Met behulp van event-related EEG potentials (ERP's), onderzoeken we de effecten van antipsychotische medicatie op abnormale semantische hersenactiviteit bij gezonde personen met schizotypische trekken. We maken gebruik van ERP om duidelijke veranderingen in hersenactiviteit te volgen, het afstoten van inzicht in de cognitieve processen die verband houden met semantische categorisatie.
Binnen het gebied van de cognitieve neurowetenschappen, functionele magnetische resonantie imaging (fMRI) is een populaire methode van het visualiseren van de hersenfunctie. Dit komt mede door zijn uitstekende ruimtelijke resolutie, waarmee onderzoekers om hersengebieden die geassocieerd met specifieke cognitieve processen te identificeren. Echter, in de zoektocht om hersenfuncties te lokaliseren, is het van belang om op te merken dat veel cognitieve, sensorische en motorische processen temporale onderscheidingen die het noodzakelijk om vast te leggen, een aspect dat onvervuld is achtergelaten door fMRI's suboptimale temporele resolutie zijn. Om beter te begrijpen cognitieve processen, is het dus voordelig Event-related potential (ERP) opname gebruiken als methode verzamelen van informatie over de hersenen. Enkele van de voordelen zijn een geweldige temporele resolutie, waarmee onderzoekers de mogelijkheid om de activiteit van de hersenen te volgen naar de milliseconde geeft. Het ook direct indexen zowel prikkelende en remmende postsynaptische potentialenwaarbij meeste hersenen berekeningen zijn uitgevoerd. Dit ligt in tegenstelling tot fMRI, welke een index van metabolische activiteit vangt. Verder heeft de non-invasieve ERP methode geen contrast voorwaarde moeten worden: rauw ERP's kan worden onderzocht voor slechts één experimentele conditie, een onderscheiding van fMRI waar controle omstandigheden moet worden afgetrokken van de experimentele conditie, wat leidt tot onzekerheid in associëren waarnemingen met experimentele of contrasteren voorwaarden. Terwijl zij wordt beperkt door de slechte ruimtelijke en subcorticale activiteit resolutie, ERP-opnames 'utility, relatieve kosteneffectiviteit, en de bijbehorende voordelen bieden sterke rationale voor het gebruik ervan in de cognitieve neurowetenschappen aan snelle temporele veranderingen in de neurale activiteit te volgen. In een poging om de toename van het gebruik ervan als een onderzoeks-imaging methode te bevorderen, en om een goede en nauwkeurige verzameling van gegevens te garanderen, zal dit artikel schetsen – in het kader van een paradigma met behulp van semantische categorisatie om de effecten van antipsychotische onderzoekens en schizotypie op de N400 – de procedure en de belangrijkste aspecten die samenhangen met ERP-data-acquisitie.
Terwijl neuroimaging vooruitgang onmiskenbaar hebben uitgebreid ons begrip van de functies van de hersenen, deze voorschotten hebben een grotendeels statisch nadruk op het ophelderen van de structuur van de hersenen. Dit laat vervolgens de dynamische temporele kenmerken van hersennetwerken relatief gehuld in duisternis, als beeldvormende methoden die adresseren deze temporele aspecten, zoals fMRI en nabij-infrarood spectroscopie (NIRS) produceren temporele resoluties die ontoereikend zijn in vergelijking met die van EEG. Het is derhalve relevant beter te begrijpen en dienst van het gebruik van ERP opname, die in staat is om grote hoeveelheden zinvolle informatie die anderszins onbekend zou opleveren. ERP opname is een niet-invasieve analytisch instrument waarmee cognitieve neuroscientists de snelle temporele modulaties van neurale activiteit die worden opgewekt door cognitieve, sensorische en motorische processen volgen. Het bestaat uit het plaatsen elektroden op de hoofdhuid de elektrische postsynaptische reacties van grote n vangeneuronal populatie 2 specifieke gebeurtenissen of stimuli. ERP zijn elektro veranderingen die ene vergrendeld sensorische, motorische of cognitieve gebeurtenissen, en aangenomen wordt dat de som van postsynaptische potentialen die tijdens informatieverwerking 3 representeren. Deze ERP golfvormen worden gekenmerkt door hun latentie, amplitude, polariteit en hoofdhuid distributie, die een rijke reeks neurologische gegevens verder inzicht in de neurale verbindingen die bijdragen tot cognitie kunnen stimuleren.
