Analyse de l'écriture Indique dyskinésies spontanées dans neuroleptiques naïfs adolescents à risque élevé de psychose

Behavior

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Summary

logiciel d'analyse de l'écriture améliore de manière significative sur les instruments existants de mesure des troubles du mouvement. Les personnes à risque pour la psychose et des contrôles sains remplis tâches d'écriture pour tester la dyskinésie. Les résultats suggèrent que les jeunes à risque de psychose exposition dyskinésie et que l'analyse de l'écriture pourraient contribuer de manière significative à une plus large diffusion des efforts de dépistage précoce

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Dean, D. J., Teulings, H. L., Caligiuri, M., Mittal, V. A. Handwriting Analysis Indicates Spontaneous Dyskinesias in Neuroleptic Naïve Adolescents at High Risk for Psychosis. J. Vis. Exp. (81), e50852, doi:10.3791/50852 (2013).

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Abstract

Plus de preuves suggère que les anomalies de mouvement sont une caractéristique essentielle de la psychose. Un marqueur de mouvement anormal, de la dyskinésie, est le résultat d'altération de la neuromodulation de la dopamine dans les voies fronto-striatal. Les méthodes traditionnelles d'identification des anomalies de mouvement comprennent des rapports sur la base observateurs-et les jauges de stabilité de la force. Les inconvénients de ces méthodes sont des temps de formation de longue durée pour les évaluateurs, le parti pris de l'expérimentateur, de grandes différences entre les sites dans les appareils instrumentale et fiabilité optimale. Compte tenu de ces inconvénients en compte a guidé l'élaboration de meilleures procédures standardisées et plus efficaces pour examiner les anomalies de mouvement grâce à des logiciels d'analyse de l'écriture et de la tablette. Les personnes à risque pour la psychose ont montré beaucoup plus de mouvements du stylet de troubles de fluidité verbale (une mesure proximale pour dyskinésie) dans une tâche d'écriture. Écriture cinématique offre une grande avance par rapport aux méthodes précédentes de dyskinésie évaluation, qui pourrait être clairement bénéficielles pour comprendre l'étiologie de la psychose.

Introduction

La période précédant l'apparition de la psychose est d'un intérêt clinique et de la recherche, il peut faire la lumière sur la psychose formelle (avant quand un certain nombre de troisième variable confond tels que les médicaments obscurcir notre compréhension), et sert également comme un point viable d'intervention (environ ⅓ des jeunes présentant un syndrome prodromique vont développer la schizophrénie dans une période de 2 ans, et plusieurs études suggèrent que psychosocial, l'entraînement cognitif, et les interventions pharmacologiques peuvent améliorer l'évolution de la maladie) 1. Cette période prodromique est caractérisée par des symptômes positifs atténués (anomalies de la perception, la méfiance, des sentiments de grandeur, ou les pensées inhabituelles) et une baisse de fonctionnement 2. Les personnes qui signalent un degré modéré de symptômes positifs au cours d'une entrevue clinique structurée, et / ou une baisse de fonctionnement accompagnant la présence d'un trouble de la personnalité schizotypique et / ou des antécédents familiaux de schizophrénie sont considered avoir un prodrome ou d'ultra-risque (UHR) syndrome 1-3. Conceptions étiologiques actuelles de la psychose suggèrent qu'il s'agit d'un trouble neurologique qui affecte un individu à la fin de l'adolescence ou au début de l'âge adulte 4. Facteurs constitutionnels tels que la génétique et les atteintes prénatales conduisent à la vulnérabilité de la psychose 4. anomalies de mouvement sont d'un grand intérêt pour ce modèle, que les mêmes mécanismes soupçonnés de contribuer à des symptômes psychotiques sont également responsables de la gouvernance du système de moteur 5. Les chercheurs affirment que par la compréhension du comportement de mouvement avant le début de la schizophrénie, nous pouvons améliorer notre capacité à prédire, comprendre et intervenir dans le développement de la schizophrénie 6.

