Untersuchung der Auswirkungen von Antipsychotika und Schizotypie auf der N400 Mit Ereignis-korrelierte Potenziale und Semantic Kategorisierung
Summary
Mit ereignisbezogene EEG-Potentiale (ERPs) untersuchen wir die Effekte von antipsychotischen Medikamenten auf abnormale semantische Hirnaktivierungen bei gesunden Personen mit schizotypal Züge. Wir verwenden ERPs zu deutlichen Veränderungen in der Hirnaktivität zu verfolgen, vergießen Einblick in die kognitiven Prozesse mit semantischen Kategorisierung verbunden.
Abstract
Im Bereich der kognitiven Neurowissenschaften, ist die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) eine beliebte Methode der Visualisierung Gehirnfunktion. Dies ist zum Teil wegen seiner ausgezeichneten räumlichen Auflösung, die Forscher Gehirnbereiche mit spezifischen kognitiven Prozessen zugeordnet identifizieren. , Bei der Suche nach Hirnfunktionen zu lokalisieren, ist es relevant zu beachten, dass viele kognitive, sensorische und motorische Prozesse haben zeitliche Unterscheidungen, die zwingend notwendig, um zu erfassen, ein Aspekt, der durch suboptimale zeitliche Auflösung fMRI unerfüllten überlassen sind. Daher vorteilhaft, ereignisbezogene Potential (ERP) Aufnahme als Methode der Informationsbeschaffung über das Gehirn zu nutzen, um kognitive Prozesse besser zu verstehen, ist es. Einige der Vorteile sind seine fantastische zeitliche Auflösung, die Forschern die Möglichkeit gibt, die Aktivität des Gehirns bis auf die Millisekunde genau verfolgen. Außerdem ist sie direkt Indizes sowohl erregenden und hemmenden postsynaptischen Potentialevon denen die meisten Gehirn Berechnungen durchgeführt. Dies liegt im Gegensatz zu fMRI, die einen Index der metabolischen Aktivität erfasst. Ferner muss die nicht-invasive Methode ERP kein Gegensatz Zustand erfordern: roh ERPs kann nur für eine Versuchsanlage, eine Unterscheidung von fMRI, wo Kontrollbedingungen müssen von der Versuchsbedingung subtrahiert werden in Assoziieren Beobachtungen mit experimentellen untersucht werden, was zu Unsicherheit oder Kontrastverhältnisse. Während es durch seine schlechte räumliche und subkortikale Aktivität Auflösung ist begrenzt, ERP-Aufnahmen 'Dienstprogramm relativen Kostenwirksamkeit, und die damit verbundenen Vorteile bieten starke Begründung für seine Verwendung in den kognitiven Neurowissenschaften, um eine schnelle zeitliche Veränderungen der neuronalen Aktivität zu verfolgen. In dem Bemühen, Anstieg in der Verwendung als Forschungsbildgebungsverfahren zu fördern, und um eine ordnungsgemäße und genaue Datenerfassung zu gewährleisten, wird der vorliegende Artikel skizzieren – im Rahmen eines Paradigmas durch semantische Kategorisierung, um die Auswirkungen von antipsychotischen prüfens und schizotypy auf dem N400 – das Verfahren und Schwerpunkte mit ERP Datenerfassung verbunden.
Introduction
Während Neuroimaging Fortschritte haben unbestreitbar erweitert unser Verständnis der Funktionen des Gehirns haben diese Verbesserungen weitgehend statischen Wert auf die Aufklärung der Struktur des Gehirns. Dies lässt anschließend die dynamischen zeitlichen Merkmale der Gehirnnetzwerken in der Dunkelheit relativ gehüllt, wie bildgebende Verfahren, die Sie adressieren diese zeitliche Aspekte wie fMRI und Nahinfrarot-Spektroskopie (NIRS), produzieren zeitlichen Auflösungen, die im Vergleich zu der EEG unzureichend. Es ist somit einschlägigen besser zu verstehen und zu verwenden den Einsatz von ERP-Aufnahme, die in der Lage große Mengen von aussagekräftigen Informationen, die sonst unbekannt sein herzustellen. ERP-Aufnahme ist eine nicht-invasive Analyseinstrument kognitive Neurowissenschaftler, um die rasche zeitliche Modulationen neuronaler Aktivität, die durch kognitive, sensorische und motorische Prozesse ausgelöst werden verfolgen können. Es geht darum, Elektroden auf der Kopfhaut, um die elektrischen postsynaptischen Antworten der große n erfasseneuronal Populationen 2 auf spezielle Ereignisse oder Reize. ERPs sind elektroenzephalographischen Veränderungen, die zeit gesperrt, um sensorische, motorische oder kognitive Ereignisse sind, und es wird angenommen, um die Summation der postsynaptischen Potentiale bei der Informationsverarbeitung 3 hergestellt repräsentieren. Diese ERP-Wellenformen werden durch ihre Latenz, Amplitude, Polarität, und die Kopfhaut Verteilung aus und bietet eine reiche Auswahl an neurologischen Daten, die weitere Einblicke in die neuronalen Verbindungen, die zur Erkenntnis beitragen stimulieren kann.
