Обучение нейробиоуправлению для пожилых людей

Фон:

Субклинические симптомы депрессии и тревоги часто встречаются у пожилых людей, при этом, по некоторым оценкам, эти симптомы присутствуют у 10-52% пожилых людей, проживающих в сообществе. Некоторые исследования показали, что у пожилых людей с субклинической депрессией и тревогой чаще, чем у людей с низким уровнем соответствующих симптомов, диагностируются аффективные расстройства и легкие когнитивные нарушения или деменция в более позднем возрасте. Таким образом, вмешательства для пожилых людей с выраженными субклиническими симптомами депрессии и тревоги имеют решающее значение для профилактики аффективных расстройств и деменции в позднем возрасте. Во время негативных эмоциональных переживаний префронтальная кора (ПФК) играет ключевую роль в подавлении активности. Дисфункция префронтальной коры может вызывать различные симптомы настроения и тревоги.

Тренировка нейробиоуправления — это немедикаментозный метод нейрореабилитации, который потенциально может улучшить префронтальную функцию и улучшить психическое здоровье и когнитивные функции. Этот метод использует сенсорную обратную связь, чтобы научить людей самостоятельно регулировать определенные виды деятельности мозга с целью вызвать долгосрочную нейропластичность и функциональные улучшения. Традиционно обучение нейробиоуправлению проводилось с использованием ЭЭГ, и во многих исследованиях такие обучающие вмешательства применялись для лечения различных психических расстройств. В последние годы возрос интерес к использованию fNIRS для обучения нейробиоуправлению. Основной механизм такого обучения с помощью fNIRS отличается от механизма обучения с помощью ЭЭГ. По сравнению с ЭЭГ, fNIRS имеет более низкое временное разрешение, но более высокое пространственное разрешение и более устойчива к артефактам движения. Кроме того, одно недавнее исследование показало, что у пациентов с социальным тревожным расстройством симптомы тревоги уменьшились после обучения нейробиоуправлению fNIRS.

План исследования и методология:

Дизайн: Этот предлагаемый проект был разработан в соответствии с текущим консенсусом в отношении отчетности и экспериментального дизайна клинических и когнитивно-поведенческих исследований нейробиоуправления. Участники будут случайным образом и в равной степени распределены в одну из трех групп обучения нейробиоуправлению: (1) имитация, (2) ЭЭГ и (3) fNIRS. Каждый участник пройдет нейрофизиологическую оценку (1) до, (2) сразу после и (3) через 1 месяц после вмешательства.

Участники: 90 пожилых людей без деменции будут набраны по объявлениям в ПолиУ и НПО. Критерии включения: (i) возраст 60-79 лет; (ii) праворукость по оценке с использованием краткой формы Эдинбургского опросника рукопожатия; (iii) умеренный или более высокий балл по крайней мере по одной из подшкал депрессии и тревоги (но не обязательно по обеим) Шкалы депрессивно-тревожного стресса-21 (DASS-21); (iv) отсутствие в анамнезе неврологического или психического расстройства; (iv) отсутствие в анамнезе черепно-мозговой травмы, требующей госпитализации; (vi) в настоящее время не принимает психотропные препараты; (vii) умение читать на традиционном китайском языке; (viii) нормальное или скорректированное до нормального зрение; и (ix) набрать не менее 19 баллов по шкале Hong Kong Montreal Cognitive Assessment (HK-MoCA).

Критерии включения, которые мы планировали использовать, были основаны на тех, которые использовались в исследованиях префронтальной нейробиоуправления при аффективных или тревожных расстройствах. Традиционно участников отбирают на основе определенного порога симптомов депрессии или тревоги, ни когнитивная, ни мозговая дисфункция не являются критерием включения. Тем не менее, поскольку различия в когнитивных функциях и уровне функционирования префронтальной коры могут влиять на ответ на лечение, в последующем анализе будут учитываться исходные уровни когнитивных функций и функционирования префронтальной коры.

Процедуры исследования: Потенциальные участники сначала будут подвергнуты скрининговой оценке для определения соответствия требованиям. Подходящие лица будут приглашены в PolyU для оценки и обучения. Тренинг будет состоять из 10 60-минутных занятий, проводимых в течение 4 недель. Каждая сессия будет включать 25-минутное эффективное время тренировки, при этом общая продолжительность тренировки составляет 250 минут, в соответствии с последними рекомендациями. Кроме того, участники будут выполнять 3 экспериментальных задания при одновременной записи ЭЭГ-fNIRS и заполнять несколько анкет в 3 временных точках, как описано в разделе «Нейрофизиологическая оценка». Многочисленные исследования показали, что обучение ЭЭГ, fNIRS и нейробиоуправление можно применять к пожилым людям старше 70 лет и даже к людям с деменцией. Таким образом, мы ожидаем, что пожилые люди, прошедшие скрининг HK-MoCA на деменцию, смогут следовать как протоколу оценки, так и протоколу обучения.

Обучение нейробиоуправлению: во время обучения участников попросят следовать инструкциям на экране компьютера. Они выполнят пять раундов тренировочного задания. Каждый раунд начинается с 30-секундной фазы отдыха, за которой следует 4,5-минутная фаза саморегуляции. Во время фазы отдыха на экране появится фиксационный крест, и участникам будет предложено сидеть неподвижно и расслабиться. В течение периода регулирования участников попросят изменить квадрат с белого на черный (т. е. внутреннюю социальную награду), но им не будут даны конкретные стратегии. Темный цвет будет представлять увеличение либо лобной альфа-асимметрии, либо лобной асимметрии оксигемоглобина (HbO). Текущие значения будут сравниваться с базовым уровнем за 20 секунд до регулирования. В фиктивном состоянии участники получат визуальную обратную связь на основе предварительных записей и/или записей других участников. Участники будут проходить 3-минутный период отдыха до и после каждой тренировки, чтобы отслеживать изменения в активности мозга в состоянии покоя в течение и между сессиями.