Il est bien connu que les personnes qui vont plus tard de développer la schizophrénie présentent souvent des anomalies de mouvement subtils avant l'apparition de la maladie 7,8. Walker et ses collègues ont recueilli des bandes vidéo depatients atteints de schizophrénie au cours de l'enfance et en évaluant les vidéos pour les mouvements anormaux, montrant que les mouvements anormaux sont présents bien avant l'apparition de la maladie et sont indicatifs d'une vulnérabilité constitutionnelle neurologique 9,10. La recherche suggère que les noyaux gris centraux peut être impliqué dans cette vulnérabilité constitutionnelle neurologique, comme UHR individus montrent le développement neural facultés et déficits neurocognitifs liés à la fonction de ganglions de la base 8,11. En outre, Mittal et ses collègues ont utilisé évaluations des observateurs de montrer que les anomalies de mouvement, étroitement liés à la fonction de ganglions de la base, pourrait réussir à classer UHR individus susceptibles de se convertir à la psychose 8,12. Un autre groupe à risque, les personnes de la psychose non cliniques qui déclarent avoir une expérience psychotique comme au moins une fois par an, montrer dyskinésie au cours d'une tâche de la stabilité de la force des doigts 5,13,14. Ces résultats fournissent des preuves solides à l'idée que mouvemanomalies de rentes peuvent être un élément central du risque de psychose. De toute évidence, la recherche qui peut améliorer la détection et la compréhension des anomalies de mouvement est essentiel pour la compréhension de l'étiologie de la psychose et des efforts de prévention.

Efforts pour comprendre effets secondaires des médicaments qui affectent la régulation de la dopamine dans la schizophrénie et les malades de Parkinson ont guidé les améliorations technologiques, comme le développement de comprimés informatisés pour l'analyse de l'écriture, dans la mesure de mouvement abnormalitie 15-17. Les antipsychotiques peut conduire au développement de la dyskinésie tardive, caractérisée par la lenteur des mouvements répétitifs involontaires 18. l'utilisation de la nicotine a été également montré pour affecter la régulation de la dopamine et de la cinématique de l'écriture manuscrite 19-21. Par exemple, Tucha et Lange ont montré que le mouvement du stylet fluidité améliorée au cours d'une tâche d'écriture lorsque informatisé participants en bonne santé ont reçu la gomme à mâcher contenant de la nicotine 22 23. mouvements du stylet de troubles de fluidité verbale se produisent lorsque les muscles qui coordonnent le mouvement reçoivent des signaux dérégulée des noyaux gris centraux 15,16.

Les segments de logiciels et analyses mouvements du stylet par course et extrait une variable qui est pensé pour être une mesure proximale de la dyskinésie, appelée secousse normalisée moyenne 15-17. Jerk est définie comme la modification de l'accélération au cours du temps par course 23. En raison des différentes longueurs de traits verticaux dans la plupart des écritures de style occidental, secousse est normalisée à travers coups. Dans chaque course, les mouvements du stylet de troubles de fluidité verbale sont caractérisés par un plus grand nombre de pics d'accélération over une distance donnée. Ainsi, les mouvements de la plume de troubles de fluidité verbale sont caractérisées par un manque de finesse, un plus grand nombre de pics d'accélération, et une plus grande valeur de secousse.

L'amélioration des mesures utilisées pour évaluer les mouvements anormaux chez les jeunes UHR est essentielle pour améliorer nos conceptions étiologiques de la maladie et notre compréhension des troubles du mouvement en général. Dans cet effort pour comprendre les troubles du mouvement chez les personnes à risque de psychose, nous avons examiné la cinématique d'écriture à partir de 36 participants à la recherche naïfs neuroleptiques l'aide du logiciel d'analyse de l'écriture manuscrite. Malgré sa large utilisation dans les enquêtes sur la dyskinésie dans la maladie de Parkinson et la schizophrénie patients, c'est étonnamment la première étude à faire rapport sur la cinématique de l'écriture dans un groupe à haut risque pour la psychose ultra. Nous émettons l'hypothèse que les individus seraient UHR montrer plus de mouvements du stylet de troubles de fluidité verbale, caractérisé par une plus grande valeur de secousse, lorsqu'on lui a demandé d'écrire sur un ordinateur tablette à un groupe de con saincontrôles.

