老年人的神经反馈训练

背景：

抑郁和焦虑的亚临床症状在老年人中很常见，一些估计表明 10-52% 的社区老年人存在这些症状。 一些研究表明，患有亚临床抑郁症和焦虑症的老年人比相关症状水平较低的老年人更有可能在以后的生活中被诊断为情感障碍和轻度认知障碍或痴呆。 因此，对抑郁和焦虑亚临床症状加重的老年人进行干预对于预防晚年情感障碍和痴呆至关重要。 在负面情绪体验期间，前额皮质（PFC）在下调活动中发挥着关键作用。 PFC 功能障碍可能会导致不同的情绪和焦虑症状。

神经反馈训练是一种非药物神经康复技术，可以潜在地改善前额叶功能并增强心理健康和认知功能。 该技术利用感觉反馈来教导个体自我调节特定的大脑活动，目的是诱导长期的神经可塑性和功能改善。 传统上，神经反馈训练是使用脑电图进行的，并且许多研究已将此类训练干预措施应用于治疗各种精神疾病。 近年来，人们对使用 fNIRS 进行神经反馈训练的兴趣不断增长。 这种 fNIRS 训练的基本机制与 EEG 训练不同。 与 EEG 相比，fNIRS 的时间分辨率较低，但空间分辨率较高，并且对运动伪影的适应能力更强。 此外，最近的一项研究表明，社交焦虑症患者在接受 fNIRS 神经反馈训练后，焦虑症状有所减轻。

研究计划和方法：

设计：该拟议项目是根据当前关于临床和认知行为神经反馈研究的报告和实验设计的共识而设计的。 参与者将被随机平均分配到三个神经反馈训练组之一：(1) 假手术组、(2) 脑电图组和 (3) fNIRS 组。 每位参与者将在 (1) 干预前、(2) 干预后立即和 (3) 干预后 1 个月完成神经生理学评估。

参加者：理大及非政府机构将通过广告招募90名没有认知障碍症的长者。 纳入标准为：（i）年龄60-79岁； (ii) 使用简写的爱丁堡惯用手量表评估惯用右手； (iii) 在抑郁焦虑压力量表-21 (DASS-21) 的至少一个抑郁和焦虑分量表（但不一定是两者）上获得中等或更高的分数； (iv) 无神经或精神疾病史； (iv) 无需要住院治疗的脑外伤史； (vi) 目前未使用精神药物； (vii) 阅读繁体中文的能力； (viii) 正常或矫正至正常视力； (ix) 香港蒙特利尔认知评估 (HK-MoCA) 分数至少为 19 分。

我们计划使用的纳入标准基于情绪或焦虑症的前额神经反馈研究所采用的标准。 传统上，参与者是根据抑郁或焦虑症状的一定阈值来选择的，认知功能或脑功能障碍都不构成纳入标准。 然而，由于认知和 PFC 功能水平的变化可能会影响治疗反应，后续分析将考虑基线认知和 PFC 功能水平。

研究程序： 潜在的参与者将首先接受筛选评估以评估资格。 合资格人士将获邀到理大接受评估及培训。 培训将包括 4 周内进行的 10 节 60 分钟课程。 根据最近的建议，每次训练将包括 25 分钟的有效训练时间，总训练时间为 250 分钟。 此外，参与者将在同步 EEG-fNIRS 记录下进行 3 项实验任务，并在 3 个时间点完成几份问卷，如“神经生理学评估”部分所述。 多项研究表明，脑电图、fNIRS 和神经反馈训练可以应用于 70 岁以上的老年人，甚至痴呆症患者。 因此，我们希望接受香港民政部痴呆症筛查的老年人能够遵守评估和培训方案。

神经反馈培训：在培训期间，参与者将被要求遵循计算机屏幕上的说明。 他们将完成五轮训练任务。 每轮开始时有 30 秒的休息阶段，然后是 4.5 分钟的自我调节阶段。 在休息阶段，屏幕上会出现一个固定十字，参与者将被指示静坐并放松。 在调节期间，参与者将被要求将方块从白色变为黑色（即内在的社会奖励），但不会给出具体策略。 颜色的深浅代表额叶 α 不对称性或额叶氧合血红蛋白 (HbO) 不对称性的增加。 此时的值将与 20 秒调节前基线进行比较。 在假条件下，参与者将收到基于预录音和/或其他参与者的录音的视觉反馈。 参与者将在每次训练之前和之后经历 3 分钟的休息时间，以跟踪训练期间和训练期间静息状态大脑活动的变化。

