高齢者向けニューロフィードバック トレーニング

バックグラウンド：

うつ病や不安症の潜在症状は高齢者によく見られ、これらの症状は地域に住む高齢者の 10 ～ 52% に存在するとの推定もあります。 いくつかの研究では、無症状のうつ病や不安症を抱える高齢者は、関連する症状のレベルが低い高齢者に比べて、後年になって感情障害や軽度の認知障害、または認知症と診断される可能性が高いことが示されています。 したがって、うつ病や不安症の潜在症状が高まっている高齢者への介入は、晩年の感情障害や認知症を予防するために重要です。 ネガティブな感情体験中に、前頭前皮質 (PFC) は活動を下方制御する上で極めて重要な役割を果たします。 PFC 機能不全は、さまざまな気分や不安の症状を引き起こす可能性があります。

ニューロフィードバック トレーニングは、前頭前野の機能を改善し、精神的健康と認知機能を向上させる可能性がある非医薬品の神経リハビリテーション技術です。 この技術は、長期的な神経可塑性と機能改善を誘導することを目的として、感覚フィードバックを使用して個人に特定の脳活動を自己調節するよう教えます。 伝統的に、ニューロフィードバックトレーニングはEEGを使用して実施されており、多くの研究がそのようなトレーニング介入をさまざまな精神疾患の治療に応用してきました。 近年、fNIRS を使用してニューロフィードバック トレーニングを提供することへの関心が高まっています。 fNIRS を使用したこのようなトレーニングの基礎となるメカニズムは、EEG を使用したトレーニングのメカニズムとは異なります。 EEG と比較すると、fNIRS は時間分解能が低くなりますが、空間分解能が高く、動きアーチファクトに対する耐性が高くなります。 さらに、ある最近の研究では、社会不安障害患者は、fNIRS ニューロフィードバックトレーニング後に不安症状が軽減されたことが示されました。

研究計画と方法論:

設計: この提案されたプロジェクトは、臨床および認知行動ニューロフィードバック研究の報告および実験設計に関する現在のコンセンサスに従って設計されました。 参加者は、(1) 偽、(2) EEG、および (3) fNIRS の 3 つのニューロフィードバック トレーニング グループのいずれかにランダムかつ均等に割り当てられます。 各参加者は、(1) 介入前、(2) 介入直後、(3) 介入後 1 か月後に神経生理学的評価を完了します。

参加者: 認知症のない高齢者 90 名が PolyU および NGO の広告を通じて募集されます。 参加基準は次のとおりです: (i) 年齢が 60 ～ 79 歳。 (ii) エジンバラ利き手目録の短縮形を使用して評価された右利き。 (iii) うつ病不安ストレススケール-21 (DASS-21) のうつ病および不安サブスケールの少なくとも 1 つ (ただし、両方である必要はない) で中等度以上のスコア。 (iv) 神経障害または精神障害の病歴がない。 (iv) 入院を必要とする外傷性脳損傷の病歴がない。 (vi) 現在向精神薬を使用していない。 (vii) 繁体字中国語を読む能力。 (viii) 正常な視力、または正常に矯正された視力。 (ix) 香港モントリオール認知評価 (HK-MoCA) で少なくとも 19 点のスコア。

私たちが使用する予定の対象基準は、気分障害または不安障害における前頭前ニューロフィードバック研究で採用された基準に基づいていました。 従来、参加者はうつ病または不安症状の一定の閾値に基づいて選択されており、認知機能障害や脳機能障害は参加基準を構成していません。 それにもかかわらず、認知および PFC 機能レベルの変動が治療反応に影響を与える可能性があるため、その後の分析ではベースラインの認知および PFC 機能レベルが考慮されます。

研究手順: 潜在的な参加者は、適格性を評価するために最初にスクリーニング評価を受けます。 資格のある個人は、評価とトレーニングのために PolyU に招待されます。 トレーニングは 4 週間以内に 10 回の 60 分のセッションで構成されます。 最近の推奨事項に従って、各セッションには 25 分の有効トレーニング時間が含まれ、合計トレーニング時間は 250 分になります。 さらに、参加者は、「神経生理学的評価」セクションで説明されているように、EEG-fNIRS の同時記録の下で 3 つの実験タスクに取り組み、3 つの時点でいくつかのアンケートに回答します。 複数の研究により、EEG、fNIRS、およびニューロフィードバック トレーニングが 70 歳以上の高齢者、さらには認知症の人にも適用できることが実証されています。 したがって、HK-MoCA による認知症のスクリーニングを受けた高齢者は、評価とトレーニングの両方のプロトコルに従うことができると期待されます。

ニューロフィードバック トレーニング: トレーニング中、参加者はコンピューター画面上の指示に従うように求められます。 彼らは 5 ラウンドのトレーニング タスクを完了します。 各ラウンドは 30 秒の休憩フェーズで始まり、その後 4.5 分間の自己調整フェーズが続きます。 休憩フェーズでは、固定十字が画面に表示され、参加者はじっと座ってリラックスするように指示されます。 規制期間中、参加者は正方形を白から黒に変更するように求められますが（つまり、本質的な社会的報酬）、特定の戦略は与えられません。 色の濃さは、正面アルファ非対称性または正面オキシヘモグロビン (HbO) 非対称性の増加を表します。 現時点の値は、規制前の 20 秒のベースラインと比較されます。 偽の条件では、参加者は事前録画および/または他の参加者の録画に基づいて視覚的なフィードバックを受け取ります。 参加者は、各トレーニング セッションの前後に 3 分間の休息期間を設け、セッション内およびセッション間での安静状態の脳活動の変化を追跡します。