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Protocol

Une. Les participants

  1. Donner son approbation pour le protocole et les procédures de consentement éclairé de l'Institutional Review Board de l'Université.
  2. Recruter des adolescents et des jeunes participants de UHR adulte à l'aide de Craigslist (c. Les annonces classées locales sur l'Internet), des offres d'e-mail, les annonces de journaux et professionnel communautaires références.
  3. Recruter des participants témoins sains par Craigslist, prospectus et journaux d'annonces.
    1. Annoncer que l'étude porte sur le développement sain des bénévoles sans antécédents familiaux de psychose et pas de symptômes psychiatriques.
    2. Exclure les contrôles saines fondées sur la présence de toute catégorie de trouble de l'axe I ou d'un trouble psychotique dans un 1 er degré relatif.
      Remarque: Un trouble psychotique dans un parent du premier degré est conçu comme critères d'exclusion pour les contrôles sains en raison du risque familial ou génétique de la psychose 1.
  4. Exclure tous les pes participants sur la base de critères consistant en une histoire de blessure à la tête, la présence d'un trouble neurologique, dépendance à une substance, ou une histoire de prendre des médicaments neuroleptiques.
    1. Exclure UHR participants sur la base de la présence d'un trouble psychotique Axe I (par exemple la schizophrénie, trouble schizo-affectif, schizophreniform).

2. Entretiens cliniques

  1. intervieweurs train d'administrer l'entrevue structurée pour prodromes Syndromes (SIPS) pour diagnostiquer un syndrome prodromique et l'entrevue clinique structurée pour les troubles de l'Axe I du DSM IV (SCID) sur une période de 2 mois.
    1. Établir fiabilité inter-évaluateur sur des entretiens cliniques de dépasser le critère d'étude minimum de Kappa ≥ 80.
  2. Définir les critères d'un syndrome prodromique ou à haut risque par des niveaux modérés de symptômes positifs et / ou une baisse dans le fonctionnement global qui accompagne la présence de schizotypique personnalité disl'ordre et / ou des antécédents familiaux de la schizophrénie.
  3. Calculer un score total de somme pour chaque catégorie comme un indicateur des dimensions respectives de la symptomatologie.
    Remarque: Le SIPS évalue plusieurs catégories distinctes de symptôme prodromique domaines y compris les dimensions positives, négatives et désorganisés.
  4. Administrer l'entrevue clinique structurée pour l'axe I du DSM-IV des troubles (SCID) pour exclure un diagnostic de trouble psychotique.
    Remarque: Cette mesure a été démontré d'avoir une excellente fiabilité inter-évaluateur dans des populations d'adolescents et a été utilisé dans plusieurs études antérieures en se concentrant sur des populations adolescentes souffrant de troubles du spectre de la schizophrénie.
  5. Évaluer l'utilisation de la nicotine du participant au cours du mois passé. Noter l'usage du tabac à l'échelle 0-5 avec 0 = abstinents et 5 = 20 + cigarettes par jour.

3. Écriture Groupe

  1. Exécutez le logiciel Neuroscript MovAlyzeR avec un ordinateur tablette et un crayon de noninking.
  2. Créer un exemple de LLeeLLee sur un notecard (voir la figure 1).
    Remarque: Le logiciel et relance sont décrits précédemment et ont été montrés comme des outils valables pour détecter les anomalies de mouvement chez les patients schizophrènes et de Parkinson patients 15-17.

Figure 1
Figure 1. Exemple de la condition de test. Participants sont priés d'écrire le mot LLeeLLee en cursive dans la section MID. Il est utile d'avoir un tel exemple pour montrer le participant afin qu'ils comprennent les instructions.