Het doel van ERP-opname en elektro-encefalogram (EEG) is om informatie over de fundamentele neurale processen die betrokken zijn in een hogere orde, complexe cognitieve operaties 4 te verkrijgen. ERP's worden gedefinieerd door hun negatieve of positieve fluctuatie, en hun locatie op de hoofdhuid en de tijd waarin ze verschijnen na het begin van de stimulus. Diverse ERP's zijn geassocieerd met verschillende aspecten vancognitieve verwerking. Zo hebben wij gekeken naar de N400-event gerelateerde hersenpotentiaal 5, een negatieve golfvorm die wordt opgewekt 400 ms na het begin van betekenisvolle stimuli zoals woorden 6, en waarvan de distributie van de hoofdhuid is bekend dat afhankelijk van de semantische categorie van deze stimuli. De N400 is een index van semantische activeringen en studies hebben aangetoond dat het een grotere amplitude woorden waarvan meer representaties, zoals beton woorden (bijv., Banaan) dat zowel visuele en verbale representaties activeert, dan abstract woorden (activeren , idee), die slechts verbale 7,8 representaties te activeren. Onderzoek ondersteunt het idee dat zelfs milde symptomen van schizofrenie, zoals gemeten door schizotypie schalen worden geassocieerd met abnormaal semantische bovenmatige activering van de N400 9. Als zodanig zijn we onderzoeken of antipsychotische medicatie, die schizofreen symptoompresentatie afneemt, normaliseert abnormale semantische activeringen van de N400 bij gezonde personen met een hoge mate van schizotypie. Hier, het gebruik van ERP in een semantische categorisatie paradigma is voordelig voor het bestuderen van effecten van antipsychotica op de N400.
ERP opname is een niet-invasieve en relatief goedkope manier om neurale functioneren te beoordelen, kan het worden toegepast in een breed scala van domeinen, zoals blijkt uit het grote aantal ERP-studies in de cognitieve neurowetenschappen, neurologie, neuropsychologie, psycholinguïstiek en cognitieve psychologie . Zijn veelzijdigheid maakt onderzoekers om relevante onderzoeksvragen over de relatieve timing van neurale gebeurtenissen vragen in een grote verscheidenheid aan domeinen, met inbegrip van taal, cognitie en de studie van verschillende psychiatrische stoornissen 10 zoals schizofrenie, bipolaire affectieve stoornis, depressie en afhankelijkheid van alcohol stoornis , en het biedt aanzienlijke voordelen ten opzichte van alternatieve methoden van neuroimaging, zoals functional magnetische resonantie imaging (fMRI). Sommige van deze zijn de uitstekende temporele resolutie, die de hersenactiviteit belicht tot op de milliseconde. ERP-opname ook direct indexen prikkelende postsynaptische potentialen (EPSPs) en remmende postsynaptische potentialen (IPSPs) waardoor vele hersenen berekeningen worden uitgevoerd, iets dat fMRI niet doet. Een ander voordeel van ERP opname is dat het de mogelijkheid onderscheid remmende activiteit (neuronale hyperpolarizations) vanaf excitatoire activiteit (neuronale depolarisatie), terwijl in fMRI, zijn meer signalen niet duidelijk onderscheid tussen deze twee. Verder heeft het ERP-methode niet een contrast voorwaarde moeten worden: rauw ERP's kan worden onderzocht voor slechts één experimentele conditie, een onderscheiding van fMRI waar controle omstandigheden moet worden afgetrokken van de experimentele conditie, wat leidt tot onzekerheid in associëren waarnemingen met experimentele of contrast voorwaarden. Nut ERP opnamen, relatiefkosteneffectiviteit en de bijbehorende voordelen bieden sterke rationale voor het gebruik van ERP in de cognitieve neurowetenschappen als een manier om snel tijdelijke veranderingen in de neurale activiteit te volgen. Gevolgd is een stap-voor-stap handleiding om de basis van het runnen van een EEG-experiment en het opnemen van event-related potentials.
In ons onderzoek naar de effecten van antipsychotica op de N400, vonden we dat in de placebo conditie voorste N400s waren groter bij personen met hoge schizotypie dan bij personen met een lage Schizotypie. In de medicatie toestand echter fronto-centrale N400s kleiner, maar alleen in de individuen met hoge Schizotypie. Zo werd de medicatie gezien deze grote fronto-centrale N400s verminderen in hoge schizotypische individuen, die eerder onderzoek illustreert kleinere anterior N400s bij schizofrene patiënten die behandeld worden met antipsychotica, ten opzichte van de patiënten die een placebo 11,12 bevestigt. Bij personen met lage schizotypie, was er geen effect van de medicatie. Deze bevindingen werden verkregen met de juiste uitvoering van het protocol, en om het belang van het verzamelen van duidelijke en nauwkeurige gegevens spreken.
