L'analisi della grafia Indica discinesie spontanee neurolettici ingenui adolescenti ad alto rischio di psicosi

Behavior

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Summary

Software di analisi della scrittura migliora in modo significativo su strumenti esistenti di misura disturbi del movimento. Gli individui a rischio di psicosi e controlli sani completate le attività di scrittura a mano per verificare discinesia. I risultati suggeriscono che i giovani a rischio di psicosi mostra discinesia e che l'analisi della scrittura potrebbero contribuire in modo significativo ad una più ampia diffusione delle iniziative di identificazione precoce

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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

Crescente evidenza suggerisce che le anomalie di movimento sono una caratteristica fondamentale di psicosi. Un marcatore di movimento anormalità, discinesia, è il risultato di neuromodulazione alterata di dopamina in percorsi fronto-striatale. I metodi tradizionali per individuare le anomalie di circolazione includono rapporti basati osservatori, e gli indicatori di stabilità forza. Gli svantaggi di questi metodi sono i tempi di formazione lunghi per valutatori, pregiudizi sperimentatore, grandi differenze portale di apparati strumentali e affidabilità ottimali. Prendendo questi inconvenienti in considerazione ha guidato lo sviluppo di migliori procedure standardizzate e più efficienti per esaminare le anomalie di movimento tramite il software di analisi della scrittura e tablet. Le persone a rischio di psicosi hanno mostrato un numero significativamente maggiore movimenti della penna dysfluent (una misura prossimale per la discinesia) in un compito grafia. Grafia cinematica offre un grande progresso rispetto ai metodi precedenti di valutazione discinesia, che potrebbe chiaramente essere beneficial per comprendere l'eziologia della psicosi.

Introduction

Il periodo che precede l'insorgenza di psicosi è di interesse clinico e di ricerca per quanto possa far luce sulle psicosi formale (prima di quando un certo numero di terza variabile confonde come farmaco di offuscare la nostra comprensione), e serve anche come un punto vitale di intervento (circa ⅓ di giovani che mostra una sindrome prodromica vanno a sviluppare la schizofrenia in un periodo di due anni, e numerosi studi suggeriscono che, training cognitivo psicosociale e interventi farmacologici possono migliorare il corso della malattia) 1. Questo periodo prodromico è caratterizzato da sintomi positivi attenuati (anomalie percettive, sospettosità, sentimenti di grandiosità, o pensieri insoliti) e un declino nel funzionamento 2. Gli individui che riferiscono un grado moderato di sintomi positivi durante un'intervista clinica strutturata, e / o un declino nel funzionamento che accompagna la presenza di disturbo di personalità schizotipico e / o una storia familiare di schizofrenia sono considered avere un prodromica o ad alto rischio (UHR) sindrome ultra 1-3. Concezioni eziologiche attuali di psicosi suggeriscono che si tratta di un disordine dello sviluppo neurologico che colpisce un individuo durante la tarda adolescenza o all'inizio dell'età adulta 4. Fattori costituzionali come la genetica e insulti prenatali provocano vulnerabilità per psicosi 4. Anomalie di movimento sono di grande interesse per questo modello, come gli stessi meccanismi creduto di contribuire a sintomi psicotici sono anche responsabili per disciplinare il sistema motorio 5. I ricercatori sostengono che per capire il comportamento di movimento prima dell'inizio della schizofrenia, possiamo migliorare la nostra capacità di prevedere, comprendere e intervenire nello sviluppo della schizofrenia 6.