  • Donner l'exemple notecard visible au participant tout au long de l'expérience. Remarque: La notecard va aider le participant à comprendre l'expérience.
  1. Tablette Orient en mode paysage pour fournir un espace de travail de 18 cm x 28 cm d'espritrésolution d'ha de 1280 x 800 pixels.
  2. Permettre aux participants de positionner l'écran de l'ordinateur dans une position confortable d'écriture.
  3. Réglez la fréquence d'échantillonnage dans le logiciel de la fréquence d'échantillonnage mesurée (par exemple 100-200 Hz).
  4. Demandez participant d'écrire le mot LLeeLLee en cursive dans les lignes directrices de 2 cm avec la main dominante.
    Remarque: La condition est programmé pour diviser la surface d'écriture en 4 régions. Il existe des lignes horizontales de mesure de 1 cm, 2 cm et 4 cm. La région de 1 cm est TOP marqué. La région de 2 cm est marquée MID, et dans la région de 4 cm est marquée BOT. Les participants utiliseront la section MID pour les trois essais.
  5. Conserver les instructions visibles lors de chaque essai.
    Remarque: Les instructions pour la tâche sont affichés en haut de l'écran et sont comme suit: «DH lleellee MID à vitesse normale». Le participant doit être informé avant le début du programme que ces instructions signifient pour écrire le mot LLeeLLee dans la section MID avecla main dominante et à une vitesse d'écriture confortable. Notez également que le logiciel refaire procès si le participant fait une erreur lors de l'écriture automatique.

4. Essais de traitement

  1. essais de processus en utilisant une transformée de Fourier rapide passe-bas 12 filtre Hz, avec un 1,75 Netteté, 1 morceau décime échantillon, et 1 facteur Up-échantillon. Retirer fuite stylo ascenseur et tournez à base horizontale. Réglez supplémentaire dans le sens antihoraire rotation lorsque la segmentation à la vitesse verticale à zéro radians.
    Remarque: Le logiciel d'analyse de l'écriture manuscrite sera automatiquement intégrer ces étapes de traitement s'ils sont sélectionnés dans les options du programme.
  2. Résumer les valeurs absolues des variables cibles LLeeLLee à deux centimètres de moyen normalisé Jerk (ANJ) par instance. Réduire travers essais et la course.

Remarque: Le ANJ est une mesure de mouvement disfluence. ANJ supérieur indique une plus grande disfluence (Voir la figure 2 3), c'est à dire la dérivée temporelle de la troisième position verticale de la pointe du stylet. Dysfluidités sont causés par des changements soudains en vigueur. La deuxième dérivée dans le temps, ce qui est l'accélération, est proportionnelle à la force musculaire net (si le frottement est négligée). Par conséquent, la dérivée troisième de temps est proportionnelle à l'évolution de la force. Pour obtenir une mesure globale de disfluence la secousse verticale est carré et intégrée dans la durée d'une course (l'unité est cm 2 / s 5). Pour rendre cette mesure indépendante de la durée et la taille verticale de la course, il faut multiplier l'intégrale par la 5e puissance de la durée de la course (l'unité est sec 5) et l'inverse de la taille verticale carré (unité est 1/cm 2). Le résultat est donc sans unité. Secousse normalisé décrit la forme de la courbe d'accélération indépendamment de la largeur et de la hauteur. Prendre la racine carrée du résultat final defaire ANJ proportionnelle jerk

Equation 1
Le ANJ d'un procès est défini par la moyenne des estimations de secousse normalisés dans l'ensemble des mouvements ascendants et descendants d'un procès 23.

Figure 2
Figure 2. De première instance d'un participant au contrôle. Chaque essai est divisé en 16 coups. La segmentation de la course pour l'analyse de la secousse de normaliser moyenne est illustré avec le premier coup de crayon (en bleu). Un support bleu présente la course, et les cercles représentent le début et la fin du segment de la course. Cliquez ici pouragrandir la figure.

5. Analyse statistique

  1. Employer indépendants deux à queue t-tests et des tests du chi-carré pour examiner les différences entre les groupes dans les variables démographiques continues et catégorielles, respectueusement. Si nécessaire, régler les inégalités de la variance par le test de Levene.
  2. Employer une analyse de covariance (ANCOVA) pour contrôler l'utilisation de la nicotine et le sexe avec le groupe (UHR et de contrôle) comme variable indépendante et ANJ effondrés dans le procès.

