Formazione sul neurofeedback per gli anziani

Sfondo:

I sintomi subclinici di depressione e ansia sono comuni negli anziani, con alcune stime che indicano che questi sintomi sono presenti nel 10-52% degli anziani residenti in comunità. Alcuni studi hanno dimostrato che gli anziani con depressione subclinica e ansia hanno maggiori probabilità rispetto a quelli con bassi livelli di sintomi rilevanti di essere diagnosticati con disturbi affettivi e lieve deterioramento cognitivo o demenza più avanti nella vita. Pertanto, gli interventi per le persone anziane con elevati sintomi subclinici di depressione e ansia sono cruciali per prevenire i disturbi affettivi e la demenza in tarda età. Durante le esperienze emotive negative, la corteccia prefrontale (PFC) svolge un ruolo fondamentale nella downregulation dell'attività. La disfunzione del PFC può causare diversi sintomi di umore e ansia.

L'addestramento al neurofeedback è una tecnica di neuroriabilitazione non farmaceutica che può potenzialmente migliorare la funzione prefrontale e migliorare la salute mentale e le funzioni cognitive. Questa tecnica utilizza il feedback sensoriale per insegnare agli individui ad autoregolare specifiche attività cerebrali, con l'obiettivo di indurre neuroplasticità a lungo termine e miglioramenti funzionali. Tradizionalmente, l'addestramento al neurofeedback è stato condotto utilizzando l'EEG e molte ricerche hanno applicato tali interventi di addestramento per il trattamento di una varietà di disturbi psichiatrici. Negli ultimi anni è cresciuto l'interesse nell'utilizzo di fNIRS per fornire formazione sul neurofeedback. Il meccanismo alla base di tale formazione con fNIRS è diverso da quello della formazione con EEG. Rispetto all'EEG, fNIRS ha una risoluzione temporale inferiore ma una risoluzione spaziale più elevata ed è più resistente agli artefatti da movimento. Inoltre, uno studio recente ha dimostrato che i pazienti con disturbo d'ansia sociale avevano ridotto i sintomi di ansia dopo l'allenamento del neurofeedback fNIRS.

Piano di ricerca e metodologia:

Design: questo progetto proposto è stato progettato in conformità con l'attuale consenso sulla segnalazione e sul design sperimentale degli studi di neurofeedback clinici e cognitivo-comportamentali. I partecipanti verranno assegnati in modo casuale ed equo a uno dei tre gruppi di formazione sul neurofeedback: (1) sham, (2) EEG e (3) fNIRS. Ogni partecipante completerà una valutazione neurofisiologica (1) prima, (2) immediatamente dopo e (3) 1 mese dopo l'intervento.

Partecipanti: 90 anziani senza demenza saranno reclutati tramite annunci presso PolyU e ONG. I criteri di inclusione sono: (i) età compresa tra 60 e 79 anni; (ii) destrezza valutata utilizzando la forma abbreviata dell'Edinburgh Handedness Inventory; (iii) un punteggio moderato o superiore in almeno una delle sottoscale di depressione e ansia (ma non necessariamente entrambe) della Depression Anxiety Stress Scale-21 (DASS-21); (iv) nessuna storia di disturbo neurologico o psichiatrico; (iv) nessuna storia di lesione cerebrale traumatica che richieda il ricovero in ospedale; (vi) attualmente non utilizza farmaci psicotropi; (vii) capacità di leggere il cinese tradizionale; (viii) visione normale o corretta; e (ix) un punteggio di almeno 19 nell'Hong Kong Montreal Cognitive Assessment (HK-MoCA).

I criteri di inclusione che abbiamo pianificato di utilizzare erano basati su quelli impiegati dagli studi di neurofeedback prefrontale nei disturbi dell'umore o d'ansia. Convenzionalmente, i partecipanti vengono selezionati in base a una certa soglia di sintomi depressivi o ansiosi, né la disfunzione cognitiva né quella cerebrale costituiscono un criterio di inclusione. Tuttavia, poiché la variazione dei livelli di funzionamento cognitivo e PFC può influenzare la risposta al trattamento, le analisi successive prenderanno in considerazione i livelli di funzionamento cognitivo e PFC di base.

