Neurofeedback træning for ældre voksne

Baggrund:

Subkliniske symptomer på depression og angst er almindelige hos ældre voksne, med nogle skøn, der indikerer, at disse symptomer er til stede hos 10-52 % af de ældre voksne i lokalsamfundet. Nogle undersøgelser har vist, at ældre voksne med subklinisk depression og angst er mere tilbøjelige end dem med lave niveauer af relevante symptomer til at blive diagnosticeret med affektive lidelser og let kognitiv svækkelse eller demens senere i livet. Interventioner til ældre med forhøjede subkliniske symptomer på depression og angst er således afgørende for at forebygge affektive lidelser og demens sent i livet. Under negative følelsesmæssige oplevelser spiller den præfrontale cortex (PFC) en central rolle i nedregulering af aktivitet. PFC-dysfunktion kan forårsage forskellige humør- og angstsymptomer.

Neurofeedback-træning er en ikke-farmaceutisk neurorehabiliteringsteknik, der potentielt kan forbedre præfrontal funktion og forbedre mental sundhed og kognitive funktioner. Denne teknik bruger sensorisk feedback til at lære individer at selvregulere specifikke hjerneaktiviteter med det mål at inducere langsigtet neuroplasticitet og funktionelle forbedringer. Traditionelt er neurofeedback-træning blevet udført ved hjælp af EEG, og meget forskning har anvendt sådanne træningsinterventioner til behandling af en række psykiatriske lidelser. I de senere år er interessen for at bruge fNIRS til at levere neurofeedback-træning vokset. Den underliggende mekanisme ved sådan træning med fNIRS er forskellig fra træning med EEG. Sammenlignet med EEG har fNIRS en lavere tidsmæssig opløsning, men en højere rumlig opløsning og er mere modstandsdygtig over for bevægelsesartefakter. Derudover viste en nylig undersøgelse, at patienter med social angst havde reduceret angstsymptomer efter fNIRS neurofeedback-træning.

Forskningsplan og metode:

Design: Dette foreslåede projekt er designet i overensstemmelse med den nuværende konsensus om rapportering og eksperimentelt design af kliniske og kognitiv adfærdsmæssige neurofeedback undersøgelser. Deltagerne vil blive tilfældigt og ligeligt tildelt en af ​​tre neurofeedback-træningsgrupper: (1) sham, (2) EEG og (3) fNIRS. Hver deltager vil gennemføre en neurofysiologisk vurdering (1) før, (2) umiddelbart efter og (3) 1 måned efter intervention.

Deltagere: 90 ældre voksne uden demens vil blive rekrutteret via annoncer hos PolyU og NGO'er. Inklusionskriterierne er: (i) alder på 60-79 år; (ii) højrehåndethed som vurderet ved hjælp af den korte form af Edinburgh Handedness Inventory; (iii) en moderat eller højere score på mindst én af depressions- og angstunderskalaerne (men ikke nødvendigvis begge) på depressionsangststressskalaen-21 (DASS-21); (iv) ingen historie med neurologisk eller psykiatrisk lidelse; (iv) ingen historie med traumatisk hjerneskade, der kræver hospitalsindlæggelse; (vi) ikke i øjeblikket bruger psykotrop medicin; (vii) evne til at læse traditionel kinesisk; (viii) normalt eller korrigeret til normalt syn; og (ix) en score på mindst 19 på Hong Kong Montreal Cognitive Assessment (HK-MoCA).

De inklusionskriterier, som vi planlagde at bruge, var baseret på dem, der blev anvendt i præfrontale neurofeedback-undersøgelser i humør- eller angstlidelser. Konventionelt udvælges deltagere ud fra en vis tærskel for depressive eller angstsymptomer, hverken kognitiv eller hjernedysfunktion udgør et inklusionskriterium. Ikke desto mindre, da variation i kognitive og PFC-funktionsniveauer kan påvirke behandlingsresponsen, vil efterfølgende analyser tage udgangspunkt i kognitive og PFC-funktionsniveauer.

Undersøgelsesprocedurer: Potentielle deltagere vil først blive udsat for en screeningsevaluering for at vurdere berettigelse. Kvalificerede personer vil blive inviteret til PolyU til vurdering og træning. Uddannelsen vil omfatte 10 60-minutters sessioner gennemført inden for 4 uger. Hver session vil inkludere 25 minutters effektiv træningstid, for en samlet træningstid på 250 minutter, i overensstemmelse med de seneste anbefalinger. Derudover vil deltagerne påtage sig 3 eksperimentelle opgaver under samtidig EEG-fNIRS-registrering og udfylde flere spørgeskemaer på 3 tidspunkter, som beskrevet i afsnittet 'Neurofysiologisk vurdering'. Flere undersøgelser har vist, at EEG-, fNIRS- og neurofeedback-træning kan anvendes til ældre voksne over 70 og endda til personer med demens. Derfor forventer vi, at ældre voksne, der screenes for demens af HK-MoCA, vil kunne følge både vurderings- og træningsprotokollerne.

Neurofeedback-træning: Under træningen vil deltagerne blive bedt om at følge instruktionerne på en computerskærm. De vil gennemføre fem runder med træningsopgave. Hver runde starter med en 30-sekunders hvilefase efterfulgt af 4,5 minutters selvreguleringsfase. I hvilefasen vises et fikseringskors på skærmen, og deltagerne vil blive instrueret i at sidde stille og slappe af. I løbet af reguleringsperioden vil deltagerne blive bedt om at ændre firkanten fra hvid til sort (dvs. en iboende social belønning), men vil ikke få specifikke strategier. Farvens mørke vil repræsentere stigningen i enten frontal alfa-asymmetri eller frontal oxyhæmoglobin (HbO) asymmetri. Værdierne i øjeblikket vil blive sammenlignet med 20'ernes præreguleringsbaseline. I den falske tilstand vil deltagerne modtage visuel feedback baseret på præ-optagelser og/eller andre deltageres optagelser. Deltagerne vil gennemgå en 3-minutters hvileperiode før og efter hver træningssession for at spore ændringer i hjerneaktivitet i hviletilstand inden for og på tværs af sessioner.