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Representative Results

Il n'y avait pas de différences significatives entre les groupes sur les caractéristiques démographiques telles que l'âge, des années de l'enseignement ou de l'éducation des parents (voir le tableau 1 pour une répartition démographique des participants). Des tests chi carré ont révélé des différences significatives entre les groupes sur le genre χ 2 (1, N = 36) = 5,46, p ≤ 0,05, avec plus d'hommes dans le groupe UHR et plus de femmes dans le groupe de contrôle. Il y avait un importantes différences entre les groupes dans le tabac fréquence d'utilisation, t (22,9) = 2,15, p ≤ 0,05, montrant que UHR participants fument plus que les contrôles. UHR participants ont été jugés nettement plus élevé que les contrôles sur tous SIPS domaines de symptômes, y compris positif (t (37) = 10,9, p ≤ 0,001), négative (t (37) = 6,9, p ≤ 0,001), désorganisé (t (37) = 6,7, p ≤ 0,001) et générale (t (37) = 5,7, p ≤ 0,001).

UHR Contrôle p ≤
Âge
Moyenne (SD) 18.43 (1.91) 17.45 (2.43) 17.97 (2.19) 0,3
Sexe
Mâle 13 6 19
Femelle 5 12 17
Total 18 18 36
Race et ethnicité
Asiatique 0 3 2
Noir 1 0 1
Hispanique 2 5 7
Blanc 15 10 25
L'éducation (années)
Moyenne (SD) 12.39 (1.85) 11.67 (2.25) 12.03 (2.06) 0,3
L'éducation des parents
Moyenne (SD) 16.20 (1.57) 15.94 (2.42) 16.09 (2.01) 1
SIPS positive
Moyenne (SD) 11,619 (4.33) 0,78 (1,31) 6,62 (6,37) 0,001
SIPS négatif
Moyenne (SD) 11.62 (6.83) 1 (1,53) 6,72 (7,37) 0,001
SIPS désorganisé
Moyenne (SD) 5.9(3.56) 0,45 (0,98) 3,38 (3,84) 0,001
SIPS général
Moyenne (SD) 6,62 (4,26) 0,78 (1,7) 3,92 (4,42) 0,001
Moyen normalisé Jerk
Moyenne (SD) 43.92 (25.55) 30.99 (17.29) 36.47 (22.03) 0,05

Tableau 1. Caractéristiques et résultats. Démographie de l'échantillon démographiques n'ont montré aucune différence dans les variables de l'âge et l'éducation des parents. Il y avait une différence significative entre les groupes dans le genre avec plus d'hommes dans le groupe à haut risque et plus de femmes ultra dans le groupe de contrôle.

Parce que l'usage du tabac intervient dans la régulation de la dopamine dans les zones responsables de mouvement 21,24, nous e xamined différences entre les groupes en traitant la fréquence de l'usage du tabac comme covariable. Que le sexe était significativement différente entre les groupes, hommes / femmes a été également considérée comme une covariable statistique. Les groupes ont montré une différence significative pour secousse moyenne normalisée F (3, 32) = 3,98, p = 0,02, d = 0,59. Ces résultats suggèrent que le groupe a montré UHR une valeur plus élevée de l'ANJ, indiquant plus de mouvements du stylet de troubles de fluidité verbale (voir la figure 3), et que l'analyse de l'écriture peut avoir détecté la présence de la dyskinésie chez les participants à risque élevé.

Figure 3
Figure 3. Le mouvement de la plume de troubles de fluidité verbale d'un participant UHR. Par rapport à un témoin sain (voir la figure 2), il ya une augmentation significative de la secousse moyenne normalisée pour UHR participants.:/ / Www.jove.com/files/ftp_upload/50852/50852fig3large.jpg "target =" _blank "> Cliquez ici pour agrandir la figure.

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Discussion

Cette étude a révélé des preuves significatives de plusieurs mouvements du stylet de troubles de fluidité verbale et la présence de la dyskinésie dans un échantillon UHR en utilisant un programme d'analyse de l'écriture manuscrite pour examiner les mouvements anormaux.

