fNIRS Neurofeedback u vysoce impulzivních účastníků s regiony ROI DLPFC a IFG

Cíle:

Vyšetřovatelé posoudí účinky – a specifičnost – dvou protokolů NF založených na fNIRS, z nichž jeden cílí na DLPFC a druhý na IFG. Obě skupiny budou také porovnány s „falešnou“ tréninkovou skupinou s regulací signálu fNIRS mimo frontální laloky. Pre/post testování bude provedeno ve všech třech skupinách, tj. měření mozkové aktivity, kognitivních funkcí a impulzivního chování bude provedeno před začátkem NF tréninkové fáze a také po posledním tréninku. K vyhodnocení změn mozkové aktivity a neuropsychologické výkonnosti souvisejících s tréninkem tak budou použity úlohy Go/Nogo a úloha n-back. Populace studie budou vysoce impulzivní (zdraví) jedinci, u kterých bylo dříve zjištěno, že vykazují sníženou aktivitu DLPFC a IFG (podobně jako pacienti s ADHD), a výzkumníci očekávají, že se jejich funkce DLPFC a IFG po tréninku fNIRS-NF zvýší. Naší hypotézou je, že obě aktivní NF skupiny (DLPFC a IFG) se zlepší ve všech relevantních měřeních více než skupina s placebem (falešný trénink). Specifické výhody se tak očekávají ve skupině DLPFC pro data pracovní paměti (úloha n-back) a ve skupině IFG pro měření inhibiční kontroly (úloha Go/Nogo). Dále budou vyšetřovatelé testovat účinek fNIRS-NF na stresovou reakci pomocí TSST jako standardizovaného zátěžového testu. Předpokládá se, že trénink fNIRS-NF je také účinný při snižování stresu posílením regulace související se stresem (která také souvisí s frontálním lalokem).

Předpokládá se, že oba tréninky budou úspěšné při snižování impulzivního chování; nicméně v pre/post testování se očekávají specifické účinky NF založené na fNIRS v DLPFC na funkci pracovní paměti a NF založené na fNIRS v IFG na inhibiční kontrolu. Korelace mezi oběma funkcemi a impulzivními symptomy naznačí, která návratnost investic do tréninku může být slibnější pro léčbu (specifické podskupiny) ADHD. Korelace mezi regulací různých tréninkových ROI budou indikovat specifičnost zpětnovazební regulace ohraničených kortikálních oblastí.

Funkční infračervená spektroskopie (fNIRS):

K měření hemodynamických odpovědí v prefrontálním kortexu (PFC) bude použit systém fNIRS (ETG-4000, Hitachi Medical Corporation, Japonsko).

Všechny experimenty budou prováděny na Katedře psychiatrie a psychoterapie Univerzity v Tübingenu (Calwerstraße 14/Osianderstraße 24, 72076 Tübingen). Všechny lékařsko-technické prostředky jsou certifikovány CE a schváleny pro použití u pacientů a budou používány pouze v souladu se schváleným účelem osobami, které mají znalosti a zkušenosti k obsluze, aplikaci a údržbě přístrojů.

Neurofeedback:

Jedna relace NF obsahuje 2 bloky zpětné vazby, z nichž každý trvá 12 minut a jeden blok přenosu trvající 8 minut. Blok zpětné vazby se skládá z 12 regulačních zkoušek. Jeden regulační pokus se skládá z 20 s klidového času a 30 s regulačního času. Úkolem je zvýšit nebo snížit hemodynamickou aktivitu v DLPFC nebo IFG (nebo, pro kontrolní skupinu, 4 kanály temporálního kortexu, který se domněle nepodílí na symptomatologii impulzivity/ADHD; dále v nepublikované pilotní studii, bylo zjištěno, že tyto 4 kanály byly neaktivní během Stroopova úkolu zahrnujícího kognitivní kontrolní funkce) s 50 % aktivačních pokusů a 50 % deaktivačních pokusů, které byly prezentovány v náhodném pořadí. Jako zpětná vazba hemodynamické aktivace mozku je účastníkovi na obrazovce ukázán míč, který se pohybuje zleva doprava a zobrazuje změny koncentrace okysličeného hemoglobinu pohybem pod nebo nad čárou uprostřed obrazovky. Šipka uprostřed obrazovky ukazuje, zda se u dané zkoušky očekává aktivace (směřující nahoru) nebo deaktivace (směřující dolů). V aktivačních studiích by se koncentrace okysličeného hemoglobinu měla zvýšit ve srovnání s výchozí hodnotou, ve studiích deaktivace by měla klesnout. Na konci úspěšného pokusu (míč se pohyboval očekávaným směrem po dobu alespoň 7 s z posledních 15 s regulovaného času) odměnná zpětná vazba („Gut gemacht, weiter so!“, což je německy „Dobrá práce, pokračujte takto!") se zobrazí na obrazovce. Přenosový blok se skládá z 8 regulačních pokusů, ve kterých není zobrazen pohybující se míč, ale odměna na konci pokusu stále ukazuje, zda byl účastník úspěšný. Přenosové bloky jsou zahrnuty proto, aby usnadnily přenos naučených regulačních strategií do každodenního života.

