I metodi EEG vengono applicati per estrarre biomarcatori delle disfunzioni cerebrali. L’attenzione si concentra sui potenziali (ERP) multicanale registrati in un’attività GO/NOGO cued. Gli artefatti non cerebrali vengono corretti e gli ERP vengono confrontati con i dati normativi. Gli esempi riguardano biomarcatori per la diagnosi di ADHD e la previsione della risposta ai farmaci.
Le diagnosi neuropsichiatriche come l’ADHD si basano su metodi soggettivi come interviste, scale di valutazione e osservazioni. C’è la necessità di più integratori a base di cervello. Farmaco stimolante è il trattamento più comune per ADHD. Finora non sono stati riportati predittori di risposta clinicamente utili. Lo scopo di questo documento è descrivere i metodi basati su EEG che applichiamo per estrarre potenziali biomarcatori per la disfunzione cerebrale. Esempi riguardano biomarcatori per ADHD pediatrico, e la previsione della risposta dei farmaci. L’accento è posto in particolare sui potenziali correlati agli eventi (ERP).
Un EEG diciannove canali viene registrato durante un’attività di 3 min aperti agli occhi, un compito chiuso a 3 min e un’attività GO/NOGO visiva cued di 20 min (VCPT). Gli ERP vengono registrati durante questa attività. L’obiettivo del protocollo ERP è quello di estrarre biomarcatori di presunte disfunzioni cerebrali che distinguono in modo significativo tra un gruppo di pazienti e controlli sani. Il protocollo include la registrazione durante le condizioni standard e la correzione degli artefatti. Le onde ERP possono essere utilizzate o trasformate in componenti latenti. I componenti del gruppo di pazienti vengono confrontati con i controlli, componenti empaneifici che, se confrontati, mostrano dimensioni degli effetti relativamente elevate. I sottogruppi dei pazienti vengono selezionati sulla base dell’analisi del cluster nello spazio dei componenti. La procedura di trattamento (come farmaci, tDCS o protocollo di neurofeedback) può essere applicata e si osservano i cambiamenti nei componenti relativi al trattamento nei sottogruppi, formando la base per le raccomandazioni cliniche.
I metodi descritti sono stati applicati in uno studio di 87 pazienti pediatrici di ADHD. L’indice della risposta ai farmaci ha discriminato in modo significativo tra i soccorritori e i non rispondenti con una grande dimensione dell’effetto clinicamente significativa (d – 1,84). In uno studio in corso confrontando i bambini ADHD con i controlli corrispondenti, diverse variabili discriminano in modo significativo tra i pazienti e i controlli. L’indice globale supererà il valore di 0,00. d I metodi basati sull’EEG qui descritti potrebbero essere clinicamente significativi.
Nel 2008, avviato dal NIMH, è stato pubblicato il progetto1 Research Domain Criteria (RDoC), con l’obiettivo di trovare un quadro biologicamente valido per la comprensione dei disturbi mentali. Nel 2013, la Food and Drug Administration (FDA) degli Stati Uniti ha approvato il primo biomarcatore a base EEG di ADHD per aiutare a valutare l’ADHD nei pazienti dai 6 ai 17 anni di età. Il sistema NEBA (Neuropsychiatric EEG-Based Assessment Aid) registra EEG per 15-20 min. Si basa sul calcolo del rapporto theta/beta trovato per essere più alto nei bambini e negli adolescenti con ADHD rispetto ai bambini in genere in via di sviluppo2. Pubblicazioni recenti trovano che questo rapporto non cattura tutti ADHD3.
Un gran numero di pubblicazioni in neuroscienze cliniche dimostrano che il controllo cognitivo alterato rappresenta una caratteristica comune di molti disturbi psichiatrici tra cui ADHD, schizofrenia, depressione, e OCD4,5. Teoricamente, il controllo cognitivo consiste in operazioni ipotetiche che consentono alle persone di adattarsi in modo flessibile agli obiettivi e ai contesti. Sono state descritte due diverse categorie di controllo cognitivo, controllo proattivo e reattivo,6. Il nostro obiettivo principale è la modalità reattiva del controllo cognitivo. Il controllo cognitivo proattivo include la memoria di lavoro (ad esempio, mantenere eventi sensoriali e motori per secondi). Il controllo cognitivo reattivo include il monitoraggio, il rilevamento del conflitto7,8e l’inibizione dell’azione (per la revisione vedere9,10).
