Trening neurofeedbacku dla osób starszych

Tło:

Subkliniczne objawy depresji i lęku są powszechne u osób starszych, a niektóre szacunki wskazują, że objawy te występują u 10-52% osób starszych mieszkających w społeczności. Niektóre badania wykazały, że u starszych osób dorosłych z subkliniczną depresją i lękiem częściej niż u osób z niskim poziomem istotnych objawów zdiagnozowano zaburzenia afektywne i łagodne upośledzenie funkcji poznawczych lub demencję w późniejszym życiu. Dlatego też interwencje wobec osób starszych z podwyższonymi subklinicznymi objawami depresji i lęku są kluczowe w zapobieganiu zaburzeniom afektywnym i otępieniu w późnym okresie życia. Podczas negatywnych doświadczeń emocjonalnych kora przedczołowa (PFC) odgrywa kluczową rolę w zmniejszaniu aktywności. Dysfunkcja PFC może powodować różne objawy nastroju i lęku.

Trening neurofeedback to niefarmaceutyczna technika neurorehabilitacji, która może potencjalnie poprawić funkcję przedczołową i poprawić zdrowie psychiczne i funkcje poznawcze. Ta technika wykorzystuje sprzężenie zwrotne sensoryczne, aby nauczyć jednostki samoregulacji określonych czynności mózgu, w celu wywołania długoterminowej neuroplastyczności i poprawy funkcjonalnej. Tradycyjnie trening neurofeedbacku był prowadzony przy użyciu EEG, a wiele badań stosowało takie interwencje szkoleniowe w leczeniu różnych zaburzeń psychicznych. W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie wykorzystaniem fNIRS do prowadzenia treningu neurofeedback. Mechanizm leżący u podstaw takiego treningu z fNIRS różni się od mechanizmu treningu z EEG. W porównaniu z EEG fNIRS ma niższą rozdzielczość czasową, ale wyższą rozdzielczość przestrzenną i jest bardziej odporny na artefakty ruchowe. Ponadto jedno z ostatnich badań wykazało, że pacjenci z fobią społeczną mieli zmniejszone objawy lękowe po treningu neurofeedbacku fNIRS.

Plan badań i metodologia:

Projekt: Ten proponowany projekt został zaprojektowany zgodnie z obecnym konsensusem dotyczącym raportowania i projektowania eksperymentalnego klinicznych i poznawczo-behawioralnych badań neurofeedback. Uczestnicy zostaną losowo i równo przydzieleni do jednej z trzech grup treningowych neurofeedbacku: (1) pozorowana, (2) EEG i (3) fNIRS. Każdy uczestnik przeprowadzi ocenę neurofizjologiczną (1) przed, (2) bezpośrednio po i (3) 1 miesiąc po interwencji.

Uczestnicy: 90 osób starszych bez demencji zostanie zrekrutowanych za pośrednictwem ogłoszeń w PolyU i organizacjach pozarządowych. Kryteriami włączenia są: (i) wiek 60-79 lat; (ii) praworęczność oceniana za pomocą krótkiego kwestionariusza Edinburgh Handedness Inventory; (iii) umiarkowany lub wyższy wynik w co najmniej jednej z podskal depresji i lęku (ale niekoniecznie obu) Skali 21 Depresji i Lęku Stresu (DASS-21); (iv) brak historii zaburzeń neurologicznych lub psychiatrycznych; (iv) brak historii urazowego uszkodzenia mózgu wymagającego hospitalizacji; (vi) obecnie niestosuje leków psychotropowych; (vii) umiejętność czytania tradycyjnego chińskiego; (viii) widzenie normalne lub skorygowane do normalnego; oraz (ix) wynik co najmniej 19 punktów w teście Hong Kong Montreal Cognitive Assessment (HK-MoCA).

Kryteria włączenia, które planowaliśmy zastosować, były oparte na kryteriach stosowanych w badaniach neurofeedbacku przedczołowego w zaburzeniach nastroju lub lęku. Konwencjonalnie, uczestnicy są wybierani na podstawie pewnego progu objawów depresyjnych lub lękowych, ani dysfunkcja poznawcza, ani dysfunkcja mózgu nie stanowią kryterium włączenia. Niemniej jednak, ponieważ różnice w poziomach funkcji poznawczych i PFC mogą wpływać na odpowiedź na leczenie, kolejne analizy będą uwzględniać wyjściowe poziomy funkcji poznawczych i PFC.

