EEG-metoder brukes for å trekke ut biomarkører av hjernedysfunksjoner. Fokuset er på flerkanals hendelsesrelaterte potensialer (ERPer) som er registrert i en cued GO/NOGO-oppgave. Ikke-hjerneartefakter korrigeres og ERPer sammenlignes med de normative dataene. Eksempler gjelder biomarkører for ADHD-diagnose og prediksjon av medisineringsrespons.
Nevropsykiatriske diagnoser som ADHD er basert på subjektive metoder som intervjuer, rangeringsskalaer og observasjoner. Det er behov for mer hjernebaserte kosttilskudd. Stimulerende medisinering er den vanligste behandlingen for ADHD. Klinisk nyttige prediktorer for respons er så langt ikke rapportert. Målet med dette papiret er å beskrive EEG-baserte metoder vi gjelder for å trekke ut potensielle biomarkører for hjernedysfunksjon. Eksempler gjelder biomarkører for pediatrisk ADHD, og prediksjon av medisineringsrespons. Hovedvekten er på Event Related Potentials (ERPs).
En nitten kanal EEG er registrert under en 3 min øyne-åpnet oppgave, en 3 min øyne-lukket oppgave, og en 20 min cued visuell GO / NOGO oppgave (VCPT). ERPs registreres i løpet av denne oppgaven. Målet med ERP-protokollen er å trekke ut biomarkører av antatte hjernedysfunksjoner som skiller seg betydelig mellom en pasientgruppe og sunne kontroller. Protokollen inkluderer opptak under standardforhold og artefaktkorreksjon. ERP bølger kan brukes eller forvandles til latente komponenter. Komponentene i pasientgruppen sammenlignes med kontroller, empatikomponenter som, sammenlignet med, viser relativt høye effektstørrelser. Undergrupper av pasientene velges på grunnlag av klyngeanalysen i komponentenes plass. Behandlingsprosedyre (som medisinering, tDCS eller nevrofeedbackprotokoll) kan brukes, og endringene i komponenter knyttet til behandling i undergruppene observeres, noe som danner grunnlaget for kliniske anbefalinger.
Metodene som ble beskrevet ble brukt i en studie av 87 pediatriske ADHD-pasienter. Indeksen for legemiddelrespons diskriminerte betydelig mellom respondere og ikke-respondere med en stor og klinisk meningsfull effektstørrelse (d = 1,84). I en pågående studie som sammenligner ADHD-barn med matchende kontroller, diskriminerer flere variabler betydelig mellom pasienter og kontroller. Den globale indeksen vil overstige d = 0,8. EEG-baserte metoder som er beskrevet her, kan være klinisk relevante.
I 2008, initiert av NIMH, ble Research Domain Criteria (RDoC) prosjekt1 publisert, med sikte på å finne et biologisk gyldig rammeverk for forståelsen av psykiske lidelser. I 2013 godkjente US Food and Drug Administration (FDA) den første EEG-baserte biomarkøren til ADHD for å bidra til å vurdere ADHD hos pasienter fra 6 til 17 år. Neuropsychiatric EEG-Based Assessment Aid (NEBA) System registrerer EEG i 15-20 min. Den er basert på beregning av theta /beta ratio funnet å være høyere hos barn og ungdom med ADHD enn hos vanligvis utvikle barn2. Nyere publikasjoner finner at dette forholdet ikke fanger opp alle ADHD3.
Et stort antall publikasjoner i klinisk nevrovitenskap viser at nedsatt kognitiv kontroll representerer et vanlig trekk ved mange psykiatriske lidelser, inkludert ADHD, schizofreni, depresjon og OCD4,5. Teoretisk består kognitiv kontroll av hypotetiske operasjoner slik at folk kan justere fleksibelt til mål og kontekster. To forskjellige kategorier av kognitiv kontroll, proaktiv og reaktiv kontroll, har blitt beskrevet6. Vårt primære fokus er på den reaktive modusen for kognitiv kontroll. Proaktiv kognitiv kontroll inkluderer arbeidsminne (dvs. vedlikehold av sensoriske og motoriske hendelser i sekunder). Reaktiv kognitiv kontroll inkluderer overvåking, påvisning av konflikt7,,8og handlinghemming (for gjennomgang se9,10).
