fNIRS:n neurofeedback erittäin impulsiivisilla osallistujilla ROI-alueilla DLPFC ja IFG

Tavoitteet:

Tutkijat arvioivat kahden fNIRS-pohjaisen NF-protokollan vaikutuksia - ja spesifisyyttä, joista toinen kohdistuu DLPFC:hen ja toinen IFG:hen. Molempia ryhmiä verrataan myös "huijaus" harjoitusryhmään, joka säätelee fNIRS-signaalia otsalohkojen ulkopuolella. Kaikissa kolmessa ryhmässä suoritetaan ennakko-/jälkitestaus, eli aivotoiminnan, kognition ja impulsiivisen käyttäytymisen mittaukset saadaan ennen NF-harjoitusvaiheen alkua sekä viimeisen harjoituskerran jälkeen. Siten Go/Nogo-tehtävää ja n-back-tehtävää sovelletaan arvioimaan harjoitteluun liittyviä muutoksia aivojen toiminnassa ja neuropsykologisessa suorituskyvyssä. Tutkimuspopulaatio koostuu erittäin impulsiivisista (terveistä) yksilöistä, joilla on aiemmin havaittu vähentynyt DLPFC- ja IFG-aktiivisuus (samanlainen kuin ADHD-potilailla), ja tutkijat odottavat heidän DLPFC- ja IFG-toimintonsa lisääntyvän fNIRS-NF-harjoittelun jälkeen. Hypoteesimme on, että molemmat aktiiviset NF-ryhmät (DLPFC ja IFG) parantavat enemmän kuin lumeryhmä (huijausharjoittelu) kaikissa asiaankuuluvissa toimenpiteissä. Näin ollen DLPFC-ryhmässä odotetaan olevan erityisiä etuja työmuistidatan osalta (n-back-tehtävä) ja IFG-ryhmässä estävän hallinnan mittauksissa (Go/Nogo-tehtävä). Lisäksi tutkijat testaavat fNIRS-NF:n vaikutusta stressivasteeseen käyttämällä TSST:tä standardoituna stressitestinä. Oletuksena on, että fNIRS-NF-harjoittelu vähentää tehokkaasti stressiä vahvistamalla stressiin liittyvää säätelyä (joka on myös liittynyt otsalohkoon).

Oletetaan, että molemmat harjoitukset onnistuvat vähentämään impulsiivista käyttäytymistä; kuitenkin pre/post testissä DLPFC:n fNIRS-pohjaisen NF:n spesifiset vaikutukset työmuistin toimintaan ja IFG:n fNIRS-pohjaisen NF:n spesifiset vaikutukset estävään kontrolliin odotetaan. Molempien toimintojen ja impulsiivisten oireiden väliset korrelaatiot antavat viitteitä siitä, mikä harjoittelun ROI voi olla lupaavampi ADHD:n (erityisten alaryhmien) hoidossa. Korrelaatiot eri harjoitus-ROI:iden säätelyn välillä osoittavat rajattujen aivokuoren alueiden takaisinkytkentäsäätelyn spesifisyyden.

Toiminnallinen lähi-infrapunaspektroskopia (fNIRS):

FNIRS-järjestelmää (ETG-4000, Hitachi Medical Corporation, Japani) käytetään mittaamaan hemodynaamisia vasteita prefrontaalisessa aivokuoressa (PFC).

Kaikki kokeet suoritetaan Tübingenin yliopiston psykiatrian ja psykoterapian osastolla (Calwerstraße 14/Osianderstraße 24, 72076 Tübingen). Kaikki lääketieteelliset tekniset laitteet ovat CE-sertifioituja ja hyväksyttyjä käytettäviksi potilailla, ja vain henkilöt, joilla on tiedot ja kokemus laitteiden käytöstä, käytöstä ja huollosta, saavat käyttää niitä hyväksytyn käyttötarkoituksensa mukaisesti.