Studijní populace:

Účastníci se budou rekrutovat z místní studentské populace prostřednictvím inzerátů/e-mailů a ze stávajících databází. Online systém bude použit k tomu, aby potenciální účastníci vyplnili ASRS, aby byli klasifikováni jako vysoce nebo málo impulzivní. Během tohoto online screeningového postupu potvrdí stisknutím tlačítka, že si přečetli informace o studii a informovaný souhlas a že souhlasí s použitím svých údajů. „Pokračují“ dalším stisknutím tlačítka a budou informováni o svých právech. Příslušní potenciální účastníci (vysoce impulzivní zdraví jedinci se skóre ASRS > 15, ale < 23) jsou znovu kontaktováni za účelem schůzky se studiem. Potenciálnímu účastníkovi budou v té době zaslány úplné informace o studii, informovaný souhlas a formulář o bezpečnosti údajů. Při příchodu na vlastní laboratorní prohlídku dostanou opět ústně i písemně vysvětlení všech postupů a možných rizik. Do studie jsou zařazeni, když dají písemný informovaný souhlas.

Odhad velikosti vzorku:

Navrhovaný projekt je plánován jako randomizovaná, kontrolovaná studie a zahrnuje celkem 60 účastníků rozdělených do IFG-, DLPFC a placeba tréninkové skupiny, která absolvuje trénink na bázi IFG, DLPFC nebo falešný (temporální kortex) kontrolní trénink NF. . Na základě velikosti účinku intervencí NF typicky pozorovaných u pacientů s ADHD (kolem d=0,8 pro zlepšení symptomů souvisejících s pozorností, ve srovnání s různými kontrolními skupinami včetně pořadníku, EMG biofeedbacku a kognitivního tréninku; viz např. Arns, de Ridder, Strehl, Breteler & Coenen, 2009), velikost vzorku podskupiny n=20 by byla výsledkem formálního výpočtu síly s předem definovaným α 0,05 a zamýšlenou mocninou alespoň 80 %. Nedávná vlastní data, která úzce souvisí s aktuálně plánovaným tréninkovým protokolem, potvrzují velikosti účinku nejméně 0,8 pro srovnání před a po v rámci návrhu kontrolní skupiny. Podrobně, po osmi tréninkových lekcích s NF tréninkem na bázi fNIRS zaměřeným na frontální lalok vykazovaly vysoce impulzivní subjekty pozitivní změny jak v cílových kognitivních měřeních (směrodatná odchylka RT v úkolu se signálem zastavení), tak v kortikální aktivaci (levý DLPFC), které byly významně silnější než v kontrolní tréninkové skupině založené na EMG (Hudak et al., 2017) s velikostí účinku dcorr = 0,981, respektive 1,61 (vzorec podle Klauera (2001) pro designové studie před kontrolou). Celkově vzato a spoléháme-li se na konzervativnější odhad účinků NF na samotnou úroveň příznaků (viz výše), velikost vzorku n=20 na skupinu a léčebné rameno se tedy zdá být adekvátní pro různé cíle a otázky navrhované studie. .

Rizika a vedlejší účinky:

FNIRS: S nahrávkami fNIRS nejsou spojena žádná zdravotní rizika; při použití laserových diod, což je případ této studie, nedochází k žádnému významnému zahřívání tkáně. Aby se předešlo náhodným problémům, budou přijata všechna možná opatření. Pokyny a protokoly o tom, jak zacházet s aplikacemi měření (např. pohodlné nastavení uzávěru NIRS), budou přísně dodržovány podle doporučení zkušených laboratoří. Kromě toho budou experimentátoři pracovat pod přísným dohledem Dr. Ann-Christine Ehlis.