E 'noto che gli individui che successivamente vanno a sviluppare schizofrenia spesso mostrano anomalie movimento sottile prima dell'insorgenza della malattia 7,8. Walker e colleghi hanno raccolto videocassette dipazienti con schizofrenia durante l'infanzia e hanno valutato il video di anomalie del movimento, dimostrando che le anomalie di circolazione siano presenti molto prima della comparsa della malattia e sono indicativi di una vulnerabilità costituzionale neurologica 9,10. La ricerca suggerisce che i gangli basali può essere implicato in questa vulnerabilità costituzionale neurologico, come UHR individui mostrano una compromissione nello sviluppo neurale e deficit neurocognitivi relativi alla funzione dei gangli della base 8,11. Inoltre, Mittal e colleghi hanno usato ospiti osservatori per dimostrare che le anomalie del movimento, strettamente legati alla funzione dei gangli della base, potrebbero classificare correttamente UHR individui probabilità di convertire alla psicosi 8,12. Un altro gruppo a rischio, individui psicosi non clinici che riferiscono di avere una esperienza psicotica simile, almeno una volta l'anno, mostrano discinesia durante un compito di stabilità forza dito 5,13,14. Questi risultati forniscono una forte evidenza per l'idea che movemanomalie ento può essere una caratteristica fondamentale del rischio di psicosi. Chiaramente, la ricerca che può migliorare la rilevazione e la comprensione delle anomalie di movimento è cruciale per la comprensione della eziologia della psicosi e per sforzi preventivi.

Gli sforzi per comprendere farmaci effetti collaterali che influenzano regolamento dopamina nella schizofrenia e nei pazienti di Parkinson hanno guidato miglioramenti tecnologici, come ad esempio lo sviluppo di compresse informatici per l'analisi della scrittura, in misura movimento abnormalitie 15-17. Farmaco antipsicotico può portare allo sviluppo di discinesia tardiva, caratterizzata da lenti involontari movimenti ripetitivi 18. Uso della nicotina è stato anche dimostrato di influenzare regolamentazione dopamina e cinematica grafia 19-21. Ad esempio, Tucha e Lange hanno dimostrato che il movimento della penna fluidità migliorata durante un compito grafia computerizzata quando i partecipanti sani sono stati dati gomma da masticare contenente nicotina 22 23. Movimenti della penna Dysfluent risultano quando i muscoli che coordinano il movimento ricevono segnali disregulated dai gangli basali 15,16.

I segmenti software e analisi di movimenti della penna per ictus ed estrae una variabile che è pensato per essere una misura prossimale della discinesia, chiamato media coglione normalizzato 15-17. Strappo è definita come la variazione di accelerazione nel tempo per ogni corsa 23. A causa delle differenti lunghezze in tratti verticali nella maggior parte dei manoscritti stile occidentale, coglione è normalizzata attraverso colpi. All'interno di ogni corsa, movimenti della penna dysfluent sono caratterizzati da un elevato numero di picchi di accelerazione over una data distanza. Così, movimenti della penna dysfluent sono caratterizzati da una mancanza di scorrevolezza, un maggior numero di picchi di accelerazione, e un valore maggiore di strappo.

Il miglioramento delle misure utilizzate per valutare le anomalie di movimento in UHR giovani è fondamentale per migliorare le nostre concezioni eziologici della malattia e la nostra comprensione dei disturbi del movimento in generale. In questo sforzo di comprendere disturbi del movimento in quelli a rischio di psicosi, abbiamo esaminato cinematica scrittura da 36 partecipanti alla ricerca naïve neurolettici utilizzando il software di analisi della scrittura. Nonostante il suo largo uso nelle indagini discinesia nella malattia di Parkinson e la schizofrenia pazienti, questo è sorprendentemente il primo studio a riferire sulla cinematica scrittura in un gruppo di ultra-alto rischio di psicosi. Abbiamo ipotizzato che gli individui UHR mostrerebbero più movimenti della penna dysfluent, caratterizzati da un valore maggiore di scatto, quando ha chiesto di scrivere su un computer tablet che un gruppo di sano concontrolli.

