虚拟现实和生物反馈辅助的多样化自助呼吸训练的神经学证据
虚拟现实和生物反馈辅助的多种自助呼吸训练的神经学证据:脑电图标记的广泛探索
这项研究的目的是了解呼吸训练、正念冥想或闲置时期的神经机制。 本研究还重点关注虚拟现实(VR)和生物反馈(BF)综合辅助系统在呼吸训练中的应用,并寻求在公共场合推广呼吸训练的潜力。
它旨在回答的主要问题是:
当人们进行不同的呼吸训练技术(即正念呼吸、引导呼吸和呼吸计数)时,他们的神经机制(由脑电图指数表示)是否以及如何改变。
研究人员将比较参与者进行不同风格的呼吸训练时的神经标记。
参与者将:
- 参与者将配备脑电图系统、VR耳机、呼吸带和心跳传感器。
- 参与者将分别执行静息状态任务、正念呼吸任务、引导呼吸任务和呼吸计数任务。
- 脑电图活动、呼吸频率、反应时间、准确性和 HRV 将被记录。 每节课将持续大约两个小时。
研究概览
详细说明
研究概述在当今快节奏的工业社会中,管理个人的身体和心理压力对于维持精神、情感和大脑健康至关重要。 呼吸训练、正念冥想或空闲时间等练习被认为是缓解压力、减少焦虑和改善睡眠质量的有效方法。 这项研究结合了认知心理学行为测量、脑电图 (EEG) 和心率变异性 (HRV),以研究具有呼吸训练/正念冥想经验或定期走神事件的成年人的认知功能、大脑结构和大脑活动。 同时,本研究还重点关注虚拟现实(VR)和生物反馈(BF)综合辅助系统技术的运用,寻求在公共场合推广呼吸训练的潜力。 通过利用非侵入性神经影像技术,这项研究旨在提供有关呼吸训练/正念冥想和走神效果的科学证据。 最终,该研究旨在应用这些发现来改善国民的心理和大脑健康。
研究问题是:当人们进行不同的呼吸训练技术(即正念呼吸、引导呼吸和呼吸计数)时,他们的神经机制(由脑电图指数表示)是否以及如何改变。
研究参与者年龄范围:20-80岁。 总计:53 名参与者。
提款标准:
如果参与者感到不适,可以随时退出。
- 参赛报酬:参赛者共获得新台币1,000元。
- 知情同意程序 研究人员将向研究地点的参与者解释研究。 每个参与者的知情同意过程大约需要 30 分钟。
潜在的副作用、后续程序和必要的康复计划
生理风险:
• 脑电图(EEG):脑电图采用非侵入性方法从头皮被动测量大脑活动,不涉及放电或辐射,因此不会对参与者造成伤害。 使用钝针涂抹导电凝胶时,针可能会接触头皮,但不会造成任何伤害。 所有针头在使用前均用酒精消毒。 如果出现任何不适,鼓励参与者立即通知实验者。 在整个实验过程中,凝胶将保留在参与者的头皮上,眼睛周围的电极将使用透气的医用胶带固定。 对于皮肤敏感的人来说,尽管没有过敏反应的报道,但可能会出现轻微的瘙痒。
心理风险:
研究期间出现心理不适的风险很小。 如果参与者感到不舒服,可以随时停止实验。
- 社会风险:
参与者可能面临的社会风险很小,但研究团队将按照法律要求尽一切努力保护他们的隐私和机密。
隐私和数据保密
- 所有收集的数据和样本都将被安全锁定,电子数据将存储在受密码保护的系统中。
数据保存和保密:
- 参与者数据,包括姓名和其他身份信息,将被编码或匿名化(例如,使用姓名缩写)。
- “去识别化”方法将确保未来无法与可识别信息进行关联。
研究完成后剩余样本和机密数据的处理:
- 研究结束五年后(2028 年 12 月 31 日),主要研究者将销毁可识别数据。
- 脑电图数据将被匿名化并保存以供将来的研究使用,所有可识别的链接将被永久删除。 任何已发表的学术文章中都不会出现任何识别信息。
研究程序 这项横断面研究将使用各种认知心理学范式和脑电图来检查成人的认知功能、大脑活动和结构。 参与者将完成有关其精神和生理状态的自我报告调查问卷。
参与者将配备脑电图系统、VR耳机、呼吸带和心跳传感器。 参与者将分别执行静息状态任务、正念呼吸任务、引导呼吸任务和呼吸计数任务,顺序平衡。 脑电图活动、呼吸频率、反应时间、准确性和 HRV 将被记录。 每节课将持续大约两个小时。
- 评估和统计方法 EEG 数据将使用 MATLAB 和 SPM(统计参数映射)进行分析,并在 SPSS 中进行统计分析。 将评估大脑激活和结构数据,并将方差分析应用于问卷和行为数据。 将检查行为和神经测量之间的关系,并在 p < 0.05 时确定统计显着性。
研究类型
注册 (实际的)
阶段
- 不适用
联系人和位置
学习地点
-
-
-
Hsinchu、台湾、300193
- National Tsing Hua University
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参与标准
资格标准
适合学习的年龄
- 成人
- 年长者
接受健康志愿者
描述
纳入标准:
- 20岁至80岁之间的健康成年人。
- 正常视力或矫正至正常视力。
排除标准:
- 个人或其家庭有癫痫、脑损伤或其他神经系统疾病史。
- 长期服用药物(例如抗抑郁药、助眠药)。
- 幽闭恐惧症。
学习计划
研究是如何设计的?
