fNIRS Neurofeedback en participantes altamente impulsivos con regiones de ROI DLPFC e IFG

Objetivos:

Los investigadores evaluarán los efectos, y la especificidad, de dos protocolos NF basados ​​en fNIRS, uno dirigido a DLPFC y otro dirigido a IFG. Ambos grupos también se compararán con un grupo de entrenamiento "falso" con regulación de la señal fNIRS fuera de los lóbulos frontales. Se realizarán pruebas previas y posteriores en los tres grupos, es decir, se obtendrán medidas de actividad cerebral, cognición y comportamiento impulsivo antes del inicio de la fase de entrenamiento de NF, así como después de la última sesión de entrenamiento. Por lo tanto, se aplicarán una tarea Go/Nogo y una tarea n-back para evaluar los cambios relacionados con el entrenamiento en la actividad cerebral y el rendimiento neuropsicológico. La población del estudio estará compuesta por individuos altamente impulsivos (sanos), que previamente se encontró que mostraban una actividad DLPFC e IFG reducida (similar a los pacientes con TDAH), y los investigadores esperan que su función DLPFC e IFG aumente después del entrenamiento con fNIRS-NF. Nuestra hipótesis es que ambos grupos NF activos (DLPFC e IFG) mejorarán más que el grupo placebo (entrenamiento simulado) en todas las medidas relevantes. Por lo tanto, se esperan ventajas específicas en el grupo DLPFC para datos de memoria de trabajo (tarea n-back) y en el grupo IFG para medidas de control inhibitorio (tarea Go/Nogo). Además, los investigadores probarán el efecto de fNIRS-NF en la respuesta al estrés utilizando el TSST como una prueba de estrés estandarizada. Se plantea la hipótesis de que el entrenamiento fNIRS-NF también es eficaz para reducir el estrés al fortalecer la regulación relacionada con el estrés (que también se ha relacionado con el lóbulo frontal).

Se plantea la hipótesis de que ambos entrenamientos tendrán éxito en la reducción del comportamiento impulsivo; sin embargo, en una prueba previa/posterior, se esperan efectos específicos de la NF de la DLPFC basada en fNIRS sobre la función de la memoria de trabajo y de la NF de la IFG basada en fNIRS sobre el control inhibitorio. Las correlaciones entre ambas funciones y los síntomas impulsivos darán una indicación de qué ROI de entrenamiento puede ser más prometedor para el tratamiento de (subgrupos específicos de) TDAH. Las correlaciones entre la regulación de diferentes ROI de entrenamiento indicarán la especificidad de la regulación de retroalimentación de áreas corticales circunscritas.

Espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS):

Se utilizará un sistema fNIRS (ETG-4000, Hitachi Medical Corporation, Japón) para medir las respuestas hemodinámicas dentro de la corteza prefrontal (PFC).

Todos los experimentos se realizarán en el Departamento de Psiquiatría y Psicoterapia de la Universidad de Tübingen (Calwerstraße 14/Osianderstraße 24, 72076 Tübingen). Todos los dispositivos médico-técnicos están certificados por CE y aprobados para su aplicación en pacientes y solo serán utilizados de acuerdo con su propósito aprobado por personas que tengan el conocimiento y la experiencia para operar, aplicar y mantener los dispositivos.

Neurorretroalimentación:

Una sesión de NF consta de 2 bloques de retroalimentación de 12 minutos cada uno y un bloque de transferencia de 8 minutos. Un bloque de retroalimentación consta de 12 ensayos de regulación. Una prueba de regulación consta de 20 s de tiempo de reposo y 30 s de tiempo de regulación. La tarea es aumentar o disminuir la actividad hemodinámica en DLPFC o IFG (o, para el grupo de control simulado, 4 canales de la corteza temporal, que supuestamente no está involucrada en la sintomatología de impulsividad/TDAH; además, en un estudio piloto no publicado, se encontró que estos 4 canales estaban inactivos durante una tarea de Stroop que involucraba funciones de control cognitivo), con 50% de ensayos de activación y 50% de ensayos de desactivación, que se presentaron en orden aleatorio. Como retroalimentación de la activación cerebral hemodinámica, se muestra una pelota al participante en una pantalla, moviéndose de izquierda a derecha y representando los cambios de concentración en la hemoglobina oxigenada al moverse por debajo o por encima de una línea en el medio de la pantalla. Una flecha en el centro de la pantalla indica si se espera la activación (apuntando hacia arriba) o la desactivación (apuntando hacia abajo) en una prueba determinada. En los ensayos de activación, la concentración de hemoglobina oxigenada debería aumentar en comparación con la línea base, en los ensayos de desactivación debería disminuir. Al final de una prueba exitosa (la pelota se movió en la dirección esperada durante al menos 7 s de los últimos 15 s del tiempo reglamentario), una respuesta gratificante ("¡Gut gemacht, weiter so!", que en alemán significa "Bien hecho, continuar así!") se muestra en la pantalla. Un bloque de transferencia consta de 8 pruebas reglamentarias en las que no se muestra la bola en movimiento, pero la recompensa al final de la prueba aún indica si el participante tuvo éxito. Los bloques de transferencia se incluyen para facilitar la transferencia de las estrategias de regulación aprendidas a la vida cotidiana.