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Protocol

1. Partecipanti

  1. Fornire l'approvazione per il protocollo e le procedure di consenso informato presso l'Università Institutional Review Board.
  2. Reclutare adolescenti e giovani partecipanti UHR adulto utilizzando Craigslist (cioè annunci classificati locale su internet), messaggi di posta elettronica, annunci sui giornali, e la comunità professionale rinvii.
  3. Reclutare partecipanti di controllo sani Craigslist, volantini e giornali annunci.
    1. Pubblicizzare che lo studio prende in sviluppo sano per i volontari con nessuna storia familiare di psicosi e sintomi psichiatrici.
    2. Escludere controlli sani in base alla presenza di una categoria di Asse I disturbo o un disturbo psicotico in un 1 ° grado.
      Nota: Un disturbo psicotico in un parente di primo grado è inteso come criterio di esclusione per i controlli sani, a causa del rischio familiare o genetica della psicosi 1.
  4. Escludi tutti participants in base a criteri che consistono di una storia di trauma cranico, la presenza di un disturbo neurologico, dipendenza da sostanze, o una storia di assunzione di farmaci neurolettici.
    1. Escludere UHR partecipanti in base alla presenza di un disturbo psicotico Asse I (ad esempio schizofrenia, disturbo schizoaffettivo, schizophreniform).

2. Interviste cliniche

  1. Intervistatori treno per amministrare l'intervista strutturata per prodromici Sindromi (SIPS) per diagnosticare una sindrome prodromica e la Structured Clinical Interview for disturbi di Asse I-DSM IV (SCID) per un periodo di due mesi.
    1. Stabilire attendibilità inter-rater su colloqui clinici per superare il criterio minimo studio di Kappa ≥ 80.
  2. Definizione di criteri per una prodromica o sindrome ad alto rischio da livelli moderati di sintomi positivi e / o un declino nel funzionamento globale che accompagna la presenza di personalità schizotipico disordine e / o una storia familiare di schizofrenia.
  3. Calcola un punteggio totale somma per ciascuna categoria come indicatore delle rispettive dimensioni della sintomatologia.
    Nota: Il SIPS calibri diverse categorie distinte di sintomo prodromico domini che comprese le dimensioni positivi, negativi e disorganizzati.
  4. Amministrare la Structured Clinical Interview for Axis-I disturbi del DSM-IV (SCID) per escludere una diagnosi di disturbo psicotico.
    Nota: Questa misura ha dimostrato di avere un'ottima affidabilità inter-rater in popolazioni di adolescenti ed è stato utilizzato in diversi studi precedenti, concentrandosi sulle popolazioni di adolescenti con disturbi dello spettro della schizofrenia.
  5. Valutare l'uso di nicotina del partecipante durante il mese passato. Vota uso di tabacco su una scala 0-5 con 0 = astinenza e 5 = 20 + sigarette al giorno.

3. Scrittura a mano Task

  1. Eseguire il software Neuroscript MovAlyzeR con un computer tablet e una penna noninking.
  2. CReate un esempio di LLeeLLee su un notecard (vedi Figura 1).
    Nota: il software e di stimolo sono descritti in precedenza e hanno dimostrato di essere validi strumenti per individuare le anomalie di movimento in pazienti affetti da schizofrenia e il Parkinson pazienti 15-17.

Figura 1
Figura 1. Esempio di condizione di test. Partecipanti sono istruiti a scrivere la parola LLeeLLee in corsivo nella sezione MID. E 'utile avere un esempio come questo per mostrare il partecipante in modo che possano capire le istruzioni.