GO/NOGO-paradigmet er følsomt for kognitiv kontroll11,,12,13,14,15. GO stimuli fremkaller positive svingninger fra parietal hjerneområder. (P3 GO). De fremre distribuerte positive N2- og P3 NOGO-bølgene, fremkalt av NOGO-stimuli, er forbundet med påvisning av konflikt og virkningshemming16,,17,18,19. N2-bølgen har blitt forstått som en indikator på inhibering av handling, men oppdatert forskning viser at N2-bølgen er forbundet med sjeldne GO stimuli og påvisning av konflikt20. Handlinghemming er knyttet til P3 NOGO-bølgen på frontale-sentrale steder.
N2/P3-dikotomien er kanskje ikke riktig. Det har blitt avhørt av en oppfatning at ERP bølger, spesielt de som representerer kognitiv kontroll, er summer av flere kilder som kan overlappe på steder og tid14,21.
For å disentangle kildene til ERP bølger, flere metoder for blind kildeseparasjon har blitt brukt15,22,23,24. I studier ved Institute of the Human Brain, St. Petersburg, N2d NOGO bølge har blitt dekomponert. Skjulte komponenter ble oppdaget. Disse komponentene hadde forskjellige topografier og funksjonelle betydninger. Bare en av dem var forbundet med påvisning av konflikt14,15,25,26. I de fleste voksne studier av ADHD, P3 NOGO er mindre i forhold til matchet sunne kontroller27,28,29,30,31,32.
Hjerneoperasjonene som finner sted under oppgaver med kognitiv kontroll synes ikke å være riktig forklart av N2 / P3 dikotomi når ERPs i GO / NOGO paradigmer analyseres14,15. Flere tilnærminger som tar sikte på å disentangle skjulte komponenter fra ERP bølger har blitt brukt (for gjennomgang se21). Noen studier har brukt uavhengig komponentanalyse (ICA) for ERPer i pasientgrupper som pasienter med schizofreni29, og voksne med ADHD33,34, forsøker å diskriminere pasienter fra kontroller uten diagnoser.
I (Yeredor, 2010,25 s.75), en ny metode er foreslått og tilpasset for ERPs. Det er en metode for blind kildeseparasjon, basert på en prosedyre for felles diagonalisering av kryssvariansmatriser. For å studere de funksjonelle betydningene av slike latente komponenter som bruker denne metoden i cued GO / NOGO paradigme, ble en studie fra Institute of the Human Brain nylig implementert26. I denne studien ble aksjonshemmingsoperasjonene og konfliktdeteksjonsoperasjonene uavhengig manipulert av modifikasjoner av den cued GO/NOGO-oppgaven. En skjult komponent, antatt å reflektere påvisning av konflikt, ble funnet. En N2-lignende respons og frontal topografi karakteriserte denne komponenten35. I forsøk som krever hemming av forberedte handlinger ble det sett en sentral topografi og P3-lignende respons.
I denne publikasjonen studiene rapportert har brukt den tradisjonelle ERP-metoden. Bruk av ICA, eller prosedyren for felles diagonalisering av kryssvariansmatriser25 (side 75) er så langt ikke gjort. Generelt er resultatene basert på de forskjellige metodene enige med hverandre, men metodene for å oppdage latente komponenter synes å være mer rent forbundet med distinkte nevropsykologiske funksjoner. Målet med dette papiret er å tilby en detaljert beskrivelse av WinEEG-metoden. Fokuset er på ERPs, men EEG spectra og atferdsdata fra GO / NOGO-oppgaven er også inkludert i studiene som er beskrevet for å illustrere WinEEG-metoden.
Diagnoser i psykiatrien er basert på observert atferd. I de fleste tilfeller må et bestemt antall symptomer observeres i forskjellige innstillinger i 6 måneder eller mer. En viktig del av diagnoseprosessen er å utelukke somatisk etiologi. I tillegg må andre psykiatriske diagnoser vurderes. Ganske ofte kan symptomene på interesse være en del av en annen diagnostisk kategori. Hvis flere symptomer overlapper med andre lidelser, må klinikeren avgjøre om denne andre lidelsen er en komorbid eller differensialdiagnose.