在每次训练期间，将使用根据参与者头部尺寸调整的帽子来安装 EEG 和 fNIRS 传感器。 所有组的硬件设置都相同，以确保参与者和实验者都是盲的。 对于要由 ANT eego rt8 放大器（ANT Neuro，亨厄洛，荷兰）记录的 EEG，电极将放置在 Fp1、F3、F4、Fz、Fpz、Cz、GND（地）、下部 VEOG 和两个位置耳垂（参考文献）。 数据将以 2,048 Hz 的频率收集。 对于由可穿戴 OctaMon+ 系统（Artinis Medical Systems，Gelderland，荷兰）记录的 fNIRS，两个源将放置在头皮上，每个源周围有四个相距约 3 厘米的探测器，使得两个通道靠近脑裂半球的每一侧都被 F3 和 F4 包围。 数据将以 50 Hz 采样。 根据训练组的不同，F3 和 F4 之间的 α 功率 (8-13 Hz) 差异以及左右 PFC 之间 HbO 浓度的平均变化将选择额叶不对称作为目标。 对于两个真实的训练组，将根据已发布的指南使用 Lab Streaming Layer 和 OpenVibe 执行实时数据流。

神经生理学评估：将在3个时间点（随访前、随访后和1个月随访）各进行1.5小时的神经生理学评估，以评估神经反馈训练的效果。 参与者将完成DASS-21（中文版）来测量他们上周的抑郁和焦虑症状；医院焦虑抑郁量表（HADS；中文版），衡量他们在过去一周的焦虑和抑郁症状；匹兹堡睡眠质量指数来衡量他们上个月的睡眠质量；生活满意度量表（中文版）量化他们的总体生活满意度；以及劳顿日常生活工具活动量表（IADL；中文版）来评估独立生活技能。 参与者还将完成三项计算机化任务，以使用与神经反馈训练相同的设置，在同步 EEG-fNIRS 测量下评估额叶认知功能的不同组成部分。 在第一次访问时，参与者还将完成 HK-MoCA 筛查痴呆症。 干预后，他们将立即被询问是否知道他们的治疗组分配，以检查盲法的强度。

本研究提出的每项评估任务（睁眼、情绪斯特鲁普、n-back）都将包含一个困难和一个简单的条件。 睁眼测试用于让机器测量参与者睁开眼睛时的激活基线。 要求参与者保持睁眼3分钟。 情绪 Stroop 任务用于评估抑制控制。 参与者会看到不同情绪的照片，以及与中国传统情绪名称无关的内容。 他们被要求根据情感来命名照片。 它要求参与者抑制由文字引导的情绪并对​​照片的内容做出反应。 两种条件之间准确度和平均反应时间 (RT) 的差异以及前额 HbO 浓度和 theta 功率的变化将成为因变量。 n-back 任务用于评估工作记忆。 在任务过程中，参与者会看到一系列数字，并被要求通过按下按钮来判断他们看到的数字是零（0-back；简单）还是与他们之前两次试验中看到的数字相同（2-back；困难） ）。 两种条件之间准确度和平均 RT 的差异以及前额 HbO 浓度和 theta 功率的变化将是因变量。

数据分析：在该项目中，主要结果指标是情绪和焦虑指标（即 DASS-21 和 HADS 评分），次要结果指标是任务绩效和 PFC 指标，以及其他心理健康指标。 结果测量将根据 CRED-nf 检查表进行分析。 以组（假手术、脑电图、fNIRS）、时间（基线、术后、随访）和条件（简单、困难）为固定因素的线性混合模型；受试者作为随机因素将用于分析行为、fNIRS 和脑电图数据。 我们期望两个真实神经反馈训练组的参与者在事后和后续评估中相对于假手术组参与者将表现出心理健康、认知功能和额叶功能的显着改善。 此外，我们还将评估两个真实训练组之间心理健康和认知功能前后变化的差异。 此外，我们将检查基线认知和 PFC 功能水平与 DASS-21 评分前后变化之间的相关性，以阐明每个神经反馈组治疗反应的个体差异。