设计细节
- 主要用途:基础科学
- 分配:不适用
- 介入模型:单组作业
- 屏蔽:无(打开标签)
武器和干预
参与者组/臂 |
干预/治疗 |
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实验性的:单组
这是一项单组研究。
所有参与者都属于这个组。
参与者将分别执行静息状态任务、正念呼吸任务、引导呼吸任务和呼吸计数任务。
任务序列是平衡的。
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静息状态是一种精神状态,也是一种研究范式,人们什么都不做,尽可能地闲着,以显示他们的基线神经信号。
在此任务中,我们指示参与者睁开眼睛休息 6 分钟。
在整个任务中,向参与者呈现了蔚蓝的天空和摇曳的草地的VR环境。
正念呼吸是人们专注于内心感觉的一种状态。
在这项任务中,VR 环境中草地的运动与呼吸带检测到的参与者的吸气和呼气相对应。
参与者被要求在呼吸时将精神集中在他们的身体感觉上,并以草地的摇摆作为视觉提示。
引导呼吸是指引导受训者按照固定节奏吸气和呼气的呼吸训练技术。
在这个任务中,草地以4秒前后6秒的固定节奏摇摆。
参与者被要求将吸气与草地的向后运动(持续 4 秒)同步,将呼气与草地的向前运动(持续 6 秒)同步。
呼吸计数是指训练者在心里数出自己在一定时间内完成的呼吸循环次数的呼吸训练技术。
在这项任务中,与正念呼吸任务类似,草地的运动与参与者的呼吸模式同步。
在这 6 分钟内,我们指导参与者自然呼吸并在心里数出他们的呼吸周期。
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研究衡量的是什么?
主要结果指标
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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脑电有效连接(dDTF)
大体时间:通过学习完成,平均1小时
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本研究采用直接定向传递函数(dDTF)来评估脑电图通道之间的因果关系。
dDTF 由有向传递函数修改而成,是一种基于频域格兰杰因果关系的有效连接估计器。
dDTF 隔离并评估一对特定通道之间的直接因果关系,有效减轻因脑组织传导性而产生的间接神经影响。
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通过学习完成,平均1小时
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脑电图连接流入
大体时间:通过学习完成,平均1小时
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对于给定的 EEG 通道,连接流入表示所有相应传入连接边缘的累积和。
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通过学习完成,平均1小时
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脑电图连接流出
大体时间:通过学习完成,平均1小时
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对于给定的 EEG 通道,连接流出表示所有相应输出连接边缘的累积和。
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通过学习完成,平均1小时
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脑电波功率
大体时间:通过学习完成,平均1小时
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我们使用短时傅立叶变换将脑电图数据转换为频域信号。
然后对所有变换后的光谱进行对数变换并以 dB (10log10) 表示。
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通过学习完成,平均1小时
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其他结果措施
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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脑电图活动
大体时间:通过学习完成,平均1小时
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使用 Brain Products GmbH 32 通道 LiveAmp EEG 系统(Gilching,德国)以 1,000 Hz 的采样率和 40.7 nV 的分辨率收集 EEG 数据。
我们将电极安装在 Brain Products EasyCap(德国吉尔兴)上,其布局遵循国际 10/20 电极放置系统。
使用研磨电极糊 (Abralyt HiCl) 将电极-皮肤阻抗保持在 10 kΩ 以下。
所有通道上的 EEG 数据均使用 FCz 作为参考来获取,并使用 0.0159 Hz 和 250 Hz 的带通滤波器以及 60 Hz 陷波滤波器进行滤波。
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通过学习完成,平均1小时
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呼吸频率
大体时间:通过学习完成,平均1小时
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Vernier Go Direct® 呼吸带(美国俄勒冈州比弗顿)以 1,000 Hz 的采样率监测和捕获呼吸数据。
呼吸带戴在胸腔上。
每个实验条件(即每种呼吸技术)开始后,程序会收集每个参与者 10 秒的呼吸信号以进行标准化。
我们将呼吸信号与标准化信号进行比较,以确定参与者是吸气还是呼气。
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通过学习完成,平均1小时
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心率
