Sluten Neurofeedback Riktad Mot Högra Dorsolaterala Prefrontala Cortex för Kardiac Autonom Modulering vid Kranskärlssjukdom med Ångest (HEART-SET-1)

Denna studie är en randomiserad, sham-kontrollerad, parallellgrupps neurofeedback-studie utformad för att testa om realtids fNIRS-BCI som riktar sig mot högra dorsolaterala prefrontala cortex (högra DLPFC), med aktiv viljekontroll under ett långsvängs akustiskt paradigm, kan undertrycka kardiell sympatisk aktivitet och förbättra autonom reglering hos högerhänta patienter med stabil kranskärlssjukdom och komorbid DSM-5-ångest. Behörighetskriterier, utfallsmått, armar och interventioner samt statistisk analys specificeras i sina dedikerade fält i denna post för att undvika duplicering.

Deltagare genomgår screening och en tre dagars anpassningsfas, följt av två formella experimentsessioner på på varandra följande dagar. Ingen verbal vägledning ges på testdagar. Under varje formell session genomgår deltagarna 15 blockcykler om 60 sekunder vardera, bestående av 20 sekunders vila och 40 sekunders auditiv stimulering. Den auditiva stimulusen är en 1 Hz amplitudmodulerad ren ton på cirka 60 dB. Inom 40-sekundersfönstret är en 10-sekunders vittbrusutbrott slumpmässigt inbäddad med undvikande av de första och sista 2 sekunderna; starttider väljs utan återläggning från en diskret uppsättning för att minimera förutsägbarhet och sekvenseffekter och för att undersöka interferensmotstånd.

Neurofeedback riktar sig mot högra DLPFC. Realtids statistiska värden av kortikal aktivering mappas till en visuell energimätare som fungerar som återkopplingssignal. Deltagare använder aktiva viljestrategier för att trycka energimätaren under en omärkt tröskellinje under stimulering. I den verkliga återkopplingsgruppen är den statistiska tröskeln satt till T = -3,3, vilket skapar en känslig, kontingent mappning mellan högra DLPFC-aktivitet och energimätaren. I sham-återkopplingsgruppen är tröskeln satt till T = -1, vilket försvagar den effektiva kopplingen mellan neuralt tillstånd och skärmåterkoppling samtidigt som gränssnittet hålls identiskt. Endast sessionsoperatören känner till grupptilldelning; utvärderare och dataanalytiker är blindade.

Signaler samlas in synkront. fNIRS använder ett NirSmart-system med 7 källor och 7 detektorer som bildar 19 kanaler, dubbla våglängder vid 730 nm och 850 nm, källa-detektor-avstånd på 3 cm och en 11 Hz samplingsfrekvens med lavinfotodioddetektorer. Optoder placeras över bilaterala prefrontala cortex med 10-20-systemet med FPz som central referens. Kanaler samregistreras till MNI-rymd, med högra DLPFC (Brodmann area 46) a priori utsedd som intresseområde; kanal 11 och 13 representerar högra DLPFC för återkoppling, och kanal 17 och 18 representerar vänstra DLPFC som referens. EKG registreras med en 3-ledarskonfiguration vid 1 000 Hz.

Onlinebearbetning och återkoppling implementeras med NeuroMind-NIRS-pipelinen. En MATLAB-timer ger en fast uppdateringskadens. Strömningsarkitekturen är skiktad i data-, visualiserings-, kontroll- och persistenskanaler. En glidfönster-generell linjär modell appliceras på fNIRS-signaler med lågpassfiltrering, linjär avtrending och normalisering inom fönster. En boxcar-uppgiftsregressor faltad med en kanonisk hemodynamisk responsfunktion används; den statistiska avläsningen i slutet av varje fönster uppdaterar energimätaren och tröskelbeslutet. Statistisk inferens prioriteras före rendering inom en fast realtidsbudget för att upprätthålla en stabil återkopplingskadens. Beräkningstid per bildruta, rendertid, total pipelinetid, latens och tappad bildrutefrekvens loggas. Den akustiska stimulusen utlöses eller styrs inte av den statistiska avläsningen.

Offline fNIRS-förbearbetning utförs i MATLAB med Homer2-verktygslådan. Steg inkluderar konvertering till optisk densitet, detektering av rörelseartefakter per kanal, spline-interpolationskorrigering, bandpassfiltrering vid 0,01 till 0,08 Hz och beräkning av oxyhemoglobinkoncentration via den modifierade Beer-Lamberts lag. Analyser fokuserar på HbO på grund av dess högre signal-brusförhållande. För aktiveringsanalys går normaliserade HbO-tidsserier från DLPFC-kanaler in i en generell linjär modell med en uppgiftsregressor baserad på den faltade kanoniska hemodynamiska responsfunktionen och dess derivator; förbearbetade EKG-härledda kovariater inkluderas för att ta hänsyn till lågfrekventa fysiologiska oscillationer. Ämnesnivå uppgifts β-uppskattningar förs vidare till gruppnivå linjära mixed-effects-modeller.

EKG-bearbetning inkluderar R-toppsdetektering med Pan-Tompkins-algoritmen, korrigering av felaktiga detekteringar, konstruktion av RR-intervallserier, borttagning av ektopiska slag med robusta filter och omsampling vid behov för anpassning till fNIRS. Hjärtfrekvens och hjärtfrekvensvariabilitet beräknas inom blockanpassade fönster med baslinjekorrigering med hjälp av förstimuleringsintervallet. För spektralanalys appliceras tidsfrekvensmetoder för att kvantifiera effekt kring 0,0167 Hz, motsvarande 60-sekunders blockrytmen inom mycket lågfrekvent band.

Säkerhet övervakas kontinuerligt från anpassningens början till session 2:s slut. Förväntade biverkningar relaterade till sympatisk dämpning inkluderar mild yrsel eller sömnighet, förbigående bradykardi eller hypotensionsrelaterat obehag, huvudvärk och illamående. Standardoperativa procedurer specificerar paus eller avslut av sessioner och initiering av klinisk bedömning vid behov; allvarliga biverkningar utlöser omedelbart avbrott och uppföljning. Kvalitetskontroll inkluderar oplanerade tillsynskontroller, standardiserad operatörsutbildning, kontrollerade kritiska steg, realtidsregister, avidentifierad datahantering, skiktad åtkomstkontroll och revisionsbar överföringslogg. Avidentifierade individuella data och analysskript kommer att delas på ett erkänt förvar vid publikation i enlighet med dataanvändnings- och etikpolicyer.