  • Lasciare l'esempio notecard visibile al partecipante tutto l'esperimento. Nota: La notecard aiuterà il partecipante a capire l'esperimento.
  1. Orient tablet in modalità landscape per fornire uno spazio di scrittura di 18 cm x 28 centimetri spiritola risoluzione ha di 1.280 x 800 pixel.
  2. Consentire ai partecipanti di posizionare schermo del computer in una posizione comoda di scrittura.
  3. Impostare la frequenza di campionamento nel software per la frequenza di campionamento misurata (es. 100-200 Hz).
  4. Istruire partecipante per scrivere la parola LLeeLLee in corsivo nelle linee guida due centimetri con la mano dominante.
    Nota: La condizione è programmato per dividere la superficie di scrittura in 4 regioni. Ci sono linee orizzontali di misura 1 cm, 2 cm, e 4 cm. La regione 1 centimetro è contrassegnata TOP. La regione 2 centimetri è segnato MID, e la regione di 4 centimetri è contrassegnato BOT. I partecipanti potranno utilizzare la sezione MID per tutte e tre le prove.
  5. Conservare le istruzioni visibili durante ogni prova.
    Nota: le istruzioni per l'attività sono visualizzati nella parte superiore del monitor e sono le seguenti: "DH lleellee MID velocità normale". Il partecipante deve essere detto prima di avviare il programma che significano queste istruzioni per scrivere la parola LLeeLLee nella sezione MID conla mano dominante e ad una comoda velocità di scrittura. Si noti inoltre che il software rifare prova automaticamente se il partecipante fa un errore durante la scrittura.

4. Prove di elaborazione

  1. Studi di processo utilizzando una Fast Fourier Transform Low Pass 12 Filtro Hz, con un 1,75 nitidezza, 1 Lump decima campione e 1 Up-campione Factor. Rimuovere trailing penna sollevare e ruotare al basale orizzontale. Impostare rotazione addizionale antiorario quando la segmentazione in velocità verticale a zero radianti.
    Nota: il software di analisi della scrittura integrerà automaticamente queste fasi di lavorazione se sono selezionati all'interno delle opzioni del programma.
  2. Riassumere i valori assoluti delle variabili target LLeeLLee a due centimetri di media normalizzata Jerk (ANJ) per ogni prova. Chiudi attraverso tentativi ed ictus.

Nota: Il ANJ è una misura di movimento dysfluency. Superiore ANJ indica una maggiore dysfluency (Vedi figura 2 3), cioè la derivata nel tempo di 3 ° posizione verticale della punta della penna. Dysfluencies sono causati da improvvisi cambiamenti in vigore. La derivata temporale 2a, che è l'accelerazione, è proporzionale alla forza muscolare netto (se l'attrito è trascurato). Pertanto, il tempo derivativo terzo è proporzionale alla forza modifiche. Per ottenere una misura globale della dysfluency lo strappo verticale è squadrato e integrato sulla base della durata di un ictus (unità è cm 2 / sec 5). Per effettuare tale misura indipendente dalla durata e la dimensione verticale della corsa, moltiplicare l'integrale dalla 5a potenza di durata ictus (unità è 5 sec) e l'inverso della dimensione verticale quadrato (unità è 1/cm 2). Il risultato è quindi adimensionale. Strappo normalizzata descrive la forma della curva di accelerazione indipendentemente dalla larghezza e altezza. Prendere la radice quadrata del risultato finale difare ANJ proporzionale con strappo

Equazione 1
Il ANJ ​​di un processo è definito dalla media delle stime normalizzati cretino in tutti su e giù colpi di un processo 23.

Figura 2
Figura 2. Trial da un partecipante controllo. Ogni prova è divisa in 16 colpi. La segmentazione di ictus per l'analisi dei media strappo normalizzare è illustrato con il primo colpo della penna (in blu). Una staffa blu delinea la corsa, e cerchi indicano l'inizio e l'arresto del segmento ictus. Clicca qui peringrandire la figura.

5. Analisi statistica

  1. Impiegare indipendenti, due t-test coda e test chi-quadrato per esaminare le differenze tra i gruppi di variabili demografiche continue e categoriali, rispettosamente. Se necessario, regolare per la disparità di varianza di test di Levene.
  2. Utilizzare l'analisi della covarianza (ANCOVA) controllando per l'uso di nicotina e di genere con il gruppo (UHR and Control) come variabile indipendente e ANJ crollati in tutta prova.

