Badanie fali niezgodności wywołanej bodźcami słuchowymi u

Tytuł pracy: Badanie fali niezgodności wywołanej bodźcami słuchowymi u pacjentów
z zaburzeniami psychotycznymi
Lek. Michał Jarkiewicz
Promotor: Dr hab. n. med. Adam Wichniak
STRESZCZENIE
Wprowadzenie: Fala niezgodności (mismatch negativity, MMN) jest składową słuchowego
potencjału wywołanego związanego ze zdarzeniem (event related potential, ERP) będącą
neurofizjologicznym równoważnikiem detekcji zmiany w stymulacji. Redukcja amplitudy
MMN w schizofrenii jest wielokrotnie replikowanym wynikiem i była wskazywana jako
kandydat na biomarker i endofenotyp tej choroby.
W większości badań zajmujących się MMN w schizofrenii stosowana jest stymulacja według
badawczego paradygmatu odmienności. Stymulacja według paradygmatu odmienności składa
się z bodźców odmiennych prezentowanych z prawdopodobieństwem 0,1 - 0,3 i identycznych
między sobą bodźców standardowych. Mimo, że badania prowadzone według paradygmatu
odmienności w schizofrenii dają powtarzalne, wiarygodne wyniki, tak jednorodna stymulacja
kontrastuje z różnorodnością stymulacji stosowanych do generowania MMN w badaniach
osób zdrowych oraz chorujących na inne niż schizofrenia choroby układu nerwowego.
Neuronalne mechanizmy powstawania MMN, jak i wyniki badań przeprowadzonych wśród
osób zdrowych wskazują, że zastosowanie stymulacji o większym stopniu złożoności niż
według paradygmatu odmienności w sposób pełniejszy ocenia zdolność mózgu do
przetwarzania bodźców słuchowych. W badaniach nad MMN w schizofrenii nie
przeprowadzono dotychczas analiz porównujących powstawanie MMN w wyniku stymulacji
według paradygmatów różniących się stopniem złożoności akustycznej.
Cel: Celem badania było porównanie MMN powstającej w wyniku stymulacji według
paradygmatu odmienności z MMN powstającą po stymulacji według paradygmatu
wielobodźcowego w grupie pacjentów z rozpoznaniem schizofrenii i u osób bez diagnozy
zaburzeń psychicznych.
Materiał i metoda: W badaniu uczestniczyło trzydziestu pięciu pacjentów z rozpoznaniem
schizofrenii (wiek 29,46+/-8,36) według kryteriów diagnostycznych ICD-10 (International
Classification of Diseases, 10th revision) i dwudziestu zdrowych ochotników (wiek 29,55+/9,53).
Dwunastu
pacjentów
było
leczonych
politerapią
(dwa
leki)
leków
przeciwpsychotycznych a dwudziestu trzech monoterapią. Z trzydziestu pięciu pacjentów
jedenastu przyjmowało klozapinę (sześciu jako jedyny lek przeciwpsychotyczny a pięciu
w połączeniu z innym lekiem z tej grupy). Stan psychiczny w grupie pacjentów był oceniany
za pomocą Skali Zespołu Pozytywnego i Negatywnego (Positive and Negative Syndrome
Scale, PANSS).
Porównywano parametry MMN powstałej w wyniku zastosowania stymulacji według
paradygmatu odmienności z bodźcem odmiennym o wydłużonym czasie trwania
z parametrami powstającymi po stymulacji według paradygmatu wielobodźcowego.
Stymulacja według paradygmatu wielobodźcowego składa się z bodźców standardowych
prezentowanych na przemian z ośmioma bodźcami odmiennymi dla następujących cech
dźwięków: jaskrawość, gęstość, lokalizacja źródła, dodany szum w tle, czas trwania,
częstotliwość, przerwa w środku i głośność.
Wyniki: Wyniki badania wykazały, że stymulacja według paradygmatu odmienności
i wielobodźcowego w obydwu grupach wywoływała MMN o typowej latencji i rozkładzie
amplitudy na powierzchni skóry głowy. Amplituda MMN po bodźcach o wydłużonym czasie
trwania w paradygmacie odmienności, skróconym czasie trwania, odmiennej częstotliwości,
gęstości, lokalizacji źródła i z przerwą w środku w paradygmacie wielobodźcowym była
znamiennie mniejsza w grupie pacjentów z rozpoznaniem schizofrenii. Bardziej złożona
stymulacja według paradygmatu wielobodźcowego nie wykazała przewagi nad stymulacją
według typowego paradygmatu odmienności w zakresie ujawniania wielkości deficytu
w generowaniu MMN w schizofrenii.
U pacjentów, którzy przyjmowali klozapinę przy zastosowaniu stymulacji według
paradygmatu wielobodźcowego po bodźcu o skróconym czasie trwania oraz po bodźcu
o odmiennej gęstości rejestrowano MMN o istotnie zmniejszonej amplitudzie w porównaniu
z pacjentami przyjmującymi inne niż klozapina leki przeciwpsychotyczne. Amplituda MMN
po bodźcu o odmiennej jaskrawości była mniejsza w podgrupie leczonej politerapią leków
przeciwpsychotycznych w porównaniu z podgrupą przyjmującą leki przeciwpsychotyczne
w monoterapii. Odnotowano także zależność latencji MMN dla bodźca o odmiennej
lokalizacji źródła od stosowanej farmakoterapii, polegającą na wydłużeniu latencji w grupie
leczonej klozapiną.