Om nauwkeurige en valide resultaten te garanderen, zijn er een paar kritische punten in gedachten te houden. Aankrijgen een goed signaal, is het cruciaal dat de dop is voor goed aansluiten en zo geplaatst dat de sagittale elektroden zijn precies in het midden en dat impedantie wordt aangepast. Een cap die te groot is kan de opnamekwaliteit te verlagen, omdat het veel moeilijker zal zijn om impedanties 13 te verminderen. Het is ook belangrijk dat de deelnemers begrijpen dat ze grote beweeglijkheid moeten vermijden, knipperen of buigen hun gezicht en kaakspieren, aangezien deze acties veranderingen in het EEG sporen introduceren en mogelijk maken gegevens interpretatie moeilijk 14. Na het experiment, moet de apparatuur goed schoongemaakt zodat de elektroden niet worden geblokkeerd met gel residu dat toekomstige signaal verzameling beïnvloeden.
Als er problemen zijn in het signaal, zoals lawaai of vlakke lijnen, controleren om ervoor te zorgen dat zowel de grond en referentie-elektroden correct zijn aangesloten. Verminderen van de impedantie van deze elektroden kan ruis, dus alser problemen zijn in de connectiviteit, opnieuw de gel en re-kras de hoofdhuid onder de elektroden. Als er myograms, dat het onderwerp niet te ontspannen voordat u verder gaat. Bij het ontwerpen van het experiment, is relevant voor ERP opname die proefopzet vertegenwoordigt timing aspecten, zoals de duur van stimulus en korte perioden waarmee de deelnemer knipperen.
Voor het begin een EEG experiment, is het belangrijk om de geassocieerde beperkingen te begrijpen. De relatief slechte ruimtelijke resolutie kan iets te beschouwen, en dat het moeilijk is om EEG subcorticale activiteit helderen. Het geluid geïntroduceerd door knippert en spieractiviteit is ook nadelig, en de neurale signalen verkregen worden besmeurd als ze door de cerebrospinale vloeistof, het hersenvlies en de schedel. Deze beperkingen kunnen met alternatieve neuroimaging methoden independently- zoals fMRI, NIRS & # worden aangepakt8211; of door combinatie EEG met deze alternatieve benaderingen. Zoals eerder vermeld, deze benaderingen voeren ook hun eigen beperkingen. De vereiste contrast omstandigheden en het ontbreken van baseline en polariteit in fMRI zijn opmerkelijke voorbeelden. Met betrekking tot alternatieve brain imaging technieken ERP opname vele advantages- in het bijzonder de opmerkelijke temporele resolutie, die op het niveau van milliseconden. Het is ook niet-invasieve en minimaal ongemakkelijk voor de deelnemer, en is niet geassocieerd met een significante risico's of gevaren. ERP opname is economisch gezond, vooral in vergelijking met andere neuroimaging technieken zoals functionele magnetische resonantie imaging (fMRI) en positron emissie tomografie (PET) 15. Het biedt een kijkje in de neurale gebeurtenissen die zich voordoen in de cognitieve, sensorische en motorische processen, en in de toekomst kan worden toegepast op voorbewuste processen verkennen.
The authors have nothing to disclose.
De auteurs willen graag de Brain and Behavior Research Foundation te erkennen voor hun genereuze steun.
EEG acquisition software (Scan 4.5) | Neuroscan | http://www.neuroscan.com/scan.cfm | |
Digital EEG Amplifier (NuAmp) | Neuro Scan Labs | http://www.neuroscan.com/documents/AF573-01%20CURRY%20NuAmpsExpressPRESSD4.pdf | |
2 computers | |||
Matlab | The MathWorks, Inc | http://www.mathworks.com/products/matlab/ | |
EEGLab Matlab toolbox | http://sccn.ucsd.edu/eeglab/ | ||
ERPLAB Toolbox | http://erpinfo.org/erplab | ||
Stimulus generation software | E-Prime | ||
ECI Electrode cap | Electro-cap International, Inc | http://www.electro-cap.com/index.cfm/caps/ | |
Special Head Measuring Tape (4 Colour ribbon) | Electro-cap International, Inc | http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/ | |
Disposable Sponge Disks | Electro-cap International, Inc | http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/ | |
EEG Abrasive Skin Prepping Gel (Nuprep) | Weaver and Company | http://www.weaverandcompany.com/nuprep.html | |
Body harness | Electro-cap International, Inc | http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/ | |
Cap straps | Electro-cap International, Inc | http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/ | |
Electro-gel | Electro-cap International, Inc | ||
Blunt needle (BD Vacutainer PrecisionGlide Multiple Sample Needle) | Becton, Dickinson and Company | 367211; see http://www.bd.com/resource.aspx?IDX=7559 | |
Syringe | Electro-cap International, Inc | http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/ | |
2 Ear Electrodes | Electro-cap International, Inc | http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/ | |
Alcohol wipes | |||
Red pencil | |||
Cotton swabs | |||
Facilities and supplies for participants to wash their hair after the experiment- sink, shampoo, comb, towels, hair dryer |