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Representative Results

Non ci sono state differenze significative tra i gruppi sulle caratteristiche demografiche quali l'età, gli anni di formazione, o di istruzione dei genitori (vedi Tabella 1 per una ripartizione demografica dei partecipanti). Test chi quadrato rivelato differenze significative tra i gruppi in genere χ 2 (1, N = 36) = 5,46, p ≤ 0.05, con più maschi nel gruppo UHR e più femmine nel gruppo di controllo. C'è stato un significativo differenze di gruppo nella frequenza di utilizzo del tabacco, t (22,9) = 2.15, p ≤ 0.05, dimostrando che UHR partecipanti fumano più rispetto ai controlli. UHR partecipanti sono stati valutati significativamente superiore rispetto ai controlli su tutti i SIPS dominio dei sintomi, tra cui positivo (t (37) = 10.9, p ≤ 0,001), negativo (t (37) = 6.9, p ≤ 0,001), disorganizzato (t (37) = 6.7, p ≤ 0,001) e generale (t (37) = 5.7, p ≤ 0,001).

UHR Controllo p ≤
Età
Media (SD) 18.43 (1.91) 17.45 (2.43) 17.97 (2.19) 0.3
Genere
Maschio 13 6 19
Femminile 5 12 17
Totale 18 18 36
Razza ed etnia
Asiatico 0 3 2
Nero 1 0 1
Ispanico 2 5 7
Bianco 15 10 25
Istruzione (anni)
Media (SD) 12.39 (1.85) 11.67 (2.25) 12.03 (2.06) 0.3
Parent Education
Media (SD) 16.20 (1.57) 15.94 (2.42) 16.09 (2.01) 1
SIPS Positivo
Media (SD) 11,619 (4.33) 0.78 (1.31) 6.62 (6.37) 0.001
SIPS Negative
Media (SD) 11.62 (6.83) 1 (1.53) 6.72 (7.37) 0.001
SIPS disorganizzato
Media (SD) 5.9(3.56) 0.45 (0.98) 3.38 (3.84) 0.001
SIPS Generale
Media (SD) 6.62 (4.26) 0,78 (1,7) 3.92 (4.42) 0.001
Media normalizzata Jerk
Media (SD) 43.92 (25.55) 30.99 (17.29) 36.47 (22.03) 0.05

Tabella 1. Caratteristiche demografiche e risultati. Demografia del campione non hanno mostrato differenze di variabili per l'età e l'educazione dei genitori. C'era una differenza significativa in genere tra i gruppi con più maschi nel gruppo ultra-alto rischio e più femmine nel gruppo di controllo.

Poiché l'uso del tabacco media la regolazione della dopamina nelle aree responsabili per il movimento 21,24, si ë xamined differenze di gruppo trattando frequenza del consumo di tabacco come covariata. Come genere era significativamente differente tra i due gruppi, maschile / femminile è stata trattata anche come covariata statistica. I gruppi hanno mostrato una differenza significativa per coglione medio normalizzato F (3, 32) = 3.98, p = 0.02, d = 0,59. Questi risultati suggeriscono che il gruppo UHR mostrava un valore maggiore di ANJ, indicando più movimenti della penna dysfluent (vedere Figura 3), e che l'analisi della scrittura può aver rilevato la presenza di discinesia nei partecipanti ad alto rischio.

Figura 3
Figura 3. Movimento penna dysfluent di un partecipante UHR. Rispetto a un controllo sano (vedi Figura 2), vi è un aumento significativo strappo media normalizzata per UHR partecipanti.:/ / Www.jove.com/files/ftp_upload/50852/50852fig3large.jpg "target =" _blank "> Clicca qui per ingrandire la figura.

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Discussion

Questo studio ha trovato prove significative di altri movimenti della penna dysfluent e la presenza di discinesia in un campione UHR utilizzando un programma di analisi della scrittura per esaminare anomalie di movimento.

