Neurofeedback de Circuito Cerrado Dirigido a la Corteza Prefrontal Dorsolateral Derecha para la Modulación Autonómica Cardíaca en Enfermedad de las Arterias Coronarias con Ansiedad (HEART-SET-1)

Este estudio es un ensayo de neurofeedback aleatorizado, controlado con simulación y de grupos paralelos diseñado para probar si la interfaz cerebro-computadora en tiempo real con fNIRS dirigida a la corteza prefrontal dorsolateral derecha (DLPFC derecha), utilizando control volitivo activo durante un paradigma acústico auditivo de onda lenta, puede suprimir la actividad simpática cardíaca y mejorar la regulación autonómica en pacientes diestros con enfermedad coronaria estable y ansiedad comórbida según el DSM-5. Los criterios de elegibilidad, medidas de resultado, brazos e intervenciones, y análisis estadístico se especifican en sus campos dedicados de este registro para evitar duplicaciones.

Los participantes completan un cribado y una fase de adaptación de tres días, seguida de dos sesiones experimentales formales en días consecutivos. No se proporciona orientación verbal en los días de prueba. Durante cada sesión formal, los participantes se someten a 15 ciclos de bloques de 60 segundos cada uno, que comprenden 20 segundos de descanso y 40 segundos de estimulación auditiva. El estímulo auditivo es un tono puro modulado en amplitud a 1 Hz aproximadamente a 60 dB. Dentro de la ventana de 40 segundos, se inserta aleatoriamente una ráfaga de ruido blanco de 10 segundos evitando los primeros y últimos 2 segundos; los tiempos de inicio se seleccionan sin reemplazo de un conjunto discreto para minimizar la predictibilidad y los efectos de secuencia y para sondear la resistencia a la interferencia.

El neurofeedback se dirige a la DLPFC derecha. Los valores estadísticos en tiempo real de la activación cortical se asignan a una barra de energía visual que sirve como señal de retroalimentación. Los participantes utilizan estrategias volitivas activas para empujar la barra de energía por debajo de una línea de umbral no etiquetada durante la estimulación. En el grupo de retroalimentación real, el umbral estadístico se establece en T = -3.3, produciendo un mapeo contingente y sensible entre la actividad de la DLPFC derecha y la barra de energía. En el grupo de retroalimentación simulada, el umbral se establece en T = -1, debilitando el acoplamiento efectivo entre el estado neural y la retroalimentación en pantalla manteniendo la interfaz idéntica. Solo el operador de la sesión conoce la asignación de grupo; los evaluadores de resultados y los analistas de datos están cegados.

Las señales se adquieren de forma sincrónica. La fNIRS utiliza un sistema NirSmart con 7 fuentes y 7 detectores que forman 19 canales, longitudes de onda duales a 730 nm y 850 nm, separación fuente-detector de 3 cm, y una frecuencia de muestreo de 11 Hz con detectores de fotodiodos de avalancha. Los optodos se posicionan sobre la corteza prefrontal bilateral utilizando el sistema 10-20 con FPz como referencia central. Los canales se coregistran en el espacio MNI, con la DLPFC derecha (área de Brodmann 46) designada a priori como la región de interés; los canales 11 y 13 representan la DLPFC derecha para retroalimentación, y los canales 17 y 18 representan la DLPFC izquierda como referencia. El ECG se registra utilizando una configuración de 3 derivaciones a 1.000 Hz.

El procesamiento en línea y la retroalimentación se implementan con la pipeline NeuroMind-NIRS. Un temporizador de MATLAB proporciona una cadencia de actualización fija. La arquitectura de transmisión se divide en capas de datos, visualización, control y persistencia. Se aplica un modelo lineal general de ventana deslizante a las señales de fNIRS con filtrado de paso bajo, eliminación de tendencia lineal y normalización dentro de la ventana. Se utiliza un regresor de tarea boxcar convolucionado con una función de respuesta hemodinámica canónica; la lectura estadística al final de cada ventana actualiza la barra de energía y la decisión de umbral. Se prioriza la inferencia estadística sobre el renderizado dentro de un presupuesto de tiempo real fijo para mantener una cadencia de retroalimentación estable. Se registran el tiempo de cálculo por fotograma, el tiempo de renderizado, el tiempo total de la pipeline, la latencia y la tasa de fotogramas perdidos. El estímulo acústico no se activa ni se controla por la lectura estadística.

El preprocesamiento de fNIRS fuera de línea se realiza en MATLAB utilizando la toolbox Homer2. Los pasos incluyen conversión a densidad óptica, detección de artefactos de movimiento por canal, corrección por interpolación spline, filtrado de paso de banda de 0,01 a 0,08 Hz, y cálculo de la concentración de oxihemoglobina mediante la ley de Beer-Lambert modificada. Los análisis se centran en la HbO debido a su mayor relación señal-ruido. Para el análisis de activación, las series temporales normalizadas de HbO de los canales de la DLPFC entran en un modelo lineal general con un regresor de tarea basado en la función de respuesta hemodinámica canónica convolucionada y sus derivadas; se incluyen covariables derivadas del ECG preprocesado para tener en cuenta las oscilaciones fisiológicas de baja frecuencia. Las estimaciones de β de tarea a nivel de sujeto se llevan a modelos lineales de efectos mixtos a nivel de grupo.

El procesamiento del ECG incluye detección de picos R por el algoritmo de Pan-Tompkins, corrección de detecciones espurias, construcción de series de intervalos RR, eliminación de latidos ectópicos usando filtros robustos, y remuestreo según sea necesario para alineación con fNIRS. La frecuencia cardíaca y la variabilidad de la frecuencia cardíaca se calculan dentro de ventanas alineadas con bloques con corrección de línea base usando el intervalo pre-estimulación. Para el análisis espectral, se aplican métodos tiempo-frecuencia para cuantificar la potencia alrededor de 0,0167 Hz, correspondiente al ritmo de bloque de 60 segundos dentro de la banda de frecuencia muy baja.

La seguridad se monitoriza continuamente desde el inicio de la adaptación hasta el final de la Sesión 2. Los eventos adversos anticipados relacionados con la atenuación simpática incluyen mareos leves o somnolencia, molestias transitorias por bradicardia o hipotensión, dolor de cabeza y náuseas. Los procedimientos operativos estándar especifican pausar o terminar sesiones e iniciar evaluación clínica según sea necesario; los eventos adversos graves desencadenan la interrupción inmediata y el seguimiento. El control de calidad incluye verificaciones supervisoras no programadas, entrenamiento estandarizado de operadores, pasos críticos con puntos de control, registros en tiempo real, manejo de datos desidentificados, control de acceso escalonado y registros de transferencia auditables. Los datos individuales desidentificados y los scripts de análisis se compartirán en un repositorio reconocido en la publicación de acuerdo con las políticas de uso de datos y ética.