Zamknięta pętla neurofeedbacku ukierunkowana na prawy grzbietowo-boczny korę przedczołową w celu modulacji autonomicznej czynności serca w chorobie wieńcowej z lękiem (HEART-SET-1)

To badanie jest randomizowanym, kontrolowanym pozorowanym (sham) próbą neurofeedbacku z równoległymi grupami, zaprojektowaną w celu sprawdzenia, czy funkcjonalna spektroskopia w bliskiej podczerwieni z interfejsem mózg-komputer (fNIRS-BCI) w czasie rzeczywistym, ukierunkowana na prawy grzbietowo-boczny korę przedczołową (prawy DLPFC), przy użyciu aktywnej kontroli wolicjonalnej podczas powolnej fali akustycznej paradigmu słuchowego, może tłumić współczulną aktywność serca i poprawiać regulację autonomiczną u praworęcznych pacjentów ze stabilną chorobą wieńcową i współwystępującym lękiem według DSM-5. Kryteria kwalifikowalności, miary wyników, ramiona i interwencje oraz analiza statystyczna są określone w dedykowanych polach tego rekordu, aby uniknąć powielania.

Uczestnicy przechodzą badania przesiewowe i trzydniową fazę adaptacji, po której następują dwie formalne sesje eksperymentalne w kolejnych dniach. W dniach testowych nie udziela się wskazówek werbalnych. Podczas każdej formalnej sesji uczestnicy przechodzą 15 bloków po 60 sekund każdy, składających się z 20 sekund odpoczynku i 40 sekund stymulacji słuchowej. Bodziec słuchowy to czysty ton modulowany amplitudowo o częstotliwości 1 Hz przy około 60 dB. W ramach 40-sekundowego okna, 10-sekundowy wybuch białego szumu jest losowo osadzany, unikając pierwszych i ostatnich 2 sekund; czasy rozpoczęcia są wybierane bez zwracania z dyskretnego zbioru, aby zminimalizować przewidywalność i efekty sekwencyjne oraz zbadać odporność na zakłócenia.

Neurofeedback jest ukierunkowany na prawy DLPFC. Wartości statystyczne aktywacji korowej w czasie rzeczywistym są mapowane na wizualny pasek energii, który służy jako sygnał zwrotny. Uczestnicy używają aktywnych strategii wolicjonalnych, aby przesunąć pasek energii poniżej nieoznaczonej linii progowej podczas stymulacji. W grupie z prawdziwym feedbackiem próg statystyczny jest ustawiony na T = -3,3, tworząc wrażliwe, warunkowe mapowanie między aktywnością prawego DLPFC a paskiem energii. W grupie z pozorowanym feedbackiem próg jest ustawiony na T = -1, osłabiając efektywne sprzężenie między stanem nerwowym a feedbackiem na ekranie, przy zachowaniu identycznego interfejsu. Tylko operator sesji jest świadomy przydziału do grupy; oceniający wyniki i analitycy danych są zaślepieni.

Sygnały są rejestrowane synchronicznie. fNIRS wykorzystuje system NirSmart z 7 źródłami i 7 detektorami tworzącymi 19 kanałów, podwójnymi długościami fal przy 730 nm i 850 nm, separacją źródło-detektor 3 cm i częstotliwością próbkowania 11 Hz z detektorami fotodiod lawinowych. Optody są pozycjonowane nad obustronną korą przedczołową przy użyciu systemu 10-20 z FPz jako centralnym punktem odniesienia. Kanały są współrejestrowane w przestrzeni MNI, z prawym DLPFC (obszar Brodmanna 46) wyznaczonym a priori jako region zainteresowania; kanały 11 i 13 reprezentują prawy DLPFC dla feedbacku, a kanały 17 i 18 reprezentują lewy DLPFC dla odniesienia. EKG jest rejestrowane przy użyciu konfiguracji 3-odprowadzeniowej z częstotliwością 1 000 Hz.

