노인을 위한 뉴로피드백 훈련

배경:

우울증과 불안의 준임상적 증상은 노인들에게 흔하며 일부 추정에 따르면 이러한 증상은 지역사회 거주 노인의 10-52%에서 나타납니다. 일부 연구에 따르면 준임상적 우울증과 불안증이 있는 노인은 관련된 증상이 낮은 노인보다 나중에 정동 장애와 경도 인지 장애 또는 치매로 진단될 가능성이 더 높습니다. 따라서 우울증과 불안의 무증상 증상이 높은 노인을 위한 개입은 노년기에 정동 장애와 치매를 예방하는 데 중요합니다. 부정적인 감정을 경험하는 동안 전두엽 피질(PFC)은 활동을 하향 조절하는 데 중추적인 역할을 합니다. PFC 기능 장애는 다른 기분 및 불안 증상을 유발할 수 있습니다.

뉴로피드백 훈련은 잠재적으로 전전두엽 기능을 개선하고 정신 건강 및 인지 기능을 향상시킬 수 있는 비약물적 신경재활 기술입니다. 이 기술은 감각 피드백을 사용하여 개인이 특정 뇌 활동을 자가 조절하도록 가르치고 장기적인 신경가소성 및 기능 개선을 유도하는 것을 목표로 합니다. 전통적으로 뉴로피드백 훈련은 EEG를 사용하여 수행되었으며 많은 연구가 이러한 훈련 중재를 다양한 정신 장애 치료에 적용했습니다. 최근 몇 년 동안 뉴로피드백 훈련을 제공하기 위해 fNIRS를 사용하는 것에 대한 관심이 커졌습니다. fNIRS를 사용한 이러한 훈련의 기본 메커니즘은 EEG를 사용한 훈련과 다릅니다. EEG와 비교하여 fNIRS는 시간 해상도는 낮지만 공간 해상도는 더 높으며 운동 아티팩트에 더 탄력적입니다. 또한 최근 한 연구에서는 사회 불안 장애가 있는 환자가 fNIRS 뉴로피드백 훈련 후 불안 증상이 감소한 것으로 나타났습니다.

연구 계획 및 방법론:

설계: 이 제안된 프로젝트는 임상 및 인지 행동 뉴로피드백 연구의 보고 및 실험 설계에 대한 현재 합의에 따라 설계되었습니다. 참가자는 (1) 가짜, (2) EEG 및 (3) fNIRS의 세 가지 뉴로피드백 훈련 그룹 중 하나에 무작위로 균등하게 배정됩니다. 각 참가자는 (1) 개입 전, (2) 직후, (3) 1개월 후 신경생리학적 평가를 완료합니다.

참가자: PolyU 및 NGO의 광고를 통해 치매가 없는 노인 90명을 모집합니다. 포함 기준은 다음과 같습니다: (i) 60-79세의 연령; (ii) 짧은 형태의 Edinburgh Handedness Inventory를 사용하여 평가한 오른손잡이; (iii) 우울 불안 스트레스 척도-21(DASS-21)의 우울증 및 불안 하위 척도 중 적어도 하나(반드시 둘 다일 필요는 없음)에서 중등도 이상의 점수; (iv) 신경학적 또는 정신 장애의 병력 없음; (iv) 입원을 요하는 외상성 뇌 손상의 병력 없음; (vi) 현재 향정신성 약물을 사용하지 않음; (vii) 중국어 번체 읽기 능력; (viii) 정상 또는 정상으로 교정된 시력; (ix) 홍콩 몬트리올 인지 평가(HK-MoCA)에서 최소 19점.

우리가 사용하기로 계획한 포함 기준은 기분 또는 불안 장애에 대한 전두엽 뉴로피드백 연구에서 사용된 기준을 기반으로 했습니다. 일반적으로 참가자는 우울 또는 불안 증상의 특정 임계값을 기준으로 선택되며 인지 또는 뇌 기능 장애는 포함 기준을 구성하지 않습니다. 그럼에도 불구하고 인지 및 PFC 기능 수준의 변화가 치료 반응에 영향을 미칠 수 있으므로 후속 분석에서는 기준 인지 및 PFC 기능 수준을 고려할 것입니다.

