EEG-metoder anvendes til udvinding af biomarkører for hjernedysfunktioner. Der fokuseres på multikanals eventrelaterede potentialer (ERP’er), der er registreret i en cued GO/NOGO-opgave. Ikke-hjerneartefakter korrigeres, og ERP’er sammenlignes med de normative data. Eksempler vedrører biomarkører for ADHD diagnose og forudsigelse af medicin respons.
Neuropsykiatriske diagnoser som ADHD er baseret på subjektive metoder som interviews, rating skalaer og observationer. Der er behov for mere hjerne-baserede kosttilskud. Stimulerende medicin er den mest almindelige behandling for ADHD. Klinisk nyttige prædiktorer for respons er endnu ikke blevet rapporteret. Formålet med dette papir er at beskrive de EEG-baserede metoder, vi anvender til at udtrække potentielle biomarkører for hjernedysfunktion. Eksempler vedrører biomarkører for pædiatrisk ADHD, og forudsigelse af medicin respons. Hovedvægten lægges på eventrelaterede potentialer.
En nitten kanal EEG registreres under en 3 min øjne-åbnet opgave, en 3 min øjne-lukket opgave, og en 20 min cued visuelle GO / NOGO opgave (VCPT). ERP’er registreres under denne opgave. Målet med ERP-protokollen er at udtrække biomarkører for formodede hjernedysfunktioner, der i væsentlig grad skelner mellem en patientgruppe og sunde kontroller. Protokollen omfatter optagelse under standardbetingelser og korrektion af artefakter. ERP bølger kan bruges eller omdannes til latente komponenter. Patientgruppens komponenter sammenlignes med kontroller, empatiske komponenter, der sammenlignet med relativt høje effektstørrelser. Undergrupper af patienterne udvælges på grundlag af klyngeanalysen i løbet af komponenterne. Behandlingsprocedure (såsom medicin, tDCS eller neurofeedback protokol) kan anvendes, og ændringerne i komponenter relateret til behandling i undergrupperne er observeret, danner grundlag for kliniske anbefalinger.
De beskrevne metoder blev anvendt i en undersøgelse af 87 pædiatriske ADHD patienter. Indekset for medicinrespons diskriminerede betydeligt mellem respondere og ikke-respondere med en stor og klinisk meningsfuld effektstørrelse (d = 1,84). I en igangværende undersøgelse sammenligne ADHD børn med matchede kontrol, flere variabler diskriminere betydeligt mellem patienter og kontrol. Det globale indeks vil overstige d = 0,8. De EEG-baserede metoder, der er beskrevet her, kan være klinisk meningsfulde.
I 2008, initieret af NIMH,blev Forskningsdomænekriterierne (RDoC) udgivet med det formål at finde en biologisk gyldig ramme for forståelse af psykiske lidelser. I 2013, den amerikanske Food and Drug Administration (FDA) godkendt af den første EEG-baserede biomarkør for ADHD til at hjælpe med at vurdere ADHD hos patienter fra 6 til 17 år. Det neuropsykiatriske EEG-baserede assessmentaid (NEBA) System registrerer EEG i 15-20 min. Det er baseret på beregning af theta/beta-forholdet, der viser sig at være højere hos børn og unge med ADHD end hos typisk udviklende børn2. Nylige publikationer finder, at dette forhold ikke fanger alle ADHD3.
Et stort antal publikationer i klinisk neurovidenskab viser, at nedsat kognitiv kontrol repræsenterer et fælles træk ved mange psykiatriske lidelser, herunder ADHD, skizofreni, depression, og OCD4,5. Teoretisk, kognitiv kontrol består af hypotetiske operationer giver folk mulighed for at tilpasse sig fleksibelt til mål og sammenhænge. To forskellige kategorier af kognitiv kontrol, proaktiv og reaktiv kontrol, er blevet beskrevet6. Vores primære fokus er på den reaktive form for kognitiv kontrol. Proaktiv kognitiv kontrol omfatter arbejdshukommelse (dvs. vedligeholdelse af sensoriske og motoriske hændelser i sekunder). Reaktiv kognitiv kontrol omfatter overvågning, påvisning af konflikt7,8og handlingshæmning (til gennemgang se9,10).
GO/NOGO-paradigmet er følsomt over for kognitiv kontrol11,12,13,14,15. GO stimuli fremkalde positive udsving fra parietal hjerneområder. (P3 GO). De anteriorly distribuerede positive N2- og P3 NOGO-bølger , der fremkaldes af NOGO-stimuli, er forbundet med påvisning af konflikt- og handlingshæmning16,17,18,19. N2-bølgen er blevet forstået som en indikator for hæmning af handling, men opdateret forskning viser, at N2-bølgen er forbundet med sjældne GO-stimuli og påvisning af konflikt20. Virkningshæmning er forbundet med P3 NOGO-bølgen på frontal-centrale steder.
N2/P3-dikotomien er muligvis ikke korrekt. Det er blevet draget i tvivl af et synspunkt om , at ERP-bølger, især dem , der repræsenterer kognitiv kontrol, er summen af flere kilder, der kan overlappe hinanden på steder og tidspunkt14,21.
For at adskille kilderne til ERP-bølger er der anvendt flere metoder til adskillelse af blinde kilder15,22,23,24. I undersøgelser på Institut for Den Menneskelige Hjerne, St. Petersborg, N2d NOGO bølge er blevet nedbrudt. Der blev fundet skjulte komponenter. Disse komponenter havde forskellige topografier og funktionelle betydninger. Kun én af dem var forbundet med afsløring af konflikt14,15,25,26. I de fleste voksne undersøgelser af ADHD, P3 NOGO er mindre i forhold til matchede sunde kontroller27,28,29,30,31,32.
