Neurofeedback en boucle fermée ciblant le cortex préfrontal dorsolatéral droit pour la modulation autonome cardiaque dans la maladie coronarienne avec anxiété (HEART-SET-1)

Cette étude est un essai randomisé, contrôlé par placebo, en groupes parallèles de neurofeedback, conçu pour tester si un système fNIRS-BCI en temps réel ciblant le cortex préfrontal dorsolatéral droit (DLPFC droit), utilisant un contrôle volitionnel actif pendant un paradigme acoustique auditif à ondes lentes, peut supprimer l'activité sympathique cardiaque et améliorer la régulation autonome chez des patients droitiers atteints de coronaropathie stable et de trouble anxieux comorbide selon le DSM-5. Les critères d'éligibilité, les mesures de résultat, les bras et interventions, et l'analyse statistique sont spécifiés dans leurs champs dédiés de cet enregistrement pour éviter les doublons.

Les participants complètent un dépistage et une phase d'adaptation de trois jours, suivis de deux sessions expérimentales formelles sur des jours consécutifs. Aucun guidage verbal n'est fourni les jours de test. Pendant chaque session formelle, les participants subissent 15 cycles de blocs de 60 secondes chacun, comprenant 20 secondes de repos et 40 secondes de stimulation auditive. Le stimulus auditif est un ton pur modulé en amplitude à 1 Hz d'environ 60 dB. Dans la fenêtre de 40 secondes, une rafale de bruit blanc de 10 secondes est intégrée aléatoirement en évitant les premières et dernières 2 secondes ; les heures de début sont sélectionnées sans remise dans un ensemble discret pour minimiser la prévisibilité et les effets de séquence et pour sonder la résistance à l'interférence.

Le neurofeedback cible le DLPFC droit. Les valeurs statistiques en temps réel de l'activation corticale sont mappées sur une barre d'énergie visuelle qui sert de signal de rétroaction. Les participants utilisent des stratégies volitionnelles actives pour pousser la barre d'énergie en dessous d'une ligne de seuil non étiquetée pendant la stimulation. Dans le groupe de rétroaction réelle, le seuil statistique est fixé à T = -3,3, produisant un mappage sensible et contingent entre l'activité du DLPFC droit et la barre d'énergie. Dans le groupe de rétroaction fictive, le seuil est fixé à T = -1, affaiblissant le couplage efficace entre l'état neural et la rétroaction à l'écran tout en gardant l'interface identique. Seul l'opérateur de session connaît l'affectation du groupe ; les évaluateurs de résultats et les analystes de données sont en aveugle.

Les signaux sont acquis de manière synchrone. Le fNIRS utilise un système NirSmart avec 7 sources et 7 détecteurs formant 19 canaux, deux longueurs d'onde à 730 nm et 850 nm, une séparation source-détecteur de 3 cm, et un taux d'échantillonnage de 11 Hz avec des détecteurs à photodiode à avalanche. Les optodes sont positionnées sur le cortex préfrontal bilatéral en utilisant le système 10-20 avec FPz comme référence centrale. Les canaux sont co-enregistrés dans l'espace MNI, avec le DLPFC droit (aire de Brodmann 46) désigné a priori comme région d'intérêt ; les canaux 11 et 13 représentent le DLPFC droit pour la rétroaction, et les canaux 17 et 18 représentent le DLPFC gauche pour référence. L'ECG est enregistré en utilisant une configuration à 3 dérivations à 1 000 Hz.

Le traitement en ligne et la rétroaction sont implémentés avec la chaîne de traitement NeuroMind-NIRS. Un minuteur MATLAB fournit une cadence de mise à jour fixe. L'architecture de flux est stratifiée en canaux de données, de visualisation, de contrôle et de persistance. Un modèle linéaire général à fenêtre glissante est appliqué aux signaux fNIRS avec filtrage passe-bas, détendance linéaire et normalisation intra-fenêtre. Un régresseur de tâche en créneau convolué avec une fonction de réponse hémodynamique canonique est utilisé ; la lecture statistique à la fin de chaque fenêtre met à jour la barre d'énergie et la décision de seuil. L'inférence statistique est priorisée avant le rendu dans un budget temps réel fixe pour maintenir une cadence de rétroaction stable. Le temps de calcul par image, le temps de rendu, le temps total de la chaîne, la latence et le taux d'images abandonnées sont enregistrés. Le stimulus acoustique n'est pas déclenché ou verrouillé par la lecture statistique.

Le prétraitement fNIRS hors ligne est effectué dans MATLAB en utilisant la boîte à outils Homer2. Les étapes incluent la conversion en densité optique, la détection d'artefacts de mouvement par canal, la correction par interpolation spline, le filtrage passe-bande de 0,01 à 0,08 Hz, et le calcul de la concentration d'oxyhémoglobine via la loi de Beer-Lambert modifiée. Les analyses se concentrent sur la HbO en raison de son rapport signal sur bruit plus élevé. Pour l'analyse d'activation, les séries temporelles normalisées de HbO des canaux DLPFC entrent dans un modèle linéaire général avec un régresseur de tâche basé sur la fonction de réponse hémodynamique canonique convoluée et ses dérivées ; des covariables dérivées de l'ECG prétraitées sont incluses pour tenir compte des oscillations physiologiques basse fréquence. Les estimations de β de tâche au niveau du sujet sont reportées vers des modèles linéaires à effets mixtes au niveau du groupe.

Le traitement de l'ECG inclut la détection des pics R par l'algorithme de Pan-Tompkins, la correction des détections erronées, la construction de séries d'intervalles RR, l'élimination des battements ectopiques à l'aide de filtres robustes, et le rééchantillonnage si nécessaire pour l'alignement avec le fNIRS. La fréquence cardiaque et la variabilité de la fréquence cardiaque sont calculées dans des fenêtres alignées sur les blocs avec correction de base utilisant l'intervalle pré-stimulation. Pour l'analyse spectrale, des méthodes temps-fréquence sont appliquées pour quantifier la puissance autour de 0,0167 Hz, correspondant au rythme de bloc de 60 secondes dans la bande de très basse fréquence.

La sécurité est surveillée en continu du début de l'adaptation jusqu'à la fin de la Session 2. Les événements indésirables anticipés liés à l'atténuation sympathique incluent des vertiges légers ou de la somnolence, une bradycardie transitoire ou un inconfort lié à l'hypotension, des maux de tête et des nausées. Les procédures opératoires standard spécifient la suspension ou l'arrêt des sessions et l'initiation d'une évaluation clinique si nécessaire ; les événements indésirables graves déclenchent un arrêt immédiat et un suivi. Le contrôle de qualité comprend des vérifications supervisées non programmées, une formation standardisée des opérateurs, des étapes critiques pointées, des enregistrements en temps réel, la gestion des données anonymisées, le contrôle d'accès hiérarchisé et des journaux de transfert vérifiables. Les données individuelles anonymisées et les scripts d'analyse seront partagés sur un référentiel reconnu lors de la publication conformément aux politiques d'utilisation des données et d'éthique.