Procedury badawcze: Potencjalni uczestnicy zostaną najpierw poddani ocenie przesiewowej w celu oceny kwalifikowalności. Kwalifikujące się osoby zostaną zaproszone do PolyU na ocenę i szkolenie. Szkolenie obejmie 10 60-minutowych sesji prowadzonych w ciągu 4 tygodni. Każda sesja będzie obejmować 25-minutowy efektywny czas treningu, co daje całkowity czas treningu 250 minut, zgodnie z najnowszymi zaleceniami. Ponadto uczestnicy wykonają 3 zadania eksperymentalne z jednoczesnym zapisem EEG-fNIRS i wypełnią kilka kwestionariuszy w 3 punktach czasowych, jak opisano w części „Ocena neurofizjologiczna”. Wiele badań wykazało, że trening EEG, fNIRS i neurofeedback można zastosować u osób starszych powyżej 70 roku życia, a nawet u osób z demencją. Dlatego spodziewamy się, że starsze osoby dorosłe, które są badane pod kątem demencji przez HK-MoCA, będą w stanie postępować zgodnie z protokołami oceny i szkolenia.

Trening Neurofeedback: Podczas treningu uczestnicy będą proszeni o wykonywanie poleceń wyświetlanych na ekranie komputera. Wykonają pięć rund zadań szkoleniowych. Każda runda rozpoczyna się 30-sekundową fazą odpoczynku, po której następuje 4,5-minutowa faza samoregulacji. Podczas fazy odpoczynku na ekranie pojawi się krzyżyk fiksacji, a uczestnicy zostaną poinstruowani, aby siedzieli spokojnie i zrelaksowali się. W okresie regulacji uczestnicy zostaną poproszeni o zmianę kwadratu z białego na czarny (tj. nieodłączna nagroda społeczna), ale nie otrzymają konkretnych strategii. Ciemny kolor będzie reprezentował wzrost asymetrii czołowej alfa lub asymetrii czołowej oksyhemoglobiny (HbO). Bieżące wartości zostaną porównane z 20-sekundową wartością bazową sprzed regulacji. W stanie pozorowanym uczestnicy otrzymają wizualną informację zwrotną opartą na nagraniach wstępnych i/lub nagraniach innych uczestników. Uczestnicy przejdą 3-minutowy okres odpoczynku przed i po każdej sesji treningowej, aby śledzić zmiany w aktywności mózgu w stanie spoczynku w ramach sesji i pomiędzy sesjami.

Podczas każdego treningu do zamontowania sensorów EEG i fNIRS zostanie użyta nasadka dopasowana do rozmiaru głowy uczestnika. Konfiguracja sprzętu będzie taka sama dla wszystkich grup, aby upewnić się, że zarówno uczestnik, jak i eksperymentator są zaślepieni. Aby EEG było rejestrowane przez wzmacniacz ANT eego rt8 (ANT Neuro, Hengelo, Holandia), elektrody zostaną umieszczone na Fp1, F3, F4, Fz, Fpz, Cz, GND (uziemienie), dolnym VEOG oraz na dwóch płatki uszu (referencje). Dane będą zbierane z częstotliwością 2048 Hz. Aby fNIRS był rejestrowany przez nadający się do noszenia system OctaMon+ (Artinis Medical Systems, Gelderland, Holandia), dwa źródła, każde otoczone czterema detektorami rozmieszczonymi w odległości około 3 cm od siebie, zostaną umieszczone na skórze głowy w taki sposób, że dwa kanały w pobliżu szczeliny mózgowej po obu stronach półkul są otoczone F3 i F4. Dane będą próbkowane z częstotliwością 50 Hz. W zależności od grupy ćwiczącej jako cel docelowy zostanie wybrana asymetria czołowa pod względem różnicy mocy alfa (8-13 Hz) pomiędzy F3 i F4 oraz średnia zmiana stężenia HbO pomiędzy lewą a prawą PFC. W przypadku obu rzeczywistych grup szkoleniowych strumieniowanie danych w czasie rzeczywistym będzie odbywać się z wykorzystaniem Lab Streaming Layer i OpenVibe zgodnie z opublikowanymi wytycznymi.