NF na bázi FNIRS: Rizika spojená s léčbou NF na bázi fNIRS jsou malá, vzácná a rychle odstranitelná. U jedinců, kteří jsou vysoce citliví nebo náchylní, může NF na bázi fNIRS vyvolat migrenózní bolest hlavy (vyvolané svalové napětí), návaly horka nebo mírnou úzkost (vyvolanou výkonem). Potenciální problémy lze minimalizovat a odvrátit získáním adekvátní anamnézy před léčbou. Nežádoucí účinky jsou obvykle mírné, přechodné a rychle odstranitelné, což účastníkům umožňuje pokračovat v léčbě.

Ochrana osobních údajů:

Všichni experimentátoři jsou vázáni profesionálním uvážením. Studenti doktorského studia / studenti magisterského studia potenciálně zapojení do projektu obdrží podrobné vysvětlení všech postupů a podepíší smlouvu o aplikaci těchto pokynů. Je zaručeno důvěrné zacházení s údaji v souladu se zákonem o ochraně osobních údajů. Vzhledem k tomu, že data jsou při akvizici zakódována, není možné publikované výsledky přiřadit jednotlivcům. Záznamy umožňující opětovnou identifikaci jsou uzamčeny a přístupné pouze zaměstnancům (další podrobnosti viz níže). Pro nakládání s údaji platí následující pravidla.

Sběr a ukládání dat:

Data budou uložena pomocí kódů. Tyto pseudonymy budou vytvořeny pro každého účastníka (německy: "Pseudonymisierung"). Kódy se skládají z názvu použitého paradigmatu a průběžného čísla účastníka.

Budou pouze tři formuláře se jménem účastníků. Účastníci nejprve uvedou na formulář souhlasu své jméno, datum narození a podpis. Za druhé, experimentátor si zaznamená jméno účastníků, datum narození a kód studie do formuláře protokolu. Tento protokol bude jediným způsobem, jak propojit studijní kód účastníka s jeho identitou. Za třetí, účastníci podepíší formulář pro obdržení účastnického poplatku. Všechny tři dokumenty budou uloženy kromě ostatních studijních dokumentů v uzamykatelné skříni. Klíče od této skříně a od pokoje budou přístupné pouze s licencí podepsanou Dr. A.-C. Ehlis, vedoucí výzkumné skupiny „Psychofyziologie a optické zobrazování“ na Klinice psychiatrie a psychoterapie v Tuebingenu.

Psychometrické dotazníky budou uloženy ve skříni v uzamykatelné místnosti. V těchto dotaznících je uveden pouze studijní kód účastníků. Klíče od pokoje budou také přístupné pouze s licencí podepsanou Dr. A.-C. Ehlis. Tyto dokumenty budou po deseti letech zničeny. Dále budou data z dotazníku a studijní kódy účastníků zaneseny do datové matice programů Excel nebo SPSS pro další analýzy. Zobrazovací data jsou také označena studijními kódy účastníků.

Online dotazník bude vytvořen a distribuován pomocí softwaru SoSciSurvey. SoSciSurvey ukládá všechna data na německý server (umístěný v Mnichově). SoSciSurvey nesdílí žádná data s třetími stranami, neukládá IP adresy a maže všechna data, pokud se projektový manažer nepřihlásí do systému po dobu tří měsíců. Všechna data jsou během přenosu dat šifrována. SoSciSurvey tedy nabízí velmi vysoký bezpečnostní standard. Po období online hodnocení budou data stažena a uložena na heslem chráněném pevném disku Fakultní nemocnice Tübingen (skupina Psychophysiology & Optical Imaging). Všechna data budou poté vymazána ze serveru SoSciSurvey.

Analýza dat:

Kódovaná data budou analyzována a výsledky budou publikovány v konkrétních vědeckých časopisech. Z těchto výsledků nebude možné odvodit informace o jednotlivých účastnících.

Data FNIRS budou analyzována pomocí softwarového balíčku implementovaného v ETG-4000 (Topo software od Hitachi Medical Co., Japonsko) a také MATLAB (The MathWorks Inc.), komerčního softwaru aplikovaného na offline analýzu změny hemoglobinu. koncentrace. Kromě toho budou statistické analýzy prováděny pomocí softwarových balíčků Excel (Microsoft Inc.) a SPSS. Pro statistickou analýzu budou použity především ANOVA pro opakovaná měření a korelační analýzy. Post-hoc srovnání budou provedena pomocí t-testů pro shodné nebo nezávislé vzorky a také korelační analýzy.