Traditionnellement, les échelles d'évaluation sur la base observateur ont été utilisés pour mesurer les anomalies de mouvement afin de surveiller les effets secondaires des médicaments 15-17. Cependant, les évaluations des observateurs présentent des inconvénients importants, y compris les longs délais de formation pour les évaluateurs, l'erreur de l'expérimentateur, et fiabilité optimale 16. Autres sources de mesure, utilisent des logiciels obsolètes ou matériel informatique et tout en étant efficace, ne sont pas pratiques pour la diffusion large de propagation ou de comparaison étudier par étude en raison d'une grande hétérogénéité basée sur le site dans les appareils et les seuils. Cette étude améliore sur des travaux antérieurs, car il utilise une méthode d'analyse de mouvement sans nécessiter une formation intensive facilement disponibles et fiables, mis en place le temps, ou difficiles à trouver hardware 25. Il faut aussi noter que les évaluations basées sur l'instrumentation de détecter les patients qui seraient positifs sur une échelle de rater clinicien (par exemple, le mouvements involontaires anormaux échelle; AIMS) 20,26 en plus à la détection de sous-seuil de subtiles anomalies / de mouvement dans une proportion supplémentaire de patients ce serait manquer à l'œil 27. Ainsi, l'utilisation d'une approche instrumentale standardisée, comme une tablette informatique pour l'analyse de l'écriture, est d'être très utile pour une population à risque qui est que dans le processus d'élaboration des anomalies de mouvements significatifs observés dans la psychose.

Les présents résultats confirment le corps de travail qui indique les mouvements anormaux sont une caractéristique de base du risque de psychose. anomalies de mouvement et les symptômes avant-coureurs sont fortement associés à un dérèglement de la dopamine dans le circuit fronto-striatal 28. cinématique de l'écriture manuscrite a fourni une quantité incroyablede recherche afin de soutenir la compréhension du rôle de la dopamine dans les troubles du mouvement et de la psychose. Des études antérieures à employer paradigmes d'écriture similaires ont constaté que les patients atteints de Parkinson traités par des agonistes de la dopamine montrent plus troubles de fluidité verbale mouvements du stylet 17,23,29. En outre, les patients schizophrènes jamais traités avec des neuroleptiques montrent ANJ plus élevé que chez les témoins sains 15. Pris ensemble, les résultats sont prometteurs vers une méthode d'analyse des effets de la dopamine dérégulée et pourrait être une aide valable dans les efforts de prévention pour les personnes à risque de psychose.

Il existe plusieurs limites à cette étude qui devraient être abordés dans les études futures. La taille de l'échantillon utilisé dans l'étude précédente est similaire à ceux qui comparent les patients schizophrènes et des témoins sains, cependant, clairement un échantillon plus large est nécessaire pour examiner les hypothèses actuelles. Alors que la tablette informatique offre un certain nombre d'avantages pour mesurer le mouvementanomalies, comparer observateurs sur la base des échelles d'évaluation d'anomalies de mouvement pour les valeurs observées dans AnJ UHR personnes pourraient renforcer ce domaine de recherche. Nous avons inclus une seule condition d'analyser l'écriture lisse. Les études futures utilisant une batterie d'autres conditions d'écriture se informer notre compréhension des anomalies de mouvement dans UHR personnes. Bien que l'étude a cherché à faire les tâches d'écriture aussi naturels que possible pour le participant, y compris les conditions qui ressemblent plus à la taille naturelle de tâches d'écriture de tous les jours ou qui ne nécessitent pas de copier la relance de la notecard peut aider à généraliser les résultats de l'analyse de l'écriture manuscrite. Des études longitudinales en utilisant le logiciel d'analyse de l'écriture pourraient aider à identifier les changements en fonction du développement dans le système frontal-sous-corticale avant et après l'apparition de la psychose, qui peuvent guider les efforts pour comprendre les marqueurs de risque potentiels et mettre en œuvre des interventions pour les personnes à risque pour la psychose.

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Disclosures

Les auteurs Derek J. Dean, Michael Caligiuri, et Vijay A. Mittal déclarer qu'ils n'ont pas d'intérêts financiers concurrents. L'auteur, Hans-Leo Teulings est le propriétaire de NeuroScript qui a développé et commercialise le logiciel MovAlyzeR pour enregistrer et analyser les mouvements du stylet.

Acknowledgments

Ce travail a été soutenu par l'Institut national de subventions à la santé R01MH094650 à M. Mittal.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Fujitsu Lifebook T901 Tablet Computer Fujitsu Ltd. http://www.shopfujitsu.com/store/
Neuroscript MovAlyzeR Neuroscript LLC http://www.neuroscript.net/movalyzer.php

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