연구 절차: 잠재적 참가자는 먼저 적격성을 평가하기 위한 선별 평가를 받게 됩니다. 적격한 개인은 평가 및 교육을 위해 PolyU에 초대됩니다. 교육은 4주 이내에 실시되는 10개의 60분 세션으로 구성됩니다. 각 세션에는 최근 권장 사항에 따라 총 250분의 교육 시간에 대해 25분의 효과적인 교육 시간이 포함됩니다. 또한 참가자는 '신경생리학적 평가' 섹션에 설명된 대로 동시 EEG-fNIRS 기록에서 3가지 실험 작업을 수행하고 3가지 시점에서 여러 설문지를 완료합니다. 여러 연구에서 EEG, fNIRS 및 뉴로피드백 훈련이 70세 이상의 노인과 치매 환자에게도 적용될 수 있음이 입증되었습니다. 따라서 HK-MoCA에서 치매 선별 검사를 받은 노인들은 평가 및 훈련 프로토콜을 모두 따를 수 있을 것으로 기대합니다.

뉴로피드백 교육: 교육 중에 참가자는 컴퓨터 화면의 지침을 따르도록 요청받습니다. 그들은 5라운드의 훈련 과제를 완수할 것입니다. 각 라운드는 30초의 휴식 단계와 4.5분의 자기 조절 단계로 시작됩니다. 휴식 단계 동안 화면에 고정 십자 표시가 나타나고 참가자는 가만히 앉아 휴식을 취하라는 지시를 받습니다. 규정 기간 동안 참가자는 사각형을 흰색에서 검은색으로 변경(즉, 본질적인 사회적 보상)하도록 요청하지만 구체적인 전략은 제공되지 않습니다. 색상의 어두움은 정면 알파 비대칭 또는 정면 옥시헤모글로빈(HbO) 비대칭의 증가를 나타냅니다. 현재 값은 20초 사전 규제 기준선과 비교됩니다. 가짜 조건에서 참가자는 사전 녹음 및/또는 다른 참가자의 녹음을 기반으로 시각적 피드백을 받습니다. 참가자는 각 훈련 세션 전후에 3분간 휴식을 취하여 세션 내 및 세션 간에 휴식 상태의 뇌 활동 변화를 추적합니다.

각 교육 세션 동안 참가자의 머리 크기에 맞게 조정된 캡을 사용하여 EEG 및 fNIRS 센서를 장착합니다. 참가자와 실험자 모두 눈이 멀도록 모든 그룹에 대해 하드웨어 설정이 동일합니다. ANT eego rt8 증폭기(ANT Neuro, Hengelo, The Netherlands)로 EEG를 기록하려면 전극을 Fp1, F3, F4, Fz, Fpz, Cz, GND(접지), 하부 VEOG, 귓볼(참조). 데이터는 2,048Hz에서 수집됩니다. fNIRS를 웨어러블 OctaMon+ 시스템(Artinis Medical Systems, Gelderland, The Netherlands)으로 기록하려면 각각 약 3cm 떨어진 곳에 위치한 4개의 검출기로 둘러싸인 2개의 소스를 두피에 배치하여 대뇌 균열 근처의 2개 채널이 반구의 양쪽에는 F3과 F4가 둘러싸여 있습니다. 데이터는 50Hz에서 샘플링됩니다. 훈련 그룹에 따라 F3과 F4 사이의 알파 전력(8-13Hz)의 차이와 왼쪽과 오른쪽 PFC 사이의 HbO 농도의 평균 변화 측면에서 정면 비대칭이 대상 목표로 선택됩니다. 실제 교육 그룹 모두에 대해 게시된 지침에 따라 Lab Streaming Layer 및 OpenVibe를 사용하여 실시간 데이터 스트리밍이 수행됩니다.

