Neurofeedbacktraining voor oudere volwassenen

Achtergrond:

Subklinische symptomen van depressie en angst komen vaak voor bij oudere volwassenen, waarbij sommige schattingen aangeven dat deze symptomen aanwezig zijn bij 10-52% van de thuiswonende ouderen. Sommige studies hebben aangetoond dat oudere volwassenen met subklinische depressie en angst meer kans hebben om later in hun leven gediagnosticeerd te worden met affectieve stoornissen en milde cognitieve stoornissen of dementie dan degenen met lage niveaus van relevante symptomen. Interventies voor ouderen met verhoogde subklinische symptomen van depressie en angst zijn dus cruciaal voor het voorkomen van affectieve stoornissen en dementie op latere leeftijd. Tijdens negatieve emotionele ervaringen speelt de prefrontale cortex (PFC) een centrale rol bij het neerwaarts reguleren van activiteit. PFC-disfunctie kan verschillende stemmings- en angstsymptomen veroorzaken.

Neurofeedback-training is een niet-farmaceutische neurorevalidatietechniek die mogelijk de prefrontale functie kan verbeteren en de geestelijke gezondheid en cognitieve functies kan verbeteren. Deze techniek maakt gebruik van sensorische feedback om individuen te leren specifieke hersenactiviteiten zelf te reguleren, met als doel neuroplasticiteit op de lange termijn en functionele verbeteringen te induceren. Van oudsher wordt neurofeedbacktraining uitgevoerd met behulp van EEG, en veel onderzoek heeft dergelijke trainingsinterventies toegepast voor de behandeling van een verscheidenheid aan psychiatrische stoornissen. In de afgelopen jaren is de belangstelling voor het gebruik van fNIRS om neurofeedbacktraining te geven gegroeid. Het onderliggende mechanisme van dergelijke training met fNIRS verschilt van dat van training met EEG. In vergelijking met EEG heeft fNIRS een lagere temporele resolutie maar een hogere ruimtelijke resolutie en is beter bestand tegen bewegingsartefacten. Bovendien toonde een recent onderzoek aan dat patiënten met een sociale fobie minder angstsymptomen hadden na fNIRS-neurofeedbacktraining.

Onderzoeksplan en methodologie:

Ontwerp: Dit voorgestelde project is ontworpen in overeenstemming met de huidige consensus over de rapportage en experimentele opzet van klinische en cognitief-gedragsmatige neurofeedback-onderzoeken. De deelnemers worden willekeurig en gelijk toegewezen aan een van de drie neurofeedback-trainingsgroepen: (1) sham, (2) EEG en (3) fNIRS. Elke deelnemer zal een neurofysiologische beoordeling uitvoeren (1) vóór, (2) onmiddellijk na en (3) 1 maand na de interventie.

Deelnemers: 90 ouderen zonder dementie worden geworven via advertenties bij PolyU en NGO's. De inclusiecriteria zijn: (i) leeftijd van 60-79 jaar; (ii) rechtshandigheid zoals beoordeeld met behulp van de korte vorm van de Edinburgh Handedness Inventory; (iii) een matige of hogere score op ten minste één van de subschalen depressie en angst (maar niet noodzakelijkerwijs beide) van de Depression Anxiety Stress Scale-21 (DASS-21); (iv) geen voorgeschiedenis van neurologische of psychiatrische stoornissen; (iv) geen voorgeschiedenis van traumatisch hersenletsel waarvoor ziekenhuisopname nodig is; (vi) momenteel geen psychotrope medicatie gebruikt; (vii) vermogen om Traditioneel Chinees te lezen; (viii) normaal of gecorrigeerd tot normaal zicht; en (ix) een score van ten minste 19 op de Hong Kong Montreal Cognitive Assessment (HK-MoCA).

De inclusiecriteria die we van plan waren te gebruiken, waren gebaseerd op die van prefrontale neurofeedback-onderzoeken bij stemmings- of angststoornissen. Conventioneel worden deelnemers geselecteerd op basis van een bepaalde drempel van depressieve of angstsymptomen, noch cognitieve noch hersenstoornissen vormen een inclusiecriterium. Desalniettemin, aangezien variatie in cognitieve en PFC-functieniveaus de behandelingsrespons kan beïnvloeden, zullen latere analyses rekening houden met baseline cognitieve en PFC-functieniveaus.