Neurofeedback:

Yksi NF-istunto sisältää 2 palautelohkoa, joista kukin kestää 12 minuuttia ja yhden 8 minuutin siirtolohkon. Palautelohko koostuu 12 säätökokeesta. Yksi säätökoe koostuu 20 s lepoajasta ja 30 s säätöajasta. Tehtävänä on lisätä tai vähentää hemodynaamista aktiivisuutta DLPFC:ssä tai IFG:ssä (tai valekontrolliryhmässä temporaalisen aivokuoren 4 kanavassa, joka ei ole oletettavasti osallisena impulsiivisuus/ADHD-oireissa; lisäksi julkaisemattomassa pilottitutkimuksessa näiden neljän kanavan havaittiin olevan ei-aktiivisia Stroop-tehtävän aikana, joka sisälsi kognitiivisia ohjaustoimintoja), 50 % aktivointikokeista ja 50 % deaktivointikokeista, jotka esitettiin satunnaisessa järjestyksessä. Palautteena hemodynaamisesta aivoaktivaatiosta osallistujalle näytetään näytöllä pallo, joka liikkuu vasemmalta oikealle ja kuvaa hapetetun hemoglobiinin pitoisuuden muutoksia liikkumalla näytön keskellä olevan viivan ala- tai yläpuolella. Näytön keskellä oleva nuoli osoittaa, onko tietyssä kokeessa odotettavissa aktivointia (ylöspäin) vai deaktivointia (alaspäin). Aktivointikokeissa hapetetun hemoglobiinin pitoisuuden pitäisi nousta lähtötasoon verrattuna, deaktivointikokeissa sen pitäisi laskea. Onnistuneen kokeen lopussa (pallo liikkui odotettuun suuntaan vähintään 7 sekuntia viimeisen 15 sekunnin määräajasta) palkitseva palaute ("Gut gemacht, weiter so!", joka on saksaa ja tarkoittaa "Hyvin tehty, jatka näin!") näkyy näytöllä. Siirtolohko koostuu kahdeksasta säätökokeesta, joissa liikkuvaa palloa ei näytetä, mutta palkinto kokeilun lopussa kertoo silti, onnistuiko osallistuja. Siirtolohkot ovat mukana helpottamaan opittujen säätelystrategioiden siirtämistä jokapäiväiseen elämään.

Tutkimuspopulaatio:

Osallistujat rekrytoidaan paikallisesta opiskelijaväestöstä ilmoitusten/sähköpostitse ja olemassa olevista tietokannoista. Online-järjestelmää käytetään potentiaalisten osallistujien täyttämiseen ASRS-lomakkeessa, jotta heidät voidaan luokitella erittäin tai matala-impulsiivisiksi. Tämän verkkoseulonnan aikana he vahvistavat napin painalluksella lukeneensa tutkimustiedot ja tietoisen suostumuksen sekä suostuvansa tietojensa käyttöön. He "jatkavat" toisella painikkeen painalluksella ja heille tiedotetaan heidän oikeuksistaan. Sopiviin potentiaalisiin osallistujiin (erittäin impulsiiviset terveet koehenkilöt, joiden ASRS-pisteet >15 mutta <23) otetaan uudelleen yhteyttä tutkimusaikaa varten. Täydelliset tutkimustiedot, tietoinen suostumus ja tietoturvalomake lähetetään mahdolliselle osallistujalle tuolloin. Varsinaiselle laboratoriokäynnille saapuessaan he saavat jälleen suullisesti ja kirjallisesti selitykset kaikista toimenpiteistä ja mahdollisista riskeistä. He ovat mukana tutkimuksessa, kun he antavat kirjallisen suostumuksensa.