Das Ziel von ERP-Aufzeichnung und Elektroenzephalographie (EEG) ist es, Informationen über die grundlegenden neuronalen Prozesse höherer Ordnung beteiligt, komplexe kognitive Operationen 4 zu erhalten. ERP werden durch ihre positive oder negative Schwankungen sowie deren Position auf der Kopfhaut und dem Zeitpunkt, in dem sie nach dem Einsetzen des Stimulus erscheint definiert. Verschiedene ERPs haben mit verschiedenen Aspekten in Verbindung gebrachtkognitive Verarbeitung. Zum Beispiel haben wir im N400 ereignisbezogener Hirnpotential 5, eine negative Wellenform, die 400 ms nach dem Beginn der sinnvollen Stimuli wie Wörter 6 und deren Verteilung auf der Kopfhaut bekannt ist, auf der semantischen Kategorie abhängen ausgelöst wird gesucht dieser Reize. Der N400 ist ein Index der semantischen Aktivierungen, und Studien haben gezeigt, dass es eine größere Amplitude für Wörter, die mehr Darstellungen, wie Beton Wörter (z. B. Bananen), die sowohl visuelle und verbale Darstellungen zu aktivieren, als für abstrakte Wörter (zB aktivieren hat , Idee), die nur verbale Darstellungen 7,8 zu aktivieren. Forschung unterstützt auch die Idee, dass auch leichte Symptome der Schizophrenie, wie schizotypy Skalen gemessen, sind mit ungewöhnlich übermäßige semantische Aktivierung des N400 9 verbunden. Als solche sind wir untersuchen, ob Antipsychotikum, die schizophrenen Symptom Präsentation ab, normalisiert abnorme semantic Aktivierungen der N400 in gesunden Individuen mit hohem schizotypy. Hier ist der Einsatz von ERP in einem semantischen Kategorisierung Paradigma für die Untersuchung der Effekte der Antipsychotika auf der N400 vorteilhaft.
Als ERP-Aufnahme ist eine nicht-invasive und relativ kostengünstiges Verfahren, um neuronale Funktionieren zu beurteilen, kann es in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt werden, wie durch die beträchtliche Zahl von ERP-Studien in den kognitiven Neurowissenschaften, Neurologie, Neuropsychologie, Psycholinguistik und Kognitionspsychologie belegt . Seine Vielseitigkeit ermöglicht Ermittler, um relevante Forschungsfragen über die relative Timing der neuronalen Ereignisse in einer Vielzahl von Domänen, einschließlich Sprache, Kognition und dem Studium der verschiedenen psychiatrischen Erkrankungen 10 wie Schizophrenie, bipolare affektive Störung, Depression und Alkoholabhängigkeit Erkrankung fragen bietet und es wesentliche Vorteile gegenüber alternativen Methoden der bildgebenden Verfahren, wie Funktionalen Magnetresonanztomographie (fMRI). Einige von ihnen gehören seine hervorragende zeitliche Auflösung, die Aktivität des Gehirns bis auf die Millisekunde genau erläutert. ERP Aufzeichnungs auch direkt Indizes exzitatorischen postsynaptischen Potentiale (EPSPs) und hemmende postsynaptische Potentiale (IPSPs), durch die viele Gehirn Berechnungen durchgeführt werden, etwas, fMRI nicht tut. Ein weiterer Vorteil der ERP-Aufnahme ist, dass es die Möglichkeit der Unterscheidung inhibitorische Aktivität (neuronale Hyperpolarisationen) von exzitatorischen Aktivität (neuronale Depolarisation), während in fMRI größer Signale nicht klar zwischen diesen beiden zu unterscheiden. Ferner muss das ERP-Verfahren erfordern einen Kontrast Zustand: roh ERPs kann nur für eine Versuchsanlage, eine Unterscheidung von fMRI, wo Kontrollbedingungen müssen von der Versuchsbedingung abgezogen werden untersucht werden, was zu Unsicherheit bei der Zuordnung Beobachtungen mit experimentellen oder Kontrastverhältnissen. Dienstprogramm ERP Aufnahmen ', bezogenWirtschaftlichkeit und die damit verbundenen Vorteile bieten gute Gründe für den Einsatz von ERP in den kognitiven Neurowissenschaften als einen Weg, um eine schnelle zeitliche Veränderungen der neuronalen Aktivität zu verfolgen. Gefolgt ist eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zu den Grundlagen der Führung eines EEG-Experiment und die Aufzeichnung ereignisbezogene Potentiale.