Studieprocedures: Potentiële deelnemers zullen eerst worden onderworpen aan een screeningevaluatie om te beoordelen of ze in aanmerking komen. In aanmerking komende personen worden uitgenodigd voor PolyU voor beoordeling en training. De training bestaat uit 10 sessies van 60 minuten die binnen 4 weken worden gegeven. Elke sessie omvat een effectieve trainingstijd van 25 minuten, voor een totale trainingstijd van 250 minuten, in overeenstemming met recente aanbevelingen. Bovendien zullen de deelnemers 3 experimentele taken uitvoeren onder gelijktijdige EEG-fNIRS-opname en verschillende vragenlijsten invullen op 3 tijdstippen, zoals beschreven in de sectie 'Neurofysiologische beoordeling'. Meerdere onderzoeken hebben aangetoond dat EEG-, fNIRS- en neurofeedbacktraining kan worden toegepast op oudere volwassenen boven de 70, en zelfs op personen met dementie. Daarom verwachten we dat ouderen die door de HK-MoCA worden gescreend op dementie, zowel het assessment als het trainingsprotocol kunnen volgen.

Neurofeedback Training: Tijdens de training wordt deelnemers gevraagd de instructies op een computerscherm te volgen. Ze zullen vijf trainingsrondes voltooien. Elke ronde begint met een rustfase van 30 seconden, gevolgd door een zelfregulatiefase van 4,5 minuten. Tijdens de rustfase verschijnt er een fixatiekruis op het scherm en krijgen de deelnemers de instructie om stil te zitten en te ontspannen. Tijdens de reguleringsperiode wordt de deelnemers gevraagd om het vierkant van wit naar zwart te veranderen (d.w.z. een intrinsieke sociale beloning), maar krijgen ze geen specifieke strategieën. De donkere kleur vertegenwoordigt de toename van ofwel frontale alfa-asymmetrie of frontale oxyhemoglobine (HbO) asymmetrie. De waarden op dit moment zullen worden vergeleken met de 20-s pre-regulatie basislijn. In de schijnconditie krijgen deelnemers visuele feedback op basis van pre-opnames en/of opnames van andere deelnemers. Deelnemers ondergaan voor en na elke trainingssessie een rustperiode van 3 minuten om veranderingen in hersenactiviteit in rusttoestand binnen en tussen sessies bij te houden.

Tijdens elke trainingssessie wordt een op de hoofdmaat van de deelnemer aangepaste pet gebruikt om de EEG- en fNIRS-sensoren te monteren. De hardware-setup is voor alle groepen hetzelfde om ervoor te zorgen dat zowel de deelnemer als de onderzoeker geblindeerd zijn. Om EEG te registreren door de ANT eego rt8-versterker (ANT Neuro, Hengelo, Nederland), worden elektroden geplaatst op Fp1, F3, F4, Fz, Fpz, Cz, GND (aarde), onderste VEOG en op de twee oorlellen (referenties). Gegevens worden verzameld bij 2.048 Hz. Om fNIRS te registreren door het draagbare OctaMon+-systeem (Artinis Medical Systems, Gelderland, Nederland), worden twee bronnen, elk omgeven door vier detectoren die ongeveer 3 cm uit elkaar zijn geplaatst, op de hoofdhuid geplaatst zodat de twee kanalen nabij de hersenspleet aan elke kant van de hemisferen zijn F3 en F4 omgeven. Gegevens worden bemonsterd op 50 Hz. Afhankelijk van de trainingsgroep zal frontale asymmetrie in termen van het verschil in alfavermogen (8-13 Hz) tussen F3 en F4 en de gemiddelde verandering in HbO-concentratie tussen de linker en rechter PFC als doel worden gekozen. Voor beide echte trainingsgroepen wordt realtime datastreaming uitgevoerd met behulp van de Lab Streaming Layer en OpenVibe volgens gepubliceerde richtlijnen.

