG avec la réduction des crises; les fréquences élevées et basses sont réduites et des fréquences rythmiques intermédiaires augmentent. L'analyse de corrélation confirme cette relation. La spécificité de modalité, de durée et de topographie de ces modifications suggère une normalisation du substrat sensorimoteur EEG lié à l'entraînement EEG par biofeedback.
View Full Paper →EEG feedback training of epileptic patients: Clinical and electroencephalographic analysis
To evaluate the clinical efficacy and mechanisms underlying EEG feedback training of epileptic patients, 5 adult patients with poorly controlled seizures were studied for 4–10 months during which quantitative analysis of seizures, the EEG, and serum anticonvulsant levels was conducted. Sustained seizure reduction did not occur during the first 4–5 weeks in which feedback signals were presented randomly in relation to the EEG. When feedback was then made contingent upon central 9–14 c/sec activity, seizures declined by 60% in 3 patients. Power spectral analysis showed upward shifts in EEG frequency, decreases in abnormal slow activity, and enhancement of alpha rhythm activity as a function of contingent training, but no specific EEG change was associated with seizure reduction in all patients. No evidence was obtained for the hypothesized involvement of a ‘sensorimotor rhythm’ or motor inhibition in the training effects. The lack of effect in two patients could not be attributed to insufficient training, lack of motivation, or to differences in seizure classification. A second phase of research showed that continued laboratory training was both sufficient and necessary for maintaining clinical and EEG effects. Results indicate that: (1) significant seizure reductions can occur with EEG feedback training which are not related to placebo effects, non-specific factors or to changes in medication; (2) EEG changes associated with such training can best be described as ‘normalization’; (3) continued clinical investigation of EEG feedback training as a non-pharmacological adjunct to conventional therapy appears justified.
View Full Paper →Effects of Central Cortical EEG Feedback Training on Incidence of Poorly Controlled Seizures
Summary This study examined the clinical effects of central cortical EEG feedback training in 8 patients with poorly controlled seizures. After base‐line recordings, patients were trained in the laboratory and then initiated on a double or triple crossover design using portable equipment at home, with bimonthly laboratory test sessions. Performance at home was monitored by a strip chart recorder with the portable unit. Training was based on the simultaneous detection of two central cortical (C 3 ‐T 3 ) EEG frequency bands (6–9 Hz and either 12–15 or 18–23 Hz), with reward provided for the occurrence of one in the absence of the other. The design consisted of successive 3 month periods of training, with reward contingencies reversed after each period without the subject's knowledge. Seizure incidence records were compared statistically before, during, and after the design. Six of the 8 patients reported significant and sustained seizure reductions, which averaged 74%, following reward for either 12–15 or 18–23 Hz in the absence of 6–9 Hz. Response to positive reward for 12–15 Hz was specific, with seizure rates returning to base line when reinforcement contingencies were reversed. Reduced seizure rates following positive reward for 18–23 Hz were not altered with contingency reversals. A nonspecific interpretation of these effects is rejected in favor of an EEG normalizing hypothesis. RÉSUMÉ Cette étude envisage les effets cliniques de lapprentissage par rétroaction biologique (biofeedback) à renforcer l'EEG des régions centrales chez 8 épileptiques dont les crises étaient mal contrôlées par la thérapeutique. L'apprentissage a eu lieu au domicile des malades après un entrainement initial puis des contrôles bimensuels au laboratoire. L'unité portative comprenait un enregistreur sur papier pour surveiller la performance du malade. L'apprentissage avait pour but de permettre aux sujets de reconnaiire simultanément deux bandes de fréquences de l'EEG de la région centrale (6–9 Hz et 12–15 ou 18–23 Hz), la récompense étant donnée en présence d'une de ces fréquences