Población de estudio:

Los participantes serán reclutados de la población estudiantil local a través de anuncios/correo electrónico y de las bases de datos existentes. Se utilizará un sistema en línea para que los posibles participantes completen el ASRS a fin de clasificarlos como altamente o poco impulsivos. Durante este procedimiento de selección en línea, confirman presionando un botón que leyeron la información del estudio y el consentimiento informado y que están de acuerdo con el uso de sus datos. Ellos "continúan" presionando un botón más y serán informados sobre sus derechos. Los participantes potenciales apropiados (sujetos sanos altamente impulsivos con puntajes ASRS >15 pero <23) son contactados nuevamente para una cita de estudio. La información completa del estudio, el consentimiento informado y el formulario de seguridad de los datos se enviarán al posible participante en ese momento. Cuando lleguen para la cita de laboratorio real, recibirán nuevamente explicaciones sobre todos los procedimientos y posibles riesgos verbalmente y por escrito. Son incluidos en el estudio, cuando dan su consentimiento informado por escrito.

Estimación del tamaño de la muestra:

El proyecto propuesto está planificado como un ensayo controlado aleatorizado y comprende un total de 60 participantes divididos en un grupo de entrenamiento de IFG, DLPFC y placebo que reciben entrenamiento de control de NF basado en IFG, basado en DLPFC o simulado (corteza temporal). . Basado en los tamaños del efecto de las intervenciones de NF típicamente observados en pacientes con TDAH (alrededor de d = 0,8 para mejoras de los síntomas relacionados con la atención, en comparación con diferentes grupos de control que incluyen lista de espera, biorretroalimentación EMG y entrenamiento cognitivo; consulte, p. Arns, de Ridder, Strehl, Breteler & Coenen, 2009), los tamaños de muestra de subgrupos de n=20 serían el resultado de un cálculo de potencia formal, con un α predefinido de 0,05 y una potencia prevista de al menos el 80 %. Estrechamente relacionado con el protocolo de entrenamiento planificado actualmente, los datos propios recientes confirman tamaños del efecto de al menos 0,8 para comparaciones previas y posteriores dentro de un diseño de grupo de control. En detalle, luego de ocho sesiones de entrenamiento con un entrenamiento NF basado en fNIRS enfocado en el lóbulo frontal, los sujetos altamente impulsivos mostraron cambios positivos tanto en las medidas cognitivas objetivo (desviación estándar de RT en una tarea de señal de alto) como en la activación cortical (DLPFC izquierdo) que fueron significativamente más fuertes que en un grupo de entrenamiento de control basado en EMG (Hudak et al., 2017) con tamaños de efecto de dcorr = 0,981 y 1,61, respectivamente (fórmula según Klauer (2001) para estudios de diseño de control previo y posterior). En conjunto, y basándose en la estimación más conservadora de los efectos de NF en el nivel de síntomas en sí (ver arriba), un tamaño de muestra de n = 20 por grupo y brazo de tratamiento parece ser adecuado para los diferentes objetivos y preguntas del estudio propuesto. .

Riesgos y efectos secundarios:

FNIRS: no hay riesgos médicos asociados con las grabaciones de fNIRS; cuando se utilizan diodos láser, que es el caso en el presente estudio, no se produce un calentamiento significativo del tejido. Para evitar problemas accidentales, se tomarán todas las precauciones posibles. Se seguirán estrictamente las pautas y los protocolos sobre cómo manejar las aplicaciones de medición (p. ej., ajuste cómodo de la tapa NIRS) según lo sugerido por laboratorios experimentados. Además, los experimentadores trabajarán bajo la estrecha supervisión de la Dra. Ann-Christine Ehlis.

