Exploring directly the neural correlates of feedback-related reward saliency during fMRI-based Neurofeedback

Abstract

O neurofeedback (NF) é um procedimento experimental no qual a atividade neural medida é apresentada ao participante em tempo real na forma de um representaçao auditiva ou visual, auxiliando na auto-regulaçao de possíveis correlatos neurais . A variabilidade individual da eficácia e especificidade do neurofeedback ainda permanece uma questao importante que afeta a introduç˜ao do neurofeedback no contexto clínico. Estudos direcionados aos diferentes elementos do desempenho (como atenção, aspectos motivacionais e envolvimento da tarefa) estimam que o sucesso em neurofeedback varia entre 30 % e 50 %. O presente trabalho explora os correlatos neurais do feedback em relaç˜ao às redes de recompensa e saliência e a sua associaç˜ao com variaçoes individuais associadas ao sucesso do treino cognitivo. Adquirimos dados anatómicos e funcionais de dez pacientes saudáveis num paradigma de neurofeedback personalizado, com três tarefas distintas de imaginação de movimento. O paradigma do neurofeedback adaptado visa o aumento da motivaç˜ao do participante e o empenho na tarefa e, consequentemente, o aumento do desempenho geral da neu- romodulaç˜ao. A nossa hipótese é baseada no efeito da aprendizagem associado à recompensa na motivaç˜ao. Os resultados mostraram ativac˜oes nos correlatos neurais relacionados à recompensa simultâneos ao feedback, que diferiram de acordo com o valor percepcionado da recompensa do feedback auditivo. Em última instância, este trabalho permitirá a otimizac˜ao de parâmetros de neurofeedback personalizados e ajudar´a a definir potenciais biomarcadores de neuroimagem para o sucesso do neurofeedback.

Neurofeedback (NF) is an experimental procedure in which measured neural activity is presented in the form of visual, auditory display to a participant in real-time, aiding on self-regulation of putative neural correlates. Individual variability of the efficacy and specificity of neurofeedback remains an important issue affecting the introduction of neurofeedback in the clinical context. Studies directed at the different elements of performance (such as attentional variables, motivational aspects and task engagement) estimated success on neurofeedback experiments ranges between 30% and 50%. The present work explores the neural correlates of feedback concerning the reward and saliency networks and their association with individual variations associated with the success of the training. We acquired anatomical and functional data from ten healthy patients in a tailored neurofeedback paradigm with three distinct motion imagery tasks. The tailored neurofeedback paradigm aimed at the increase of participant’s motivation and task engagement and, consequently, the increase in the overall performance in neuromodulation. Our hypothesis is based on the effect of reward learning in motivation. The results showed activations in reward-related neural correlates concurrent with the feedback which differed according to the perceived reward-value of the auditory feedback. Ultimately, this research will allow the optimization of individually tailored neurofeedback parameters and help define potential neuroimaging biomarkers for neurofeedback success.