Во время каждой тренировки для крепления датчиков ЭЭГ и fNIRS будет использоваться кепка, адаптированная к размеру головы участника. Настройка оборудования будет одинаковой для всех групп, чтобы обеспечить ослепление как участника, так и экспериментатора. Для записи ЭЭГ усилителем ANT eego rt8 (ANT Neuro, Hengelo, Нидерланды) электроды будут размещены в точках Fp1, F3, F4, Fz, Fpz, Cz, GND (земля), нижней части VEOG и на двух мочки ушей (ссылки). Данные будут собираться с частотой 2048 Гц. Для регистрации fNIRS с помощью носимой системы OctaMon+ (Artinis Medical Systems, Гелдерланд, Нидерланды) два источника, каждый из которых окружен четырьмя детекторами, расположенными на расстоянии примерно 3 см друг от друга, будут помещены на кожу головы таким образом, чтобы два канала вблизи мозговой щели с каждой стороны полушария окружены F3 и F4. Данные будут дискретизированы с частотой 50 Гц. В зависимости от тренировочной группы в качестве целевой цели будет выбрана фронтальная асимметрия с точки зрения разницы мощности альфа-канала (8-13 Гц) между F3 и F4 и среднего изменения концентрации HbO между левой и правой префронтальной корой. Для обеих реальных обучающих групп потоковая передача данных в реальном времени будет выполняться с использованием Lab Streaming Layer и OpenVibe в соответствии с опубликованными рекомендациями.

Нейрофизиологическая оценка: 1,5-часовая нейрофизиологическая оценка будет проводиться в каждый из 3 моментов времени (до, после и через 1 месяц наблюдения) для оценки эффектов обучения нейробиоуправлению. Участники заполнят анкету DASS-21 (китайская версия), чтобы измерить свои симптомы депрессии и тревоги за последнюю неделю; Больничная шкала тревоги и депрессии (HADS; китайская версия) для измерения признаков беспокойства и депрессии в течение предыдущей недели; Питтсбургский индекс качества сна для измерения качества сна за последний месяц; Шкала удовлетворенности жизнью (китайская версия) для количественной оценки их общей удовлетворенности жизнью; и Шкала инструментальной деятельности Лоутона в повседневной жизни (IADL; китайская версия) для оценки навыков самостоятельной жизни. Участники также выполнят три компьютеризированных задания для оценки различных компонентов лобной когнитивной функции при одновременных измерениях ЭЭГ-fNIRS, используя ту же установку, что и для обучения нейробиоуправлению. При первом посещении участники также заполнят HK-MoCA для выявления деменции. Сразу после вмешательства их спросят, знают ли они свое назначение в группу лечения, чтобы проверить силу ослепления.

Каждое оценочное задание (глаза открыты, Эмоциональный Струп, n-back), предложенное для этого исследования, будет состоять из сложного и легкого условия. Тест с открытыми глазами используется, чтобы позволить машине измерить базовый уровень активации, когда участники открывают глаза. Участникам требуется держать глаза открытыми в течение 3 минут. Эмоциональная задача Струпа используется для оценки тормозного контроля. Участникам показывают фотографии различных эмоций с несвязанными традиционными китайскими названиями эмоций. Их просят назвать фотографии по эмоциям. Это требует от участников сдерживать свои эмоции, вызванные формулировками, и реагировать на содержание фотографии. Различия в точности и среднем времени реакции (ВР), а также изменения префронтальной концентрации HbO и тета-мощности между двумя состояниями будут зависимыми переменными. Задача n-back используется для оценки рабочей памяти. Во время выполнения задания участникам показывают последовательность цифр и просят определить, нажав кнопку, является ли цифра, которую они видят, нулем (0-обратно; легко) или той же цифрой, которую они видели двумя попытками ранее (2-обратно; сложно). ). Различия в точности и среднем ВУ, а также изменения префронтальной концентрации HbO и тета-мощности между двумя состояниями будут зависимыми переменными.

Анализ данных. В этом проекте первичными показателями результатов являются показатели настроения и беспокойства (т. е. баллы DASS-21 и HADS), а вторичными показателями результатов являются показатели выполнения задач и показатели префронтальной коры, а также другие показатели психического здоровья. Показатели результатов будут проанализированы в соответствии с контрольным списком CRED-nf. Линейные смешанные модели с группой (фиктивная, ЭЭГ, fNIRS), временем (исходный уровень, после, последующее наблюдение) и состоянием (легкое, сложное) в качестве фиксированных факторов; и субъект в качестве случайного фактора будет использоваться для анализа поведенческих данных, данных fNIRS и ЭЭГ. Мы ожидаем, что участники двух реальных обучающих групп нейробиоуправления продемонстрируют значительное улучшение психического здоровья, когнитивных функций и функции лобных долей при оценке после и последующем наблюдении по сравнению с участниками фиктивной группы. Кроме того, мы оценим различия в изменениях психического здоровья и когнитивных функций до и после обучения между двумя реальными тренировочными группами. Кроме того, мы изучим корреляцию между исходными уровнями когнитивных функций и функционирования префронтальной коры и изменениями показателей DASS-21 до и после, чтобы выяснить индивидуальные различия в реакции на лечение для каждой группы нейробиоуправления.