Gesloten-Loop Neurofeedback Gericht op de Rechter Dorsolaterale Prefrontale Cortex voor Cardiale Autonome Modulatie bij Coronaire Hartziekte met Angst (HEART-SET-1)

Deze studie is een gerandomiseerde, sham-gecontroleerde, parallelgroep neurofeedbackstudie ontworpen om te testen of real-time fNIRS-BCI gericht op de rechter dorsolaterale prefrontale cortex (rechter DLPFC), gebruikmakend van actieve vrije controle tijdens een slow-wave auditief akoestisch paradigma, cardiale sympathische activiteit kan onderdrukken en autonome regulatie kan verbeteren bij rechtshandige patiënten met stabiele coronaire hartziekte en comorbide DSM-5-angst. Toelatingscriteria, uitkomstmaten, armen en interventies, en statistische analyse zijn gespecificeerd in hun toegewijde velden van dit record om duplicatie te voorkomen.

Deelnemers voltooien screening en een driedaagse aanpassingsfase, gevolgd door twee formele experimentsessies op opeenvolgende dagen. Er wordt geen verbale begeleiding gegeven op testdagen. Tijdens elke formele sessie ondergaan deelnemers 15 blokcycli van 60 seconden elk, bestaande uit 20 seconden rust en 40 seconden auditieve stimulatie. De auditieve stimulus is een 1 Hz amplitudegemoduleerde pure toon van ongeveer 60 dB. Binnen het 40-seconden venster wordt een 10-seconden witte-ruisuitbarsting willekeurig ingebed terwijl de eerste en laatste 2 seconden worden vermeden; starttijden worden geselecteerd zonder vervanging uit een discreet set om voorspelbaarheid en sequentie-effecten te minimaliseren en interferentieweerstand te onderzoeken.

Neurofeedback richt zich op de rechter DLPFC. Real-time statistische waarden van corticale activatie worden gemapt naar een visuele energiebalk die dient als feedbacksignaal. Deelnemers gebruiken actieve vrije strategieën om de energiebalk onder een ongemarkeerde drempellijn te duwen tijdens stimulatie. In de echte-feedbackgroep is de statistische drempel ingesteld op T = -3,3, wat een gevoelige, contingente mapping produceert tussen rechter DLPFC-activiteit en de energiebalk. In de sham-feedbackgroep is de drempel ingesteld op T = -1, wat de effectieve koppeling tussen neurale toestand en schermfeedback verzwakt terwijl de interface identiek blijft. Alleen de sessieoperator is op de hoogte van groepstoewijzing; uitkomstbeoordelaars en data-analisten zijn geblindeerd.

Signalen worden synchroon verworven. fNIRS gebruikt een NirSmart-systeem met 7 bronnen en 7 detectoren die 19 kanalen vormen, dubbele golflengtes op 730 nm en 850 nm, bron-detector scheiding van 3 cm, en een 11 Hz bemonsteringsfrequentie met lawinefotodiodedetectoren. Optodes zijn gepositioneerd over de bilaterale prefrontale cortex met behulp van het 10-20-systeem met FPz als centrale referentie. Kanalen zijn geregistreerd in MNI-ruimte, met rechter DLPFC (Brodmann gebied 46) a priori aangewezen als de regio van interesse; kanalen 11 en 13 vertegenwoordigen rechter DLPFC voor feedback, en kanalen 17 en 18 vertegenwoordigen linker DLPFC als referentie. ECG wordt opgenomen met een 3-leads configuratie op 1.000 Hz.

Online verwerking en feedback worden geïmplementeerd met de NeuroMind-NIRS-pijplijn. Een MATLAB-timer biedt een vaste updatecadans. De streamingarchitectuur is gelaagd in data-, visualisatie-, controle- en persistentiekanalen. Een glijdend-venster algemeen lineair model wordt toegepast op fNIRS-signalen met laagdoorlaatfiltering, lineaire detrending en binnen-venster normalisatie. Een boxcar-taakregressor geconvolueerd met een canonieke hemodynamische responsfunctie wordt gebruikt; de statistische uitlezing aan het einde van elk venster update de energiebalk en drempelbeslissing. Statistische inferentie heeft prioriteit boven rendering binnen een vast real-time budget om een stabiele feedbackcadans te behouden. Per-frame rekentijd, rendertijd, totale pijplijntijd, latentie en gedropte-frame ratio worden gelogd. De akoestische stimulus wordt niet getriggerd of gegated door de statistische uitlezing.

Offline fNIRS-preprocessing wordt uitgevoerd in MATLAB met de Homer2-toolbox. Stappen omvatten conversie naar optische dichtheid, detectie van bewegingsartefacten per kanaal, spline-interpolatiecorrectie, banddoorlaatfiltering op 0,01 tot 0,08 Hz, en berekening van oxyhemoglobineconcentratie via de gemodificeerde wet van Beer-Lambert. Analyses richten zich op HbO vanwege zijn hogere signaal-ruisverhouding. Voor activatieanalyse gaan genormaliseerde HbO-tijdreeksen van DLPFC-kanalen een algemeen lineair model in met een taakregressor gebaseerd op de geconvolueerde canonieke hemodynamische responsfunctie en zijn afgeleiden; voorbewerkte ECG-afgeleide covariaten zijn inbegrepen om rekening te houden met laagfrequente fysiologische oscillaties. Onderwerpniveau taak β-schattingen worden doorgevoerd naar groepsniveau lineaire mixed-effects modellen.

ECG-verwerking omvat R-piekdetectie door het Pan-Tompkins-algoritme, correctie van valse detecties, constructie van RR-intervalreeksen, verwijdering van ectopische slagen met robuuste filters, en hermonstering indien nodig voor uitlijning met fNIRS. Hartslag en hartslagvariabiliteit worden berekend binnen blok-uitgelijnde vensters met basislijncorrectie met behulp van het pre-stimulatie-interval. Voor spectrale analyse worden tijd-frequentiemethoden toegepast om vermogen rond 0,0167 Hz te kwantificeren, overeenkomend met het 60-seconden blokritme binnen de zeer lage frequentieband.

Veiligheid wordt continu gemonitord vanaf het begin van de aanpassing tot het einde van Sessie 2. Verwachte bijwerkingen gerelateerd aan sympathische attenuatie omvatten milde duizeligheid of slaperigheid, voorbijgaande bradycardie of hypotensie-gerelateerd ongemak, hoofdpijn en misselijkheid. Standaard bedrijfsprocedures specificeren pauzeren of beëindigen van sessies en initiëren van klinische beoordeling indien nodig; ernstige bijwerkingen leiden tot onmiddellijke stopzetting en opvolging. Kwaliteitscontrole omvat niet-geplande toezichtcontroles, gestandaardiseerde operatortraining, gecheckte kritieke stappen, real-time records, geanonimiseerde gegevensverwerking, gelaagde toegangscontrole en controleerbare overdrachtslogboeken. Geanonimiseerde individuele gegevens en analysescripts zullen worden gedeeld op een erkende repository bij publicatie in overeenstemming met gegevensgebruik- en ethische beleidsregels.