De hjerneoperationer , der finder sted under opgaver med kognitiv kontrol, synes ikke at være korrekt forklaret af N2/P3-dikotomien, når ERPs i GO/NOGO paradigmer analyseres14,15. Der er anvendt flere tilgange, der har til formål at adskille skjulte komponenter fra ERP-bølger (til gennemgang se21). Nogle undersøgelser har brugt uafhængig komponent analyse (ICA) for ERPs i patientgrupper såsom patienter med skizofreni29, og voksne med ADHD33,34, forsøger at diskriminere patienter fra kontrol uden diagnoser.
I (Yeredor, 2010,25 s.75) foreslås og tilpasses en ny metode til ERP’er. Det er en metode til blind kildeadskillelse, baseret på en procedure for fælles diagonalisering af krydsvariansmatrixer. At studere de funktionelle betydninger af sådanne latente komponenter, der anvender denne metode i cued GO / NOGO paradigme, en undersøgelse fra Institute of the Human Brain blev for nylig gennemført26. I denne undersøgelse blev aktionshæmningsoperationerne og konfliktdetektionsoperationerne uafhængigt manipuleret ved ændringer af den cued GO/NOGO-opgave. En skjult komponent, der menes at afspejle afsløring af konflikter, blev fundet. En N2-lignende respons og frontal topografi karakteriseret denne komponent35. I forsøg, der kræver hæmning af forberedte handlinger, blev der set en central topografi og P3-lignende respons.
I denne publikation har de rapporterede undersøgelser anvendt den traditionelle ERP-metode. Anvendelse af ICA eller proceduren for fælles diagonalisering af krydsvariansmatrixer25 (side 75) er endnu ikke blevet gennemført. Generelt er resultaterne baseret på de forskellige metoder enige med hinanden, men metoderne til at opdage latente komponenter synes at være mere rent forbundet med forskellige neuropsykologiske funktioner. Formålet med dette dokument er at give en detaljeret beskrivelse af WinEEG-metoden. Fokus er på ERPs, men EEG-spektre og adfærdsmæssige data fra GO/NOGO-opgaven indgår også i de undersøgelser, der er beskrevet for at illustrere WinEEG-metoden.
Diagnoser i psykiatrien er baseret på observeret adfærd. I de fleste tilfælde skal et bestemt antal symptomer observeres i forskellige indstillinger i 6 måneder eller mere. En vigtig del af diagnosticeringsprocessen er at udelukke somatiske ætiologi. Derudover skal andre psykiatriske diagnoser overvejes. Ganske ofte symptomer på interesse kan være en del af en anden diagnostisk kategori. Hvis flere symptomer overlapper med andre lidelser, skal klinikeren beslutte, om denne anden lidelse er en comorbid eller differentialdiagnose.
De kliniske værktøjer til rådighed er diagnostiske interviews, rating skalaer, medicinsk og udviklingsmæssige historie, psykologiske tests og direkte observationer. De fleste af disse metoder er ganske subjektive; stærkt påvirket af informanten såvel som den professionelle. Karakterskalaer fra forældre og lærere viser normalt ret beskedne korrelationer (r = 0,3 – 0,5).
I de repræsentative resultater, vi hævder, at de underliggende mekanismer i ADHD sandsynligvis varierer fra patient til patient. Manglende (sprog) forståelse, problemer med selvmotivation, følsomhed over for eksterne distraktorer, etc. kan alle føre til symptomer på uopmærksomhed. De EEG-baserede metoder, der er beskrevet i dette dokument, kan hjælpe med at løse nogle af disse udfordringer. Problemet med subjektive fortolkninger er fraværende. De beskrevne ERP-metoder synes at afsløre underliggende psykologiske operationer som arbejdshukommelse, actionhæmning, overvågning, responsforberedelse osv. Underskud i disse mekanismer er ikke begrænset til specifikke diagnostiske kategorier. Vi mener, at i fremtiden, behandling (medicin, neurofeedback, kognitiv træning, tDCS, …) vil fokusere på sådanne kognitive og / eller følelsesmæssige operationer og deres underliggende hjerne mekanismer og ikke på de nuværende diagnostiske kategorier.
Et formål med en diagnose er at bestemme de bedste behandlinger. For at vurdere virkningerne af behandling, selvrapporterede og observerede forbedringer er naturligvis afgørende. Sådanne rapporter kan til en vis grad repræsentere placebo effekter, dog, og bør understøttes af (delvis) normalisering af underliggende hjerne dysfunktioner afspejles i for eksempel ændringer i ERP komponenter. Denne kombination af subjektive og objektive mål for behandlingseffekter er vigtige i både klinik og forskning.
Af grunde som de ovennævnte, er det ingen overraskelse, at mennesker med de samme diagnoser ofte ikke reagerer på de samme medicinske behandlinger. I personlig medicin diagnoser suppleres med empirisk baserede målinger af respons forudsigelse at lokalisere den bedste behandling for den enkelte patient. I dette papir har vi beskrevet vores forskning på forudsigelse af stimulerende medicin respons i pædiatriskADHD. At finde pålidelige prædiktorer for positiv respons på antidepressiv medicin er måske endnu vigtigere, da den tid, der er nødvendig for at evaluere svarene er lang, som er titrering periode. De procedurer, der er beskrevet i dette dokument kunne bidrage til den igangværende EEG og ERP baseret forskning på forudsigelse af medicin effekter i depression53.
De beskrevne EEG-baserede metoder er ikke-invasive og overkommelige og velegnede til forskning såvel som til klinisk arbejde.
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 |