Neurofeedback a Circuito Chiuso Mirato alla Corteccia Prefrontale Dorsolaterale Destra per la Modulazione Autonomica Cardiaca nella Malattia Coronarica con Ansia (HEART-SET-1)

Questo studio è una sperimentazione neurofeedback randomizzata, controllata con placebo sham, a gruppi paralleli, progettata per verificare se un sistema fNIRS-BCI in tempo reale mirato alla corteccia prefrontale dorsolaterale destra (DLPFC destra), utilizzando il controllo volitivo attivo durante un paradigma acustico uditivo a onde lente, possa sopprimere l'attività simpatica cardiaca e migliorare la regolazione autonomica in pazienti destrimani con cardiopatia coronarica stabile e ansia comorbosa secondo il DSM-5.
I criteri di eleggibilità, le misure di esito, i bracci e gli interventi, e l'analisi statistica sono specificati nei loro campi dedicati di questo registro per evitare duplicazioni.

I partecipanti completano lo screening e una fase di adattamento di tre giorni, seguita da due sessioni sperimentali formali in giorni consecutivi.
Non viene fornita alcuna guida verbale nei giorni di test.
Durante ogni sessione formale, i partecipanti subiscono 15 cicli a blocchi di 60 secondi ciascuno, comprendenti 20 secondi di riposo e 40 secondi di stimolazione uditiva.
Lo stimolo uditivo è un tono puro modulato in ampiezza a 1 Hz a circa 60 dB.
All'interno della finestra di 40 secondi, un burst di rumore bianco di 10 secondi è incorporato casualmente evitando i primi e gli ultimi 2 secondi; gli orari di inizio sono selezionati senza sostituzione da un insieme discreto per minimizzare la prevedibilità e gli effetti di sequenza e per sondare la resistenza all'interferenza.

Il neurofeedback è mirato alla DLPFC destra.
I valori statistici in tempo reale dell'attivazione corticale sono mappati su una barra energetica visiva che funge da segnale di feedback.
I partecipanti utilizzano strategie volitive attive per spingere la barra energetica al di sotto di una linea di soglia non etichettata durante la stimolazione.
Nel gruppo con feedback reale la soglia statistica è impostata a T = -3.3,
producendo una mappatura sensibile e contingente tra l'attività della DLPFC destra e la barra energetica.
Nel gruppo con feedback sham la soglia è impostata a T = -1, indebolendo l'accoppiamento effettivo tra lo stato neurale e il feedback sullo schermo mantenendo identica l'interfaccia.
Solo l'operatore della sessione è a conoscenza dell'assegnazione del gruppo; i valutatori degli esiti e gli analisti dei dati sono in cieco.

I segnali vengono acquisiti in modo sincrono.
fNIRS utilizza un sistema NirSmart con 7 sorgenti e 7 rivelatori che formano 19 canali, doppie lunghezze d'onda a 730 nm e 850 nm, separazione sorgente-rivelatore di 3 cm, e una frequenza di campionamento di 11 Hz con rivelatori a fotodiodo a valanga.
Gli optodi sono posizionati sulla corteccia prefrontale bilaterale utilizzando il sistema 10-20 con FPz come riferimento centrale.
I canali sono co-registrati nello spazio MNI, con la DLPFC destra (area di Brodmann 46) designata a priori come regione di interesse; i canali 11 e 13 rappresentano la DLPFC destra per il feedback, e i canali 17 e 18 rappresentano la DLPFC sinistra per riferimento.
L'ECG viene registrato utilizzando una configurazione a 3 derivazioni a 1.000 Hz.

L'elaborazione online e il feedback sono implementati con la pipeline NeuroMind-NIRS.
Un timer MATLAB fornisce una cadenza di aggiornamento fissa.
L'architettura di streaming è stratificata in canali di dati, visualizzazione, controllo e persistenza.
Un modello lineare generale a finestra scorrevole viene applicato ai segnali fNIRS con filtraggio passa-basso, detrending lineare e normalizzazione all'interno della finestra.
Viene utilizzato un regressore di compito a gradino convoluto con una funzione di risposta emodinamica canonica; la lettura statistica alla fine di ogni finestra aggiorna la barra energetica e la decisione di soglia.
L'inferenza statistica è prioritaria rispetto al rendering all'interno di un budget di tempo reale fisso per mantenere una cadenza di feedback stabile.
Il tempo di calcolo per frame, il tempo di rendering, il tempo totale della pipeline, la latenza e la frequenza di frame persi sono registrati.
Lo stimolo acustico non è attivato o controllato dalla lettura statistica.

La pre-elaborazione fNIRS offline viene eseguita in MATLAB utilizzando il toolbox Homer2.
I passaggi includono la conversione in densità ottica, il rilevamento di artefatti da movimento per canale, la correzione per interpolazione spline, il filtraggio passa-banda a 0.01-0.08 Hz e il calcolo della concentrazione di ossiemoglobina tramite la legge di Beer-Lambert modificata.
Le analisi si concentrano sull'HbO per il suo rapporto segnale-rumore più elevato.
Per l'analisi di attivazione, le serie temporali normalizzate di HbO dai canali DLPFC entrano in un modello lineare generale con un regressore di compito basato sulla funzione di risposta emodinamica canonica convoluta e le sue derivate; sono incluse covariate derivate dall'ECG preprocessate per tenere conto delle oscillazioni fisiologiche a bassa frequenza.
Le stime β di compito a livello del soggetto vengono portate avanti in modelli lineari a effetti misti a livello di gruppo.

L'elaborazione dell'ECG include il rilevamento dei picchi R mediante l'algoritmo di Pan-Tompkins, la correzione delle rilevazioni spurie, la costruzione di serie di intervalli RR, la rimozione dei battiti ectopici utilizzando filtri robusti e il ricampionamento se necessario per l'allineamento con fNIRS.
La frequenza cardiaca e la variabilità della frequenza cardiaca sono calcolate all'interno di finestre allineate ai blocchi con correzione della baseline utilizzando l'intervallo pre-stimolazione.
Per l'analisi spettrale, vengono applicati metodi tempo-frequenza per quantificare la potenza attorno a 0.0167 Hz, corrispondente al ritmo del blocco di 60 secondi all'interno della banda di frequenza molto bassa.

La sicurezza è monitorata continuamente dall'inizio dell'adattamento fino alla fine della Sessione 2. Gli eventi avversi attesi correlati all'attenuazione simpatica includono lieve vertigine o sonnolenza, bradicardia transitoria o fastidio correlato all'ipotensione, mal di testa e nausea.
Le procedure operative standard specificano la sospensione o l'interruzione delle sessioni e l'avvio della valutazione clinica secondo necessità; eventi avversi gravi innescano l'interruzione immediata e il follow-up.
Il controllo di qualità include controlli di supervisione non programmati, formazione standardizzata degli operatori, passaggi critici con checkpoint, registrazioni in tempo reale, gestione dei dati anonimi, controllo di accesso a più livelli e registri di trasferimento verificabili.
I dati individuali anonimi e gli script di analisi saranno condivisi su un repository riconosciuto alla pubblicazione, in conformità con le politiche di utilizzo dei dati e di etica.