et en l'absence de l'autré. On a utilise des périodes successives d'apprentissage durant 3 mois, avec une inversion des récompenses après chaque période, les inversions étant faites à l'insu du sujet. La fréquence des crises a été comparée statistiquement avant, pendant et après l'expérience. Six des huit malades ont rapporté une réduction significative de la fréquence des crises, avec une moyenne de 74%, dans le cas d'une récompense pour 12–15 ou 18–23 Hz en l'absence de 6–9 Hz. La réponse à une récompense positive pour 12–15 Hz était spécifique, avec un retour à la ligne de base lors de l'inversion des récompenses. La réduction de frequence des crises après une récompense positive pour 18–23 Hz n'a pas changé avec l'inversion des récompenses. L'interprétation non‐spécifique de ces résultats est rejetée, en faveur de l'hypothèse dune normalisation de l'EEG. RESUMEN En este estudio se han examinado los resultados clinicos en un grupo de ocho epilépticos mal controla‐dos que habian sido entrenados para la realización de un feedback electroencefalográfico central cortical. Después de practicar los registros de control, los enfermos fueron entrenados en el laboratorio y, posteriormente, iniciados en un plan de investigacibn con doble o triple superposición utilizando, en su domicilio, un equipo portatil de registro y estudios bimensuales en el laboratorio. Los resultados obtenidos en el domicilio se registraron en un registrador en banda portatil. El entrenamiento se basó en la detec‐ción simultánea de dos bandas de frecuencias elec‐troencefalograficas corticales centrales (C 3 ‐T 3 ) de 6–9 Hz y también de 12–15 6 18–23 Hz, dando una recompensa al sujeto cuando una banda de frecuencia apareciera en ausencia de la otra. El plan utilizado consistió en tres periodos sucesivos de entrenamiento, de tres meses cada uno, con contingencias de recompensa alternadas en cada periodo sin conocimiento del sujeto. Los registros de incidencia de los ataques se compararon estadisticamente antes, durante y después del plan. Seis de los ocho enfermos mostraron una reducción significativa y mantenida de los ataques que promedió un 74%, tras la recompensa de 12–15 ó 18– 23 Hz, en ausencia de 6–9 Hz. La respuesta a la recompensa positiva para 12–15 Hz fué especifica, con restauración de la frecuencia de ataques a los niveles previos cuando el refuerzo de las contingencias se alternaba. La reducción de la frecuencia de ataques conseguida con la recompensa positiva para 18–23 Hz no se modificó con la inversión de las contingencias. En favor de la hipótesis de la normalización del EEG se rechaza una interpretación inespecifica de los efectos descritos. ZUSAMMENFASSUNG Untersuchung über die klinischen Wirkungen des zentralen corticalen EEG feedback Trainings bei einer Gruppe von 8 schlecht kontrollierten Epileptikem. Nach Ableitung des Ausgangs‐EEGs wurden die Patienten im Labor geschult. Dann begann eine ambu‐lante Doppel‐ oder Dreifachcrossover‐Studie mit einer tragbaren Ausrilstung und 2‐monatlichen Labortests. Das Verhalten zu Hause wurde durch Lochstreifen‐aufzeichnungen mit der tragbaren Einheit festgehalten. Das Training beruhte auf der gleichzeitigen Ent‐deckung von 2 corticalen (C 3 ‐T 3 ) EEG‐Frequenz‐bandern(6‐9Hzundentweder 12–15 oder 18–23 Hz) mit Belohnungen fur das Erscheinen des einen in Abwesenheit des anderen Frequenzbandes. Der Ver‐suchszeitraum bestand aus aufeinanderfolgenden 3‐Monatstrainingsperioden mit Belohnungsquoten, die nach jeder Periode ohne Wissen des Patienten umge‐kehrt wurden. Die Häufigkeit der Anfälle wurde aufgezeichnet und statistisch verglichen vor während und nach dem Versuch. 6 von 8 Patienten berichteten signifikante und anhaltende Anfallsreduktionen (im Durchschnitt 74%) nach einer Belohnung für entweder 12–15 oder 18–23 Hz in Abwesenheit von 6–9 Hz. Die Reaktion auf eine Belohnung fur 12–15 Hz war spezifisch; die Anfallshäufigkeit kehrte zum Aus‐gangswert zurück, wenn die Verstärkerantwort umge‐kehrt wurde. Eine veränderte Häufigkeit nach Belohnung für die Erkennung von 18–23 Hz wurde nicht durch Umkehr der Belohnung geändert. Eine Interpretation dieser Wirkungen als nicht spezifisch wird zu Gunsten einer Hypothese der EEG‐Normalisierung zürtickgestellt.
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