Under hver træningssession vil en kasket tilpasset deltagerens hovedstørrelse blive brugt til at montere EEG- og fNIRS-sensorerne. Hardwareopsætningen vil være den samme for alle grupper for at sikre, at både deltageren og forsøgslederen er blindet. For at EEG skal optages af ANT eego rt8-forstærkeren (ANT Neuro, Hengelo, Holland), vil elektroderne blive placeret ved Fp1, F3, F4, Fz, Fpz, Cz, GND (jord), lavere VEOG og på de to øreflipper (referencer). Data vil blive indsamlet ved 2.048 Hz. For at fNIRS skal optages af det bærbare OctaMon+-system (Artinis Medical Systems, Gelderland, Holland), vil to kilder, hver omgivet af fire detektorer placeret ca. 3 cm fra hinanden, blive placeret på hovedbunden, således at de to kanaler nær den cerebrale fissur på hver side af halvkuglerne er omgivet F3 og F4. Data vil blive samplet ved 50 Hz. Afhængigt af træningsgruppen vil frontal asymmetri i form af forskellen i alfa-styrke (8-13 Hz) mellem F3 og F4 og den gennemsnitlige ændring i HbO-koncentration mellem venstre og højre PFC blive valgt som målmål. For begge rigtige træningsgrupper vil datastreaming i realtid blive udført ved hjælp af Lab Streaming Layer og OpenVibe i henhold til offentliggjorte retningslinjer.

Neurofysiologisk vurdering: En 1,5-times neurofysiologisk vurdering vil blive administreret på hvert af 3 tidspunkter (før, efter og 1-måneders opfølgning) for at evaluere effekten af ​​neurofeedback-træning. Deltagerne vil gennemføre DASS-21 (kinesisk version) for at måle deres depressive og angstsymptomer i løbet af den sidste uge; Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS; kinesisk version) for at måle deres tegn på angst og depression i løbet af den foregående uge; Pittsburgh Sleep Quality Index for at måle deres søvnkvalitet i løbet af den sidste måned; Satisfaction with Life Scale (kinesisk version) for at kvantificere deres generelle livstilfredshed; og Lawton Instrumental Activities of Daily Living Scale (IADL; kinesisk version) for at vurdere færdigheder til at leve selvstændigt. Deltagerne vil også udføre tre computeriserede opgaver for at vurdere forskellige komponenter af frontal kognitiv funktion under samtidige EEG-fNIRS-målinger, ved at bruge samme opsætning som neurofeedback-træning. Ved det første besøg vil deltagerne også gennemføre HK-MoCA for at screene for demens. Umiddelbart efter interventionen vil de blive spurgt, om de kender deres behandlingsgruppeopgave for at kontrollere styrken af ​​blinding.

Hver vurderingsopgave (åbne øjne, følelsesmæssig Stroop, n-back) foreslået til denne forskning vil omfatte en vanskelig og en let tilstand. Øjne åbne-testen bruges til at lade maskinen måle aktiveringsbaseline, når deltagerne åbner øjnene. Det kræver, at deltagerne holder øjnene åbne i 3 minutter. Opgaven Emotional Stroop bruges til at vurdere hæmmende kontrol. Deltagerne får vist billeder af forskellige følelser med ikke-relaterede traditionelle kinesiske følelsesnavne. De bliver bedt om at navngive billederne efter følelser. Det kræver, at deltagerne hæmmer deres følelser ledet af formuleringerne og reagerer på billedets indhold. Forskelle i nøjagtighed og gennemsnitlig reaktionstid (RT) og ændringer i den præfrontale HbO-koncentration og theta-styrke mellem de to forhold vil være de afhængige variable. n-back opgaven bruges til at vurdere arbejdshukommelsen. Under opgaven får deltagerne vist en sekvens af cifre og bedt om at bedømme via knaptryk, om det ciffer, de ser, er nul (0-back; let) eller det samme som det ciffer, de så to forsøg før (2-back; svært ). Forskelle i nøjagtighed og gennemsnitlig RT og ændringer i den præfrontale HbO-koncentration og theta-styrke mellem de to forhold vil være de afhængige variable.

Dataanalyse: I dette projekt er de primære resultatmål humør- og angstmål (dvs. DASS-21 og HADS-score), og de sekundære resultatmål er opgaveudførelse og PFC-mål samt andre mentale sundhedsmål. Resultatmålene vil blive analyseret i henhold til CRED-nf-tjeklisten. Lineære blandede modeller med gruppe (sham, EEG, fNIRS), tid (baseline, post, follow-up) og tilstand (let, vanskelig) som de faste faktorer; og emnet som en tilfældig faktor vil blive brugt til at analysere adfærds-, fNIRS- og EEG-data. Vi forventer, at deltagere i de to rigtige neurofeedback-træningsgrupper vil demonstrere betydelige forbedringer i mental sundhed, kognitiv funktion og frontallappens funktion ved post- og opfølgningsvurderingerne i forhold til shamgruppedeltagerne. Derudover vil vi evaluere forskelle i præ-post ændringer i mental sundhed og kognitive funktioner mellem de to reelle træningsgrupper. Desuden vil vi undersøge sammenhængen mellem baseline kognitive og PFC funktionsniveauer og præ-post ændringerne i DASS-21 scores for at belyse individuelle forskelle i behandlingsresponsen for hver neurofeedback gruppe.