Procedure di studio: i potenziali partecipanti saranno prima sottoposti a una valutazione di screening per valutare l'idoneità. Le persone idonee saranno invitate a PolyU per la valutazione e la formazione. La formazione comprenderà 10 sessioni da 60 minuti condotte entro 4 settimane. Ogni sessione includerà un tempo di allenamento effettivo di 25 minuti, per un tempo di allenamento totale di 250 minuti, in linea con le recenti raccomandazioni. Inoltre, i partecipanti intraprenderanno 3 attività sperimentali sotto registrazione EEG-fNIRS simultanea e completeranno diversi questionari in 3 punti temporali, come descritto nella sezione "Valutazione neurofisiologica". Numerosi studi hanno dimostrato che l'EEG, la fNIRS e l'addestramento al neurofeedback possono essere applicati agli anziani sopra i 70 anni e persino alle persone con demenza. Pertanto, ci aspettiamo che gli anziani sottoposti a screening per la demenza dall'HK-MoCA saranno in grado di seguire sia la valutazione che i protocolli di formazione.

Formazione sul neurofeedback: durante la formazione, ai partecipanti verrà chiesto di seguire le istruzioni sullo schermo di un computer. Completeranno cinque turni di attività di addestramento. Ogni round inizia con una fase di riposo di 30 secondi seguita da 4,5 minuti di fase di autoregolazione. Durante la fase di riposo, sullo schermo apparirà una croce di fissazione e ai partecipanti verrà chiesto di sedersi e rilassarsi. Durante il periodo regolamentare, ai partecipanti verrà chiesto di far cambiare il quadrato da bianco a nero (ovvero un premio sociale intrinseco) ma non verranno fornite strategie specifiche. L'oscurità del colore rappresenterà l'aumento dell'asimmetria alfa frontale o dell'asimmetria frontale dell'ossiemoglobina (HbO). I valori al momento verranno confrontati con la linea di base pre-regolamentazione di 20 secondi. Nella condizione fittizia, i partecipanti riceveranno un feedback visivo basato su pre-registrazioni e/o registrazioni di altri partecipanti. I partecipanti si sottoporranno a un periodo di riposo di 3 minuti prima e dopo ogni sessione di allenamento per tenere traccia dei cambiamenti nell'attività cerebrale a riposo all'interno e durante le sessioni.

Durante ogni sessione di formazione, verrà utilizzato un cappuccio adattato alle dimensioni della testa del partecipante per montare i sensori EEG e fNIRS. La configurazione dell'hardware sarà la stessa per tutti i gruppi per garantire che sia il partecipante che lo sperimentatore siano accecati. Affinché l'EEG venga registrato dall'amplificatore ANT eego rt8 (ANT Neuro, Hengelo, Paesi Bassi), gli elettrodi saranno posizionati su Fp1, F3, F4, Fz, Fpz, Cz, GND (massa), VEOG inferiore e sui due lobi delle orecchie (riferimenti). I dati saranno raccolti a 2.048 Hz. Affinché la fNIRS venga registrata dal sistema OctaMon+ indossabile (Artinis Medical Systems, Gelderland, Paesi Bassi), due sorgenti, ciascuna circondata da quattro rilevatori posizionati a circa 3 cm di distanza, saranno posizionate sul cuoio capelluto in modo tale che i due canali vicino alla fessura cerebrale su ciascun lato degli emisferi sono circondati F3 e F4. I dati saranno campionati a 50 Hz. A seconda del gruppo di allenamento, l'asimmetria frontale in termini di differenza di potenza alfa (8-13 Hz) tra F3 e F4 e la variazione media della concentrazione di HbO tra la PFC sinistra e destra sarà scelta come obiettivo target. Per entrambi i gruppi di formazione reali, lo streaming di dati in tempo reale verrà eseguito utilizzando il Lab Streaming Layer e OpenVibe secondo le linee guida pubblicate.