Tradizionalmente, scale di valutazione basati osservatore sono stati utilizzati per misurare anomalie di movimento per controllare gli effetti collaterali della droga 15-17. Tuttavia, le valutazioni di osservatori soffrono di svantaggi significativi, tra cui lunghi tempi di formazione per valutatori, errore sperimentatore, e di affidabilità ottimale 16. Altre fonti di misurazione, usa software obsoleto o hardware e pur efficace, non sono pratici di ampia diffusione diffusione o confronto di studio-by-studio a causa della grande eterogeneità sito con sede in apparati e soglie. Questo studio migliora precedente lavoro perché utilizza un metodo facilmente disponibile e affidabile di analizzare il movimento senza la necessità di formazione intensiva, impostare il tempo, o difficili da trovare hardware 25. E 'anche noto che le valutazioni basate strumentalmente individuare quei pazienti che sarebbero positive su una scala rater clinico (ad esempio, il Abnormal Involuntary Movement Scale; AIMS) 20,26 oltre al rilevamento sottili / sub-soglia di movimento anormalità in una quota aggiuntiva di pazienti che sarebbe mancato dall'occhio 27. Pertanto, l'uso di un approccio strumentale standardizzati, come una tavoletta computerizzata per analisi della scrittura, si trova ad essere molto utile per una popolazione a rischio che è solo nel processo di sviluppare le importanti alterazioni movimento visto in psicosi.

I risultati attuali sostengono il corpo di lavoro che indica le anomalie di movimento sono una caratteristica fondamentale di rischio di psicosi. Anomalie di movimento e sintomi prodromici sono fortemente associati con disregolazione della dopamina nel circuito fronto-striatale 28. Cinematica della scrittura a mano ha fornito una quantità incredibiledi ricerca per sostenere la comprensione del ruolo della dopamina in disturbi del movimento e nella psicosi. Precedenti studi di impiegare paradigmi grafia simile hanno trovato che i pazienti di Parkinson trattati con agonisti della dopamina mostrano più movimenti della penna dysfluent 17,23,29. Inoltre, i pazienti schizofrenici non trattati con neurolettici mostrano ANJ superiore rispetto ai pazienti sani di controllo 15. Nel loro insieme, i risultati mostrano la promessa verso un metodo di analisi degli effetti della dopamina disregulated e potrebbe essere un forte aiuto negli sforzi di prevenzione per i soggetti a rischio di psicosi.

Ci sono diverse limitazioni a questo studio che dovrebbero essere affrontate in studi futuri. La dimensione del campione utilizzato nello studio precedente è simile a quelle confronto pazienti schizofrenici e controlli sani, tuttavia, chiaramente una grande dimensione del campione è necessario esaminare l'attuale ipotesi. Mentre la tavoletta computerizzata offre una serie di vantaggi al movimento di misuraanomalie, confrontando osservatori sulla base di rating scale di anomalie di movimento ai valori ANJ osservati in UHR individui potrebbero rafforzare questo settore di ricerca. Abbiamo incluso una sola condizione per analizzare la scrittura scorrevolezza. Futuri studi che utilizzano una batteria di altre condizioni di scrittura stand per informare la nostra comprensione delle anomalie di movimento in UHR individui. Mentre lo studio ha cercato di rendere le operazioni di scrittura come naturale possibile per il partecipante, ivi comprese le condizioni che più assomigliano la dimensione naturale dei compiti di scrittura di tutti i giorni o non richiedono la copia lo stimolo dalla notecard può aiutare a generalizzare i risultati delle analisi della scrittura. Studi longitudinali utilizzando il software di analisi della scrittura potrebbero contribuire a individuare le modifiche in base evolutivamente nel sistema fronto-subcorticale prima e dopo l'insorgenza di psicosi, che possono guidare gli sforzi per capire i potenziali marker di rischio e attuare interventi per i soggetti a rischio di psicosi.

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Disclosures

Gli autori Derek J. Dean, Michael Caligiuri, e Vijay A. Mittal dichiarano di non avere interessi finanziari in competizione. L'autore, Hans-Leo Teulings è il proprietario di NeuroScript che ha sviluppato e commercializza il software MovAlyzeR per registrare e analizzare i movimenti della penna.

Acknowledgments

Questo lavoro è stato sostenuto dal National Institute of Health sovvenzioni R01MH094650 al Dr. 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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