大体时间:通过学习完成,平均1小时
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ArtiseBio Cygnus-819997-RawEEG 系统(台湾新竹)用于以 1,000 Hz 的采样率收集心电图数据。
ArtiseBio 系统的三个电极固定在 Kendall 200 系列电极垫(Cardinal Health,都柏林,俄亥俄州,美国)上,并根据心率监测的标准肢体导联 II 配置进行定位。
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通过学习完成,平均1小时
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五方面正念问卷
大体时间:1天
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五方面正念问卷(FFMQ)是衡量人们正念水平的指标。
FFMQ由39个项目组成,得分范围在1到39之间。
分数越高代表正念水平越高。
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1天
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蒙特利尔认知评估
大体时间:1天
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蒙特利尔认知评估 (MoCA) 是一份用于早期发现轻度认知障碍的问卷。
MoCA由30个项目组成,分数范围在0到30之间。
分数越高代表认知功能越好。
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1天
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贝克抑郁量表
大体时间:1天
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贝克抑郁量表 (BDI) 是对人们抑郁症状的自我报告测量。
BDI由21个项目组成,分值范围在0到21之间。
分数越高代表抑郁程度越高。
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1天
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贝克焦虑量表
大体时间:1天
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贝克焦虑量表(BAI)是对人们焦虑症状的自我报告测量。
BAI由21个项目组成,分值范围在0到21之间。
分数越高代表焦虑程度越高。
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1天
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走神问卷
大体时间:1天
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走神问卷测量人们走神的频率。
它由5个项目组成,分数范围在1到30之间。
分数越高代表走神越频繁。
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1天
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匹兹堡睡眠质量指数
大体时间:1天
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匹兹堡睡眠质量指数(PSQI)是对人们睡眠困难程度的自我报告测量。
它由 9 个项目组成,分数范围在 1 到 21 之间。
分数越高代表睡眠困难程度越高。
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1天
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合作者和调查者
出版物和有用的链接
一般刊物
- Giggins OM, Persson UM, Caulfield B. Biofeedback in rehabilitation. J Neuroeng Rehabil. 2013 Jun 18;10:60. doi: 10.1186/1743-0003-10-60.
- Lukic YX, Teepe GW, Fleisch E, Kowatsch T. Breathing as an Input Modality in a Gameful Breathing Training App (Breeze 2): Development and Evaluation Study. JMIR Serious Games. 2022 Aug 16;10(3):e39186. doi: 10.2196/39186.
- Luddecke R, Felnhofer A. Virtual Reality Biofeedback in Health: A Scoping Review. Appl Psychophysiol Biofeedback. 2022 Mar;47(1):1-15. doi: 10.1007/s10484-021-09529-9. Epub 2021 Dec 3.
研究记录日期
研究主要日期
学习开始 (实际的)
初级完成 (实际的)
研究完成 (实际的)
研究注册日期
首次提交
首先提交符合 QC 标准的
首次发布 (实际的)
研究记录更新
最后更新发布 (实际的)
上次提交的符合 QC 标准的更新
最后验证
更多信息
与本研究相关的术语
其他研究编号
- NCTU-REC-109-037F
- MOST 110-2636-E007-018 (其他赠款/资助编号:Ministry of Science and Technology of Taiwan)
计划个人参与者数据 (IPD)
计划共享个人参与者数据 (IPD)?
IPD 计划说明
药物和器械信息、研究文件
研究美国 FDA 监管的药品
研究美国 FDA 监管的设备产品
在美国制造并从美国出口的产品
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