Research has shown that difficulties with emotion regulation abilities in childhood and adolescence increase the risk for developing symptoms of mental disorders, e.g anxiety. We investigated whether functional magnetic resonance imaging (fMRI)-based neurofeedback (NF) can modulate brain networks supporting emotion regulation abilities in adolescent females. We performed three experiments (Experiment 1: N = 18; Experiment 2: N = 30; Experiment 3: N = 20). We first compared different NF implementations regarding their effectiveness of modulating prefrontal cortex (PFC)-amygdala functional connectivity (fc). Further we assessed the effects of fc-NF on neural measures, emotional/metacognitive measures and their associations. Finally, we probed the mechanism underlying fc-NF by examining concentrations of inhibitory and excitatory neurotransmitters. Results showed that NF implementations differentially modulate PFC-amygdala fc. Using the most effective NF implementation we observed important relationships between neural and emotional/metacognitive measures, such as practice-related change in fc was related with change in thought control ability. Further, we found that the relationship between state anxiety prior to the MRI session and the effect of fc-NF was moderated by GABA concentrations in the PFC and anterior cingulate cortex. To conclude, we were able to show that fc-NF can be used in adolescent females to shape neural and emotional/metacognitive measures underlying emotion regulation. We further show that neurotransmitter concentrations moderate fc–NF–effects.

中文翻译：

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基于动态 fMRI 的神经反馈对青春期女性情绪调节网络的调节作用

研究表明，童年和青春期情绪调节能力的困难会增加出现精神障碍症状的风险，例如焦虑。我们研究了基于功能性磁共振成像 (fMRI) 的神经反馈 (NF) 是否可以调节支持青春期女性情绪调节能力的大脑网络。我们进行了三个实验（实验 1：N = 18；实验 2：N = 30；实验 3：N = 20）。我们首先比较了不同 NF 实现对调节前额叶皮层 (PFC)-杏仁核功能连接 (fc) 的有效性。我们进一步评估了 fc-NF 对神经测量、情绪/元认知测量及其关联的影响。最后，我们通过检查抑制性和兴奋性神经递质的浓度来探讨 fc-NF 的机制。结果表明，NF 实施对 PFC-杏仁核 fc 进行了不同的调节。使用最有效的 NF 实施，我们观察到神经和情绪/元认知测量之间的重要关系，例如 fc 的实践相关变化与思想控制能力的变化有关。此外，我们发现 MRI 会议之前的状态焦虑与 fc-NF 的影响之间的关系受到 PFC 和前扣带皮层中 GABA 浓度的调节。总而言之，我们能够证明 fc-NF 可用于青春期女性来塑造情绪调节的神经和情绪/元认知措施。我们进一步表明，神经递质浓度会减轻 fc-NF 效应。使用最有效的 NF 实施，我们观察到神经和情绪/元认知测量之间的重要关系，例如 fc 的实践相关变化与思想控制能力的变化有关。此外，我们发现 MRI 前的状态焦虑与 fc-NF 的影响之间的关系受到 PFC 和前扣带回皮层中 GABA 浓度的调节。总而言之，我们能够证明 fc-NF 可用于青春期女性来塑造情绪调节的神经和情绪/元认知措施。我们进一步表明，神经递质浓度会减轻 fc-NF 效应。使用最有效的 NF 实施，我们观察到神经和情绪/元认知测量之间的重要关系，例如 fc 的实践相关变化与思想控制能力的变化有关。此外，我们发现 MRI 会议之前的状态焦虑与 fc-NF 的影响之间的关系受到 PFC 和前扣带皮层中 GABA 浓度的调节。总而言之，我们能够证明 fc-NF 可用于青春期女性来塑造情绪调节的神经和情绪/元认知措施。我们进一步表明，神经递质浓度会减轻 fc-NF 效应。我们发现 MRI 前的状态焦虑与 fc-NF 的影响之间的关系受到 PFC 和前扣带回皮层中 GABA 浓度的调节。总而言之，我们能够证明 fc-NF 可用于青春期女性来塑造情绪调节的神经和情绪/元认知措施。我们进一步表明，神经递质浓度会减轻 fc-NF 效应。我们发现 MRI 前的状态焦虑与 fc-NF 的影响之间的关系受到 PFC 和前扣带回皮层中 GABA 浓度的调节。总而言之，我们能够证明 fc-NF 可用于青春期女性来塑造情绪调节的神经和情绪/元认知措施。我们进一步表明，神经递质浓度会减轻 fc-NF 效应。