신경생리학적 평가: 뉴로피드백 훈련의 효과를 평가하기 위해 3가지 시점(사전, 사후 및 1개월 추적) 각각에서 1.5시간 신경생리학적 평가를 실시합니다. 참가자는 지난 주에 우울 및 불안 증상을 측정하기 위해 DASS-21(중국어 버전)을 완료합니다. 병원 불안 및 우울증 척도(HADS; 중국어 버전)는 이전 주 동안 불안과 우울증의 징후를 측정합니다. 지난 달 동안 수면의 질을 측정하기 위한 Pittsburgh Sleep Quality Index; 일반적인 삶의 만족도를 정량화하기 위한 삶의 만족도 척도(중국어 버전); 독립적인 생활 기술을 평가하기 위한 Lawton Instrumental Activities of Daily Living Scale(IADL; 중국어 버전). 참가자들은 또한 뉴로피드백 훈련과 동일한 설정을 사용하여 동시 EEG-fNIRS 측정 하에서 전두엽 인지 기능의 다양한 구성 요소를 평가하기 위해 세 가지 컴퓨터 작업을 완료합니다. 첫 번째 방문에서 참가자는 HK-MoCA도 완료하여 치매를 검사합니다. 개입 직후, 그들은 눈가림의 강도를 확인하기 위해 치료 그룹 배정을 알고 있는지 질문을 받을 것입니다.

본 연구에서 제안하는 각 평가과제(눈뜨기, 감성스트룹, n-back)는 어렵고 쉬운 조건으로 구성될 것이다. 눈 뜨기 테스트는 참가자가 눈을 뜰 때 기계가 활성화 기준선을 측정하도록 하는 데 사용됩니다. 참가자는 3분 동안 눈을 뜨고 있어야 합니다. Emotional Stroop 작업은 억제 제어를 평가하는 데 사용됩니다. 참가자들은 관련 없는 중국 전통 감정 이름과 함께 다양한 감정의 사진을 보여줍니다. 그들은 감정에 따라 사진의 이름을 지정하도록 요청받습니다. 참여자들은 문구가 이끄는 감정을 억제하고 사진의 내용에 반응해야 합니다. 두 조건 사이의 정확성과 평균 반응 시간(RT)의 차이, 전전두엽 HbO 농도와 세타 전력의 변화가 종속 변수가 될 것입니다. n-back 작업은 작업 기억을 평가하는 데 사용됩니다. 작업 중에 참가자에게 일련의 숫자가 표시되고 보고 있는 숫자가 0(0-back; 쉬움)인지 또는 이전에 두 번 시도한 숫자와 동일한지(2-back; 어려움) 버튼 누름을 통해 판단하도록 요청받습니다. ). 정확도와 평균 RT의 차이, 전두엽 HbO 농도의 변화, 두 조건 사이의 세타 전력이 종속 변수가 됩니다.

데이터 분석: 이 프로젝트에서 1차 결과 측정은 기분 및 불안 측정(즉, DASS-21 및 HADS 점수)이고 2차 결과 측정은 작업 수행 및 PFC 측정과 기타 정신 건강 측정입니다. 결과 측정은 CRED-nf 체크리스트에 따라 분석됩니다. 그룹(가짜, EEG, fNIRS), 시간(기준선, 사후, 후속 조치) 및 조건(쉬움, 어려움)을 고정 요인으로 사용하는 선형 혼합 모델; 행동, fNIRS 및 EEG 데이터를 분석하는 데 임의 요인으로 주제를 사용합니다. 우리는 두 개의 실제 뉴로피드백 훈련 그룹의 참가자가 가짜 그룹 참가자에 비해 사후 및 후속 평가에서 정신 건강, 인지 기능 및 전두엽 기능의 상당한 개선을 보여줄 것으로 기대합니다. 또한 두 실제 훈련 그룹 간의 정신 건강 및 인지 기능의 사전 사후 변화의 차이를 평가할 것입니다. 또한 각 뉴로피드백 그룹에 대한 치료 반응의 개인차를 밝히기 위해 기준선 인지 및 PFC 기능 수준과 DASS-21 점수의 전후 변화 사이의 상관관계를 조사할 것입니다.