Näytteen kokoarvio:

Ehdotettu projekti on suunniteltu satunnaistetuksi kontrolloiduksi tutkimukseksi ja siihen kuuluu yhteensä 60 osallistujaa, jotka on jaettu IFG-, DLPFC- ja lumelääkekoulutusryhmään, jotka saavat joko IFG-pohjaista, DLPFC-pohjaista tai näennäistä (temporaalista aivokuorta) NF-kontrollikoulutusta. . Perustuu ADHD-potilailla tyypillisesti havaittuihin NF-interventioiden vaikutuskokoihin (noin d = 0,8 tarkkaavaisuuteen liittyvien oireiden parantumiseen verrattuna eri kontrolliryhmiin, mukaan lukien jonotuslista, EMG-biopalaute ja kognitiivinen koulutus; katso esim. Arns, de Ridder, Strehl, Breteler & Coenen, 2009), alaryhmän otoskoot n = 20 olisivat muodollisen teholaskennan tulos, jossa ennalta määrätty α on 0,05 ja suunniteltu teho on vähintään 80%. Viimeaikaiset omat tiedot, jotka liittyvät läheisesti tällä hetkellä suunniteltuun harjoitusprotokollaan, vahvistavat, että vaikutuskoot ovat vähintään 0,8 ennen jälkeistä vertailua kontrolliryhmän suunnittelussa. Tarkemmin sanottuna kahdeksan harjoituskertaa, joissa oli etulohkoon kohdistettu fNIRS-pohjainen NF-harjoittelu, erittäin impulsiiviset koehenkilöt osoittivat positiivisia muutoksia sekä kohdekognitiivisissa mitoissa (RT:n standardipoikkeama pysäytysmerkkitehtävässä) että aivokuoren aktivaatiossa (vasen DLPFC). olivat merkittävästi vahvempia kuin EMG-pohjaisessa kontrollikoulutusryhmässä (Hudak et al., 2017) vaikutuskooilla dcorr = 0,981 ja 1,61 (Klauerin (2001) mukainen kaava pre-post kontrollin suunnittelututkimuksille). Yhdessä tarkasteltuna ja luottaen konservatiivisempaan arvioon NF-vaikutuksista itse oiretasolla (katso edellä), otoskoko n = 20 ryhmää ja hoitohaaraa kohden näyttää siis olevan riittävä ehdotetun tutkimuksen eri tavoitteita ja kysymyksiä varten. .

Riskit ja sivuvaikutukset:

FNIRS: FNIRS-tallenteisiin ei liity lääketieteellisiä riskejä; Käytettäessä laserdiodeja, kuten tässä tutkimuksessa, ei tapahdu merkittävää kudosten kuumenemista. Tapaturmaisten ongelmien välttämiseksi ryhdytään kaikkiin mahdollisiin varotoimiin. Ohjeita ja protokollia mittaussovellusten käsittelystä (esim. NIRS-korkin mukava säätö) noudatetaan tiukasti kokeneiden laboratorioiden ehdotusten mukaisesti. Lisäksi kokeilijat työskentelevät tohtori Ann-Christine Ehlisin tiiviissä valvonnassa.

FNIRS-pohjainen NF: FNIRS-pohjaiseen NF-hoitoon liittyvät riskit ovat vähäisiä, harvinaisia ​​ja nopeasti korjattavissa. Henkilöille, jotka ovat erittäin herkkiä tai herkkiä, fNIRS-pohjainen NF voi aiheuttaa migreenipäänsärkyä (lihasjännityksen aiheuttamaa), kuumaa aaltoa tai lievää ahdistusta (suorituskyvyn aiheuttamaa). Mahdolliset ongelmat voidaan minimoida ja välttää hankkimalla riittävä sairaushistoria ennen hoitoa. Haittavaikutukset ovat tyypillisesti lieviä, ohimeneviä ja nopeasti korjattavissa, joten osallistujat voivat jatkaa hoitoa.

Tietosuoja:

Kaikki kokeen tekijät ovat sidoksissa ammattimaiseen harkintaan. Projektiin mahdollisesti osallistuvat lääketieteen tohtoriopiskelijat / maisteriopiskelijat saavat yksityiskohtaiset selvitykset kaikista menettelyistä ja allekirjoittavat sopimuksen näiden ohjeiden soveltamisesta. Tietojen luottamuksellinen käsittely tietosuojalain mukaisesti taataan. Koska tiedot koodataan hankinnan yhteydessä, julkaistuja tuloksia ei ole mahdollista määrittää yksittäisille henkilöille. Uudelleentunnistuksen mahdollistavat tallenteet on lukittu ja vain henkilöstön jäsenten käytettävissä (lisätietoja alla). Tietojen käsittelyssä noudatetaan seuraavia sääntöjä.

