Effects of Central Cortical EEG Feedback Training on Incidence of Poorly Controlled Seizures
Authors: Sterman M. B. , Macdonald L. R. 
Published: November 2007

SummaryThis 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 (C3‐T3) 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.RÉSUMÉCette 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.RESUMENEn 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 (C3‐T3) 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.ZUSAMMENFASSUNGUntersuchung 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 (C3‐T3) 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.