Valutazione neurofisiologica: verrà somministrata una valutazione neurofisiologica di 1,5 ore in ciascuno dei 3 punti temporali (pre, post e 1 mese di follow-up) per valutare gli effetti dell'allenamento del neurofeedback. I partecipanti completeranno il DASS-21 (versione cinese) per misurare i loro sintomi depressivi e ansiosi nell'ultima settimana; la Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS; versione cinese) per misurare i loro segni di ansia e depressione durante la settimana precedente; il Pittsburgh Sleep Quality Index per misurare la qualità del sonno nell'ultimo mese; la Satisfaction with Life Scale (versione cinese) per quantificare la loro generale soddisfazione di vita; e Lawton Instrumental Activities of Daily Living Scale (IADL; versione cinese) per valutare le capacità di vita indipendente. I partecipanti completeranno anche tre compiti computerizzati per valutare diversi componenti della funzione cognitiva frontale sotto misurazioni simultanee di EEG-fNIRS, utilizzando la stessa configurazione dell'addestramento al neurofeedback. Alla prima visita, i partecipanti completeranno anche l'HK-MoCA per lo screening della demenza. Immediatamente dopo l'intervento, verrà chiesto loro se conoscono l'assegnazione del gruppo di trattamento per verificare la forza dell'accecamento.

Ogni compito di valutazione (eyes open, Emotional Stroop, n-back) proposto per questa ricerca comprenderà una condizione difficile e una facile. Il test occhi aperti viene utilizzato per consentire alla macchina di misurare la linea di base di attivazione quando i partecipanti aprono gli occhi. Richiede ai partecipanti di mantenere gli occhi aperti per 3 minuti. Il compito Emotional Stroop viene utilizzato per valutare il controllo inibitorio. Ai partecipanti vengono mostrate foto di diverse emozioni con nomi di emozioni cinesi tradizionali non correlati. Viene chiesto loro di nominare le foto in base all'emozione. Richiede ai partecipanti di inibire le proprie emozioni guidate dalle parole e reagire al contenuto della foto. Le differenze nell'accuratezza e nel tempo medio di reazione (RT) e le variazioni della concentrazione prefrontale di HbO e del potere theta tra le due condizioni saranno le variabili dipendenti. L'attività n-back viene utilizzata per valutare la memoria di lavoro. Durante il compito, ai partecipanti viene mostrata una sequenza di cifre e viene chiesto di giudicare premendo un pulsante se la cifra che stanno vedendo è zero (0 indietro; facile) o uguale alla cifra che hanno visto due prove prima (2 indietro; difficile ). Le differenze di accuratezza e RT medio e le variazioni della concentrazione prefrontale di HbO e del potere theta tra le due condizioni saranno le variabili dipendenti.

Analisi dei dati: in questo progetto, le misure di esito primarie sono le misure dell'umore e dell'ansia (ovvero, i punteggi DASS-21 e HADS) e le misure di esito secondarie sono le prestazioni del compito e le misure PFC, nonché altre misure di salute mentale. Le misure di esito saranno analizzate secondo la checklist CRED-nf. Modelli misti lineari con gruppo (sham, EEG, fNIRS), tempo (baseline, post, follow-up) e condizione (facile, difficile) come fattori fissi; e il soggetto come fattore casuale verrà utilizzato per analizzare i dati comportamentali, fNIRS e EEG. Ci aspettiamo che i partecipanti ai due veri gruppi di formazione sul neurofeedback dimostrino miglioramenti significativi nella salute mentale, nella funzione cognitiva e nella funzione del lobo frontale nelle valutazioni post e di follow-up relative ai partecipanti al gruppo fittizio. Inoltre, valuteremo le differenze nei cambiamenti pre-post nella salute mentale e nelle funzioni cognitive tra i due gruppi di allenamento reali. Inoltre, esamineremo la correlazione tra i livelli di funzionamento cognitivo e PFC al basale e le modifiche pre-post nei punteggi DASS-21 per chiarire le differenze individuali nella risposta al trattamento per ciascun gruppo di neurofeedback.