Przetwarzanie online i feedback są implementowane z potokiem NeuroMind-NIRS. Timer MATLAB zapewnia stałe tempo aktualizacji. Architektura strumieniowa jest warstwowana na kanały danych, wizualizacji, kontroli i trwałości. Do sygnałów fNIRS stosowany jest przesuwany ogólny model liniowy z filtrowaniem dolnoprzepustowym, liniowym usuwaniem trendu i normalizacją w obrębie okna. Używany jest regresor zadania boxcar splątany z kanoniczną funkcją odpowiedzi hemodynamicznej; odczyt statystyczny na końcu każdego okna aktualizuje pasek energii i decyzję progową. Wnioskowanie statystyczne jest priorytetowe przed renderowaniem w ramach stałego budżetu czasu rzeczywistego, aby utrzymać stabilne tempo feedbacku. Rejestrowany jest czas obliczeń na klatkę, czas renderowania, całkowity czas potoku, opóźnienie i wskaźnik utraconych klatek. Bodziec akustyczny nie jest wyzwalany ani sterowany przez odczyt statystyczny.

Offline'owe wstępne przetwarzanie fNIRS jest wykonywane w MATLAB przy użyciu toolboxa Homer2. Kroki obejmują konwersję do gęstości optycznej, wykrywanie artefaktów ruchu według kanału, korektę interpolacji splajnowej, filtrowanie pasmowo-przepustowe przy 0,01 do 0,08 Hz oraz obliczanie stężenia oksyhemoglobiny za pomocą zmodyfikowanego prawa Beera-Lamberta. Analizy koncentrują się na HbO ze względu na jego wyższy stosunek sygnału do szumu. Dla analizy aktywacji, znormalizowane szeregi czasowe HbO z kanałów DLPFC wprowadzane są do ogólnego modelu liniowego z regresorem zadania opartym na splątanej kanonicznej funkcji odpowiedzi hemodynamicznej i jej pochodnych; uwzględniane są przetworzone kowarianaty pochodzące z EKG, aby uwzględnić niskoczęstotliwościowe oscylacje fizjologiczne. Oszacowania parametru zadania na poziomie podmiotu (β) są przenoszone do grupowych liniowych modeli efektów mieszanych.

Przetwarzanie EKG obejmuje wykrywanie załamków R algorytmem Pan-Tompkinsa, korektę błędnych detekcji, konstrukcję szeregów odstępów RR, usuwanie pobudzeń ektopowych przy użyciu odpornych filtrów i ponowne próbkowanie w razie potrzeby dla wyrównania z fNIRS. Tętno i zmienność rytmu serca są obliczane w obrębie okien wyrównanych do bloków z korektą bazową przy użyciu interwału przed stymulacją. Dla analizy widmowej, metody czasowo-częstotliwościowe są stosowane do kwantyfikacji mocy wokół 0,0167 Hz, odpowiadającej rytmowi 60-sekundowego bloku w paśmie bardzo niskich częstotliwości.

Bezpieczeństwo jest monitorowane ciągle od początku adaptacji do końca Sesji 2. Oczekiwane zdarzenia niepożądane związane z tłumieniem współczulnym obejmują łagodne zawroty głowy lub senność, przejściową bradykardię lub dyskomfort związany z niedociśnieniem, ból głowy i nudności. Standardowe procedury operacyjne określają wstrzymywanie lub kończenie sesji i inicjowanie oceny klinicznej w razie potrzeby; poważne zdarzenia niepożądane wyzwalają natychmiastowe przerwanie i obserwację. Kontrola jakości obejmuje niezapowiedziane kontrole nadzorcze, ustandaryzowane szkolenie operatorów, skontrolowane kroki krytyczne, zapisy w czasie rzeczywistym, anonimowe przetwarzanie danych, warstwową kontrolę dostępu i audytowalne dzienniki transferu. Zanonimizowane dane indywidualne i skrypty analizy będą udostępnione w uznanym repozytorium po publikacji, zgodnie z polityką użycia danych i etyką.