Neurofysiologische beoordeling: Op elk van de 3 tijdstippen (pre, post en 1 maand follow-up) zal een neurofysiologische beoordeling van 1,5 uur worden uitgevoerd om de effecten van neurofeedbacktraining te evalueren. De deelnemers vullen de DASS-21 (Chinese versie) in om hun depressieve en angstsymptomen van de afgelopen week te meten; de Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS; Chinese versie) om hun tekenen van angst en depressie gedurende de voorgaande week te meten; de Pittsburgh Sleep Quality Index om hun slaapkwaliteit in de afgelopen maand te meten; de Satisfaction with Life Scale (Chinese versie) om hun algemene levenstevredenheid te kwantificeren; en Lawton Instrumental Activities of Daily Living Scale (IADL; Chinese versie) om vaardigheden op het gebied van zelfstandig wonen te beoordelen. De deelnemers zullen ook drie computertaken uitvoeren om verschillende componenten van de frontale cognitieve functie te beoordelen onder gelijktijdige EEG-fNIRS-metingen, met dezelfde opzet als neurofeedbacktraining. Bij het eerste bezoek vullen de deelnemers ook de HK-MoCA in om te screenen op dementie. Onmiddellijk na de interventie wordt hen gevraagd of ze de opdracht van hun behandelgroep kennen om de sterkte van de verblinding te controleren.

Elke beoordelingstaak (ogen open, Emotionele Stroop, n-back) die voor dit onderzoek wordt voorgesteld, omvat een moeilijke en een gemakkelijke voorwaarde. De ogen-open-test wordt gebruikt om de machine de activeringsbasislijn te laten meten wanneer de deelnemers hun ogen openen. Het vereist dat deelnemers hun ogen 3 minuten open houden. De Emotionele Stroop-taak wordt gebruikt om remmende controle te beoordelen. Deelnemers krijgen foto's te zien van verschillende emoties met niet-verwante traditionele Chinese emotienamen. Ze worden gevraagd om de foto's te benoemen op basis van emotie. Het vereist dat deelnemers hun emoties onderdrukken door de bewoordingen en reageren op de inhoud van de foto. Verschillen in nauwkeurigheid en gemiddelde reactietijd (RT) en veranderingen in de prefrontale HbO-concentratie en theta-kracht tussen de twee condities zullen de afhankelijke variabelen zijn. De n-back-taak wordt gebruikt om het werkgeheugen te beoordelen. Tijdens de taak krijgen de deelnemers een reeks cijfers te zien en wordt gevraagd om door op een knop te drukken te beoordelen of het cijfer dat ze zien nul is (0-terug; gemakkelijk) of hetzelfde is als het cijfer dat ze twee keer eerder zagen (2-terug; moeilijk ). Verschillen in nauwkeurigheid en gemiddelde RT en veranderingen in de prefrontale HbO-concentratie en theta-kracht tussen de twee condities zullen de afhankelijke variabelen zijn.

Gegevensanalyse: in dit project zijn de primaire uitkomstmaten stemmings- en angstmetingen (d.w.z. DASS-21- en HADS-scores), en de secundaire uitkomstmaten zijn taakprestaties en PFC-metingen, evenals andere maatregelen voor geestelijke gezondheid. De uitkomstmaten worden geanalyseerd volgens de CRED-nf checklist. Lineaire gemengde modellen met groep (sham, EEG, fNIRS), tijd (baseline, post, follow-up) en conditie (gemakkelijk, moeilijk) als de vaste factoren; en het onderwerp als een willekeurige factor zal worden gebruikt om de gedrags-, fNIRS- en EEG-gegevens te analyseren. We verwachten dat deelnemers aan de twee echte neurofeedback-trainingsgroepen significante verbeteringen zullen laten zien in mentale gezondheid, cognitieve functie en frontale kwabfunctie bij de post- en vervolgbeoordelingen in vergelijking met de deelnemers aan de schijngroep. Daarnaast zullen we verschillen evalueren in pre-post veranderingen in mentale gezondheid en cognitieve functies tussen de twee echte trainingsgroepen. Bovendien zullen we de correlatie onderzoeken tussen baseline cognitieve en PFC-functioneringsniveaus en de pre-post veranderingen in DASS-21-scores om individuele verschillen in de behandelingsrespons voor elke neurofeedbackgroep op te helderen.