Wnioski: W przeprowadzonym badaniu po raz pierwszy poddano ocenie w schizofrenii
powstawanie MMN po zmianie stymulacji dotyczącej jaskrawości i gęstości dźwięku. Jest to
istotne, ponieważ jaskrawość i gęstość są dwiema cechami akustycznymi będącymi
manipulacją barwy dźwięku i są istotne w analizie mowy. Wykazano, że stymulacja według
nowego paradygmatu wielobodźcowego jest porównywalna ze stymulacją według
paradygmatu odmienności w ocenie deficytu w generowaniu MMN w schizofrenii
w porównaniu do osób zdrowych.
Jednak, jedynie parametry MMN powstającej w wyniku stymulacji według paradygmatu
wielobodźcowego a nie odmienności rozróżniały podgrupy, w których stosowano różną
farmakoterapię.
Uzyskane wyniki wskazują na większą czułość stymulacji według paradygmatu
wielobodźcowego niż stymulacji według typowego paradygmatu odmienności w ujawnianiu
różnic w analizie informacji słuchowej pomiędzy pacjentami z rozpoznaniem schizofrenii.
Z tego powodu stosowanie stymulacji według paradygmatu wielobodźcowego należy
rozważać w dalszych badaniach nad wykorzystaniem MMN jako biomarkera związanego
z reakcją na leczenie w schizofrenii. Efektem takich badań może być wprowadzanie MMN
jako narzędzia codziennego użytku w praktyce psychiatrycznej, np. pomocnego w doborze
spersonalizowanego sposobu leczenia w schizofrenii.
STRESZCZENIE W JĘZYKU ANGIELSKIM
Title: Examination of mismatch negativity elicited by auditory stimulation in patients
with psychotic disorders
Introduction: Mismatch negativity (MMN) is an auditory event related potential (ERP)
component reflecting process of change detection in stimulation. MMN shows well evidenced
reduction of amplitude in schizophrenia and has been suggested as a biomarker and
endophenotype of this disease.
Most of the studies contributing to the research on MMN in schizophrenia have applied
oddball paradigm, which consists of rare deviants stimuli presented with probability of 0.1 to
0.3 interspersed among alike standards. Although using oddball paradigm for MMN studies in
schizophrenia provides reliable results, such uniform stimulation does not reflect the
variability of stimulation used to examine MMN beyond schizophrenia research. Neural
mechanisms of MMN generation and results of studies on healthy volunteers indicate that
applying stimulation more complex than oddball paradigm more extensively evaluates brain’s
capability to process auditory stimulation. In research on MMN in schizophrenia comparison
between MMN generated by two paradigms differed in acoustical complexity has not been
studied.
Aim: The aim of this study was to compare MMN generated by oddball paradigm with MMN
generated by multi-feature paradigm in patients with schizophrenia and in healthy control
group.
Material and methods: Thirty five patients (mean age 29.46+/-8.36 years) with
schizophrenia diagnosis based on ICD-10 (International Classification of Diseases revision
10) criteria and twenty healthy controls (mean age 29.55+/-9.53 years) participated in the
study. Twelve patients received polytherapy (two antipsychotics), twenty three monotherapy.
Eleven from the all thirty five patients were treated with clozapine (six of them received
clozapine in monotherapy and five combined with other medication from this class). The
patients’ mental state was evaluated with PANSS (the Positive and Negative Syndrome
Scale).
In order to assess changes in MMN dependent on stimulation applied oddball paradigm with
deviants to duration was compared with multi-feature paradigm. Multi-feature paradigm
consists of the standards presented interchangeably with eight deviants: density, brightness,
location, pink-noise, duration, frequency, gap and intensity.
Results: Oddball and multi-feature paradigms elicited MMN in both groups with typical
latencies and distributions on the scalp. Amplitudes of MMNs elicited by oddball paradigm
and by duration, frequency, location, gap and density deviants from multi-feature paradigms
were significantly reduced in schizophrenia group. Applying more complex stimulation did
not show any advantage over typical oddball in differentiating between groups.
However, only in multi-feature paradigm significant differences were found between patients,
who were receiving clozapine and those treated with other then clozapine antipsychotics for
duration and density deviants. Moreover, in the subgroup treated with antipsychotic
polytherapy amplitude of brightness MMN was significantly lower, then in the subgroup
treated with monotherapy. In clozapine group latency of MMN arising from location deviant
was significantly longer.
Conclusions: In this study for the first time changes in brightness and density of sounds were
evaluated in schizophrenia as stimulation for eliciting MMN. This is important, because
brightness and density are acoustic features created by manipulations of timbre and are
important in speech analysis. It was showed that novel multi-feature paradigm is comparable
with oddball paradigm in regards to evaluating deficits in generating MMN in schizophrenia
in comparison with healthy controls.
But, only parameters of MMN elicited by multi-feature and not by oddball paradigm were
able to differentiate between pharmacotherapy subgroups.
These results indicate that multi-feature paradigm is more sensitive than typical oddball in
revealing differences between schizophrenia patients in regards to their capability in auditory
information processing. Because of above multi-feature paradigm should be considered as
stimulation in research on applying MMN as a biomarker for prediction of treatment response
in schizophrenia. Progress in this kind of studies can be translated in introducing MMN into
clinical practice, i.e. supporting choice of personalized treatment in schizophrenia.