De kliniske verktøyene som er tilgjengelige er diagnostiske intervjuer, vurderingsskalaer, medisinsk og utviklingshistorie, psykologiske tester og direkte observasjoner. De fleste av disse metodene er ganske subjektive; sterkt påvirket av informanten så vel som den profesjonelle. Rangeringsskalaer fra foreldre og lærere viser vanligvis ganske beskjedne korrelasjoner (r = 0,3 – 0,5).
I de representative resultatene hevder vi at de underliggende mekanismene i ADHD sannsynligvis varierer fra pasient til pasient. Mangel på (språk) forståelse, problemer med selvmotivasjon, følsomhet overfor eksterne distraktorer, etc. kan alle føre til symptomer på uoppmerksomhet. EEG-baserte metoder som er beskrevet i dette papiret, kan bidra til å løse noen av disse utfordringene. Problemet med subjektive tolkninger er fraværende. ERP-metodene som er beskrevet synes å avsløre underliggende psykologiske operasjoner som arbeidsminne, handlingshemming, overvåking, responsforberedelse, etc. som involverer spesifikke hjernestrukturer. Underskudd i disse mekanismene er ikke begrenset til spesifikke diagnostiske kategorier. Vi tror at i fremtiden vil behandling (medisinering, nevrofeedback, kognitiv trening, tDCS, …) fokusere på slike kognitive og / eller emosjonelle operasjoner og deres underliggende hjernemekanismer og ikke på dagens diagnostiske kategorier.
Et formål med en diagnose er å bestemme de beste behandlingene. For å evaluere effekten av behandlingen, er selvrapporterte og observerte forbedringer selvfølgelig avgjørende. Slike rapporter kan imidlertid til en viss grad representere placeboeffekter, og bør støttes av (delvis) normalisering av underliggende hjernedysfunksjoner som gjenspeiles i for eksempel endringer i ERP-komponenter. Denne kombinasjonen av subjektive og objektive tiltak for behandlingseffekter er viktig både i klinikk og forskning.
Av grunner som de som er nevnt ovenfor, er det ingen overraskelse at personer med de samme diagnosene ofte ikke reagerer på de samme medisinske behandlingene. I personlig medisin diagnostiseres supplert med empirisk baserte tiltak for responsprediksjon for å finne den beste behandlingen for den enkelte pasient. I denne artikkelen har vi beskrevet vår forskning på prediksjon av stimulerende medisinering svar i pediatrisk ADHD. Å finne pålitelige prediktorer av positiv respons på antidepressiv medisinering er kanskje enda viktigere som tiden som trengs for å evaluere svar er lang, som er titreringsperioden. Prosedyrene som er beskrevet i denne artikkelen kan bidra til den pågående EEG og ERP basert forskning på prediksjon av medisinereffekter i depresjon53.
EEG-baserte metoder som er beskrevet er ikke-invasive og rimelige, og godt egnet for forskning så vel som for klinisk arbeid.
The authors have nothing to disclose.
Ingen.
amplifier + | www.mitsar-medical.com | ||
Body harness, different sizes | Electro-Cap International, Inc | E3 SM; E3 M; E3 L | |
Ear electrodes 9 mm sockets | Electro-Cap International, Inc | E5-9S | |
Electrocaps 19 channel different sizes | Electro-Cap International, Inc | E1 SM; E1 M; E1 M/SM | |
Electrocaps 19 channel different sizes | Electro-Cap International, Inc | E1 L/M; E1 L | |
Electrogel for electrocaps | Electro-Cap International, Inc | E9; E10 | |
HBi database | www.hbimed.com | ||
Head size measure band | Electro-Cap International, Inc | E 12 | |
Needle syringe kit | Electro-Cap International, Inc | E7 | |
Nuprep EEG and ECG skin prep gel | Electro-Cap International, Inc | R7 | |
Ten20 EEG conductive paste | Electro-Cap International, Inc | R5-4T | |
WinEEG program | www.mitsar-medical.com |