各トレーニング セッション中、EEG センサーと fNIRS センサーを取り付けるために、参加者の頭のサイズに合わせて調整されたキャップが使用されます。 参加者と実験者の両方が確実に盲検化されるように、ハードウェアのセットアップはすべてのグループで同じになります。 ANT eego rt8 アンプ (ANT Neuro、オランダ、ヘンゲロ) で脳波を記録するには、電極を Fp1、F3、F4、Fz、Fpz、Cz、GND (接地)、下部 VEOG、および 2 つの上に配置します。耳たぶ（参考）。 データは 2,048 Hz で収集されます。 fNIRS をウェアラブル OctaMon+ システム (Artinis Medical Systems、オランダ、ヘルダーラント) で記録するには、それぞれ約 3 cm 離れて配置された 4 つの検出器に囲まれた 2 つの線源を、2 つのチャネルが脳裂付近に配置されるように頭皮に配置します。半球の両側は F3 と F4 で囲まれています。 データは 50 Hz でサンプリングされます。 トレーニング グループに応じて、F3 と F4 の間のアルファ パワー (8 ～ 13 Hz) の差および左右の PFC 間の HbO 濃度の平均変化に関する正面非対称性が目標目標として選択されます。 どちらの実際のトレーニング グループでも、公開されたガイドラインに従って、Lab Streaming Layer と OpenVibe を使用してリアルタイム データ ストリーミングが実行されます。

神経生理学的評価: ニューロフィードバック トレーニングの効果を評価するために、3 つの時点 (前、後、および 1 か月の追跡調査) のそれぞれに 1.5 時間の神経生理学的評価が実施されます。 参加者は、DASS-21 (中国語版) を完了して、過去 1 週間のうつ病と不安の症状を測定します。病院不安抑うつスケール（HADS、中国語版）を使用して、前の週の不安と抑うつの兆候を測定します。先月の睡眠の質を測定するピッツバーグ睡眠の質指数。一般的な生活の満足度を数値化するための生活満足度スケール (中国語版)。自立生活スキルを評価するための日常生活スケールのロートン器具活動（IADL、中国語版）。 参加者はまた、ニューロフィードバックトレーニングと同じセットアップを使用して、EEG-fNIRSの同時測定の下で前頭部認知機能のさまざまな要素を評価するための3つのコンピューター化されたタスクを完了します。 最初の訪問時に、参加者は認知症をスクリーニングするための HK-MoCA にも記入します。 介入直後に、盲検化の強さを確認するための治療グループの割り当てを知っているかどうか尋ねられます。

この研究で提案された各評価タスク (開眼、感情ストループ、N-バック) は、難しい条件と簡単な条件で構成されます。 開眼テストは、参加者が開眼したときの活性化ベースラインを機械に測定させるために使用されます。 参加者は 3 分間目を開け続ける必要があります。 感情ストループ タスクは、抑制制御を評価するために使用されます。 参加者には、関連のない伝統的な中国の感情の名前が付いたさまざまな感情の写真が表示されます。 彼らは感情に基づいて写真に名前を付けるように求められます。 参加者は言葉遣いに誘導される感情を抑え、写真の内容に反応することが求められる。 2 つの条件間の精度と平均反応時間 (RT) の違い、前頭前野 HbO 濃度とシータパワーの変化が従属変数になります。 n-back タスクは、作業記憶を評価するために使用されます。 タスク中、参加者には一連の数字が表示され、表示されている数字がゼロ (0 バック、簡単) か、2 試行前に見た数字と同じ (2 バック、難しい) かをボタンを押すことで判断するよう求められます。 ）。 2 つの条件間の精度と平均 RT の差、および前頭前野 HbO 濃度とシータパワーの変化が従属変数になります。

データ分析: このプロジェクトでは、主な結果の測定値は気分と不安の測定値 (つまり、DASS-21 および HADS スコア) であり、副次的な結果の測定値はタスクのパフォーマンスと PFC 測定値、およびその他のメンタルヘルスの測定値です。 結果の尺度は、CRED-nf チェックリストに従って分析されます。 固定因子としてグループ (偽、EEG、fNIRS)、時間 (ベースライン、事後、フォローアップ)、条件 (簡単、難しい) を使用した線形混合モデル。そして、ランダム因子としての被験者は、行動、fNIRS、およびEEGデータを分析するために使用されます。 私たちは、2 つの本物のニューロフィードバック トレーニング グループの参加者が、偽グループの参加者と比較して、事後評価およびフォローアップ評価でメンタルヘルス、認知機能、および前頭葉機能の大幅な改善を示すことを期待しています。 さらに、2 つの実際のトレーニング グループ間のメンタルヘルスと認知機能の前後の変化の違いを評価します。 さらに、ベースラインの認知レベルと PFC 機能レベルと DASS-21 スコアの前後の変化との相関関係を調べて、各ニューロフィードバック グループの治療反応の個人差を解明します。