Ocena neurofizjologiczna: 1,5-godzinna ocena neurofizjologiczna zostanie przeprowadzona w każdym z 3 punktów czasowych (przed, po i 1-miesięczna obserwacja) w celu oceny efektów treningu neurofeedback. Uczestnicy wypełnią kwestionariusz DASS-21 (wersja chińska), aby zmierzyć objawy depresji i lęku w ciągu ostatniego tygodnia; Szpitalna Skala Lęku i Depresji (HADS; wersja chińska) do pomiaru objawów lęku i depresji w ciągu poprzedniego tygodnia; Pittsburgh Sleep Quality Index do pomiaru jakości snu w ciągu ostatniego miesiąca; Skala Satysfakcji z Życia (wersja chińska) służąca do ilościowego określenia ogólnego zadowolenia z życia; oraz Lawton Instrumental Activities of Daily Living Scale (IADL; wersja chińska) do oceny umiejętności samodzielnego życia. Uczestnicy wykonają również trzy skomputeryzowane zadania, aby ocenić różne komponenty funkcji poznawczych czołowych przy równoczesnych pomiarach EEG-fNIRS, używając tej samej konfiguracji, co trening neurofeedback. Podczas pierwszej wizyty uczestnicy wypełnią również kwestionariusz HK-MoCA w celu wykrycia demencji. Bezpośrednio po interwencji zostaną zapytani, czy znają swoją grupę terapeutyczną przydzieloną do sprawdzenia siły zaślepienia.

Każde zadanie oceniające (oczy otwarte, Emotional Stroop, n-back) proponowane do tego badania będzie zawierało warunek trudny i łatwy. Test otwartych oczu pozwala maszynie zmierzyć linię bazową aktywacji, gdy uczestnicy otwierają oczy. Wymaga od uczestników utrzymywania otwartych oczu przez 3 minuty. Zadanie Emocjonalnego Stroopa służy do oceny kontroli hamowania. Uczestnikom pokazywane są zdjęcia różnych emocji z niepowiązanymi tradycyjnymi chińskimi nazwami emocji. Są proszeni o nazwanie zdjęć według emocji. Wymaga od uczestników zahamowania emocji kierowanych sformułowaniami i reakcji na treść zdjęcia. Różnice w dokładności i średnim czasie reakcji (RT) oraz zmiany w przedczołowym stężeniu HbO i mocy theta między tymi dwoma warunkami będą zmiennymi zależnymi. Zadanie n-back służy do oceny pamięci roboczej. Podczas zadania uczestnikom pokazywana jest sekwencja cyfr i proszeni o osądzenie za pomocą przycisku, czy cyfra, którą widzą, to zero (0-tył; łatwe), czy taka sama jak cyfra, którą widzieli dwie próby wcześniej (2-tył; trudne) ). Różnice w dokładności i średniej RT oraz zmiany w przedczołowym stężeniu HbO i mocy theta między tymi dwoma warunkami będą zmiennymi zależnymi.

Analiza danych: W tym projekcie głównymi miarami wyników są miary nastroju i niepokoju (tj. wyniki DASS-21 i HADS), a drugorzędnymi miarami wyników są miary wykonania zadania i PFC, a także inne miary zdrowia psychicznego. Miary wyniku zostaną przeanalizowane zgodnie z listą kontrolną CRED-nf. Liniowe modele mieszane z grupą (pozorowana, EEG, fNIRS), czasem (linia wyjściowa, post, obserwacja) i stanem (łatwy, trudny) jako stałymi czynnikami; a badany jako czynnik losowy zostanie wykorzystany do analizy danych behawioralnych, fNIRS i EEG. Oczekujemy, że uczestnicy dwóch prawdziwych grup treningowych z neurofeedbackiem wykażą znaczną poprawę zdrowia psychicznego, funkcji poznawczych i funkcji płata czołowego po zakończeniu i ocenach uzupełniających w porównaniu z uczestnikami grupy pozorowanej. Ponadto ocenimy różnice w zmianach stanu zdrowia psychicznego i funkcji poznawczych przed i po treningu między dwiema prawdziwymi grupami treningowymi. Ponadto zbadamy korelację między podstawowymi poziomami funkcjonowania poznawczego i PFC a zmianami przed-post w wynikach DASS-21, aby wyjaśnić indywidualne różnice w odpowiedzi na leczenie dla każdej grupy neurofeedback.