Tiedonkeruu ja tallennus:

Tiedot tallennetaan käyttämällä koodeja. Nämä salanimet luodaan jokaiselle osallistujalle (saksaksi: "Pseudonymisierung"). Koodit koostuvat käytetyn paradigman nimestä ja osallistujan juoksunumerosta.

Lomakkeita on vain kolme, ja niissä on osallistujan nimi. Ensin osallistujat kirjoittavat nimensä, syntymäaikansa ja allekirjoituksensa suostumuslomakkeeseen. Toiseksi kokeen suorittaja merkitsee pöytäkirjalomakkeeseen osallistujien nimen, syntymäajan ja tutkimuskoodin. Tämä protokolla on ainoa tapa yhdistää osallistujan tutkimuskoodi hänen henkilöllisyytensä. Kolmanneksi osallistujat allekirjoittavat lomakkeen osallistumismaksun saamisesta. Kaikki kolme asiakirjaa säilytetään erillään muista opiskeluasiakirjoista lukittavassa kaapissa. Tämän kaapin ja huoneen avaimet ovat saatavilla vain Dr. A.-C.:n allekirjoittamalla lisenssillä. Ehlis, Tuebingenin psykiatrian ja psykoterapian laitoksen tutkimusryhmän "Psychophysiology and Optical Imaging" johtaja.

Psykometriset kyselylomakkeet säilytetään kaapissa lukittavassa huoneessa. Näihin kyselylomakkeisiin merkitään vain osallistujien tutkimuskoodi. Huoneen avaimet ovat myös saatavilla vain tohtori A.-C. Ehlis. Nämä asiakirjat tuhotaan kymmenen vuoden kuluttua. Lisäksi kyselyn tiedot ja osallistujien opintokoodit syötetään Excel- tai SPSS-ohjelmien tietomatriisiin jatkoanalyysejä varten. Kuvaustiedot on myös merkitty osallistujien tutkimuskoodeilla.

Verkkokysely laaditaan ja jaetaan SoSciSurvey-ohjelmistolla. SoSciSurvey tallentaa kaikki tiedot saksalaiselle palvelimelle (sijaitsee Münchenissä). SoSciSurvey ei jaa tietoja kolmansille osapuolille, ei tallenna IP-osoitteita ja poistaa kaikki tiedot, jos projektipäällikkö ei ole kirjautunut järjestelmään kolmeen kuukauteen. Kaikki tiedot salataan tiedonsiirron aikana. Siten SoSciSurvey tarjoaa erittäin korkean tietoturvastandardin. Verkkoarviointijakson jälkeen tiedot ladataan ja tallennetaan Tübingenin yliopistollisen sairaalan (Psychophysiology & Optical Imaging group) salasanasuojatulle kiintolevylle. Kaikki tiedot poistetaan sitten SoSciSurvey-palvelimelta.

Tietojen analysointi:

Koodatut tiedot analysoidaan ja tulokset julkaistaan ​​tietyissä tieteellisissä julkaisuissa. Näistä tuloksista ei voi päätellä yksittäisten osallistujien tietoja.

FNIRS-tiedot analysoidaan ETG-4000-ohjelmistolla (Topo-ohjelmisto, Hitachi Medical Co., Japani) sekä MATLABilla (The MathWorks Inc.), kaupallisella ohjelmistolla, jota käytetään hemoglobiinin muutoksen offline-analyysiin. keskittyminen. Lisäksi tilastolliset analyysit tehdään Excel (Microsoft inc.) ja SPSS-ohjelmistopaketteilla. Tilastolliseen analyysiin käytetään pääasiassa ANOVA:ita toistuville mittauksille ja korrelaatioanalyyseille. Post-hoc-vertailut suoritetaan käyttämällä t-testejä yhteensopiville tai riippumattomille näytteille sekä korrelaatioanalyysejä.