NF basado en FNIRS: los riesgos asociados con el tratamiento de NF basado en fNIRS son pocos, raros y rápidamente remediables. Para las personas que son muy sensibles o susceptibles, la NF basada en fNIRS puede precipitar una migraña (inducida por la tensión muscular), sofocos o ansiedad leve (inducida por el rendimiento). Los problemas potenciales pueden minimizarse y evitarse obteniendo un historial médico adecuado antes del tratamiento. Los efectos secundarios suelen ser leves, transitorios y rápidamente remediables, lo que permite a los participantes continuar con el tratamiento.

Privacidad de datos:

Todos los experimentadores están sujetos a la discreción profesional. Los estudiantes de doctorado/estudiantes de maestría en medicina potencialmente involucrados en el proyecto obtendrán explicaciones detalladas de todos los procedimientos y firmarán un contrato para aplicar estas pautas. Se garantiza el tratamiento confidencial de los datos de acuerdo con la ley de privacidad de datos. Dado que los datos se codifican en el momento de la adquisición, no es posible asignar los resultados publicados a individuos. Las grabaciones que permiten una reidentificación están bloqueadas y solo son accesibles para los miembros del personal (para obtener más detalles, consulte a continuación). Se aplicarán las siguientes reglas para el tratamiento de los datos.

Adquisición y almacenamiento de datos:

Los datos se almacenarán mediante el uso de códigos. Estos seudónimos se crearán para cada participante (en alemán: "Pseudonymisierung"). Los códigos están compuestos por el nombre del paradigma utilizado y el número de ejecución del participante.

Habrá sólo tres formularios con el nombre de los participantes en ellos. Primero, los participantes escribirán su nombre, fecha de nacimiento y firma en el formulario de consentimiento. En segundo lugar, el experimentador anotará el nombre de los participantes, la fecha de nacimiento y el código de estudio en el formulario del protocolo. Este protocolo será la única forma de vincular el código de estudio de un participante con su identidad. En tercer lugar, los participantes firmarán un formulario por haber recibido la cuota de participación. Los tres documentos se almacenarán aparte de los otros documentos de estudio en un armario con llave. Las llaves de este armario y de la habitación serán accesibles únicamente con una licencia firmada por el Dr. A.-C. Ehlis, jefe del grupo de investigación "Psicofisiología e imágenes ópticas" del Departamento de Psiquiatría y Psicoterapia de Tubinga.

Los cuestionarios psicométricos se almacenarán en un armario en una habitación cerrada con llave. En estos cuestionarios sólo se anota el código de estudio de los participantes. Las llaves de la habitación también serán accesibles únicamente con una licencia firmada por el Dr. A.-C. Ehlis. Estos documentos serán destruidos después de diez años. Además, los datos del cuestionario y los códigos de estudio de los participantes se ingresarán en una matriz de datos de los programas Excel o SPSS para análisis posteriores. Los datos de imágenes también están etiquetados con los códigos de estudio de los participantes.

El cuestionario en línea se construirá y distribuirá utilizando el software SoSciSurvey. SoSciSurvey guarda todos los datos en un servidor alemán (ubicado en Munich). SoSciSurvey no comparte datos con terceros, no guarda direcciones IP y elimina todos los datos si el administrador del proyecto no ha iniciado sesión en el sistema durante tres meses. Todos los datos se cifran durante la transferencia de datos. Por lo tanto, SoSciSurvey ofrece un estándar de seguridad muy alto. Después del período de evaluación en línea, los datos se descargarán y almacenarán en un disco duro protegido por contraseña del Hospital Universitario de Tübingen (grupo de Psicofisiología e Imagen Óptica). Luego, todos los datos se eliminarán del servidor de SoSciSurvey.

Análisis de los datos:

Los datos codificados se analizarán y los resultados se publicarán en revistas científicas específicas. No habrá posibilidad de deducir información sobre participantes individuales a partir de estos resultados.

Los datos de FNIRS se analizarán con el paquete de software implementado en el ETG-4000 (software Topo de Hitachi Medical Co., Japón) así como con MATLAB (The MathWorks Inc.), un software comercial aplicado al análisis fuera de línea del cambio en la hemoglobina. concentración. Adicionalmente, se realizarán análisis estadísticos con los paquetes de software Excel (Microsoft inc.) y SPSS. Para el análisis estadístico, se aplicarán principalmente ANOVA para medidas repetidas y análisis de correlación. Las comparaciones post-hoc se realizarán utilizando pruebas t para muestras emparejadas o independientes, así como análisis de correlación.