Protocol
Representative Results
Discussion
In unserer Untersuchung der Wirkungen von antipsychotischen Medikation auf der N400, fanden wir, dass in der Placebo-Bedingung wurden vorderen N400s bei Personen mit hohem schizotypy als bei den Probanden mit niedriger schizotypy größer. Im Medikamenten Zustand waren jedoch fronto-zentralen N400s kleiner, aber nur in den Individuen mit hohem schizotypy. So wurde die Medikation gesehen, diese große fronto-zentralen N400s in hoher schizotypal Individuen, die bisherige Forschung zur Veranschaulichung kleineren vorderen N400s bei schizophrenen Patienten mit antipsychotischen Medikamenten behandelt, bezogen auf Patienten, die ein Placebo 11,12 bestätigt verringern. Bei Personen mit niedrigem schizotypy, gab es keine Wirkung von Medikamenten. Diese Ergebnisse wurden mit der richtigen Umsetzung des Protokolls erhalten, und sprechen Sie mit der Bedeutung des Sammelns klare und genaue Daten.
Um genaue und gültige Ergebnisse zu gewährleisten, gibt es ein paar kritische Punkte im Auge zu behalten. Aufbekommen ein gutes Signal, ist es entscheidend, dass die Kappe eng anliegen und so platziert, dass die sagittale Elektroden genau in der Mitte und die Impedanz wird eingestellt. Eine Kappe, die zu groß ist, kann die Aufnahmequalität zu reduzieren, wie es wird viel schwieriger zu Impedanzen 13 zu reduzieren. Es ist auch wichtig, dass die Teilnehmer verstehen, dass sie übermäßige Bewegung zu vermeiden, blinkt oder biegt ihr Gesicht und Kiefermuskeln, wie diese Maßnahmen werden Änderungen der EEG Spuren einführen und möglicherweise machen die Interpretation der Daten sehr schwierig 14. Nach dem Versuch müssen die Geräte sorgfältig gereinigt werden, um sicherzustellen, daß die Elektroden nicht mit Gel-Rückstand, der zukünftigen Signalsammel beeinflussen könnten blockiert.
Wenn es Probleme im Signal, wie Lärm oder flache Linien, überprüfen, um sicherzustellen, dass sowohl der Boden und Referenzelektroden ordnungsgemäß angeschlossen sind. Die Reduzierung der Impedanz dieser Elektroden kann Lärm zu verringern, so dass, wennes gibt Probleme im Zusammenhang, erneut das Gel und Wiederkratz die Kopfhaut unterhalb der Elektroden. Wenn es myograms, dass sich das Motiv, bevor Sie fortfahren entspannen. Bei der Gestaltung des Experiments ist es für ERP Aufzeichnungs relevant, dass das experimentelle Design macht Zeit Aspekte, wie die Dauer der Reizdarbietung und kurze Zeitperioden, die der Teilnehmer zu blinken lassen.
Vor Beginn eines EEG-Experiment, ist es wichtig, die damit verbundenen Einschränkungen zu verstehen. Die relativ schlechte räumliche Auflösung kann etwas zu prüfen, sowie die Schwierigkeit, mittels EEG zu subkortikalen Aktivität aufzuklären sein. Die von blinkt und Muskelaktivität eingeführt Lärm ist auch nachteilig, und die neuronalen Signale erhalten sind verschmiert, wie sie durch die Zerebrospinalflüssigkeit, Hirnhaut und Schädelpass. Diese Einschränkungen können mit alternativen bildgebenden Verfahren independently- wie fMRT, NIRS & # angesprochen werden8211; oder durch Kombinieren von EEG mit diesen alternativen Ansätze. Jedoch, wie zuvor erwähnt, diese Ansätze führen auch ihre eigenen Grenzen. Die erforderlichen Kontrastverhältnisse und der Mangel an der Grundlinie und Polarität in fMRI sind bemerkenswerte Beispiele. In Bezug auf alternative bildgebenden Verfahren, hat ERP Aufzeichnungs viele Vorteile- ganz besonders seine bemerkenswerte zeitliche Auflösung, die auf der Ebene der Millisekunden ist. Es ist auch nicht-invasive und minimal unangenehm für den Teilnehmer und ist mit keinen wesentlichen Risiken oder Gefahren verbunden. ERP-Aufnahme ist wirtschaftlich gesund, vor allem im Vergleich zu anderen bildgebenden Verfahren wie der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) und Positronenemissionstomographie (PET) 15. Es bietet einen Blick in die neuronalen Ereignisse, die in der kognitiven, sensorischen und motorischen Prozessen auftreten, und in der Zukunft könnte angewendet vorbewußten Prozesse zu erforschen.
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren möchten die Gehirn und Verhalten Research Foundation für ihre großzügige Unterstützung danken.
Materials
| 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 |
References
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