Il paradigma GO/NOGO è sensibile al controllo cognitivo11,12,13,14,15. Gli stimoli GO provocano fluttuazioni positive dalle aree cerebrali parietali. (P3 GO). Le onde positive N2 e P3 NOGO distribuite anteriormente, provocate dagli stimoli NOGO, sono associate al rilevamento di inibizioni di conflitto e azione16,17,18,19. L’onda N2 è stata intesa come un indicatore di inibizione dell’azione, ma la ricerca aggiornata mostra che l’onda N2 è associata a stimoli GO poco frequenti e rilevamento del conflitto20. L’inibizione dell’azione è collegata all’onda NoGO P3 nei siti frontali-centrali.
La dicotomia N2/P3 potrebbe non essere corretta. È stato messo in discussione dal fatto che le ondate di ERP, in particolare quelle che rappresentano il controllo cognitivo, sono somme di diverse fonti che possono sovrapporsi in luoghi e tempo14,21.
Per districare le fonti delle onde ERP, sono stati utilizzati diversi metodi di separazione della sorgente cieca15,22,,23,24. Negli studi presso l’Istituto del Cervello Umano, San Pietroburgo, onda N2d NOGO è stato decomposto. Sono stati rilevati componenti nascosti. Questi componenti avevano topografie distinte e significati funzionali. Solo uno di essi è stato associato al rilevamento del conflitto14,15,25,26. Nella maggior parte degli studi per adulti di ADHD, P3 NOGO è più piccolo rispetto ai controlli sani corrispondenti27,28,29,30,31,32.
Le operazioni cerebrali che si svolgono durante i compiti di controllo cognitivo non sembrano essere spiegate correttamente dalla dicotomia N2/P3 quando gli ERP nei paradigmi GO/NOGO vengono analizzati14,15. Sono stati utilizzati diversi approcci che mirano a districare i componenti nascosti dalle onde ERP (per la revisione si veda21). Alcuni studi hanno utilizzato l’analisi indipendente dei componenti (ICA) per gli ERP in gruppi di pazienti come pazienti con schizofrenia29e adulti con ADHD33,34, cercando di discriminare i pazienti dai controlli senza diagnosi.
In (Yeredor, 2010,25 p.75), viene suggerito e adattato un nuovo metodo per gli ERP. È un metodo di separazione della sorgente cieca, basato su una procedura di diagonalizzazione articolare di matrici di intercostamento. Per studiare i significati funzionali di tali componenti latenti applicando questo metodo nel paradigma GO/NOGO cued, è stato recentemente implementato uno studio dell’Istituto del Cervello Umano26. In questo studio le operazioni di inibizione dell’azione e le operazioni di rilevamento dei conflitti sono state manipolate in modo indipendente dalle modifiche del compito GO/NOGO cued. È stato trovato un componente nascosto, che riflette il rilevamento del conflitto. Una risposta simile a N2 e topografia frontale caratterizzano questo componente35. Negli studi che richiedono l’inibizione delle azioni preparate è stata osservata una topografia centrale e una risposta simile a P3.
In questa pubblicazione gli studi riportati hanno utilizzato il metodo ERP tradizionale. L’applicazione dell’ICA, o la procedura di diagonalizzazione congiunta delle matrici di interscostamento25 (pagina 75) non è stata finora effettuata. In generale, i risultati basati sui diversi metodi sono d’accordo tra loro, ma i metodi per scoprire componenti latenti sembrano essere più puramente associati a funzioni neuropsicologiche distinte. Lo scopo di questo documento è quello di offrire una descrizione dettagliata del metodo WinEEG. L’attenzione è rivolta agli ERP, ma gli spettri EEG e i dati comportamentali dell’attività GO/NOGO sono inclusi anche negli studi descritti per illustrare il metodo WinEEG.
Le diagnosi in psichiatria si basano sul comportamento osservato. Nella maggior parte dei casi, un numero specificato di sintomi deve essere osservato in ambienti diversi per 6 mesi o più. Una parte importante del processo diagnostico consiste nell’escludere l’eziologia somatica. Inoltre, devono essere prese in considerazione altre diagnosi psichiatriche. Molto spesso i sintomi di interesse possono far parte di un’altra categoria diagnostica. Se diversi sintomi si sovrappongono ad altri disturbi, il medico deve decidere se questo secondo disturbo è una diagnosi comorbida o differenziale.
Gli strumenti clinici disponibili sono interviste diagnostiche, scale di valutazione, storia medica e dello sviluppo, test psicologici e osservazioni dirette. La maggior parte di questi metodi sono abbastanza soggettivi; fortemente influenzata dall’informatore e dal professionista. Le scale di valutazione dei genitori e degli insegnanti di solito mostrano correlazioni piuttosto modeste (r – 0,3 – 0,5).
Nei risultati rappresentativi, sosteniamo che i meccanismi sottostanti in ADHD probabilmente differiscono da paziente a paziente. La mancanza di comprensione (linguaggio), i problemi di auto-motivazione, la sensibilità ai distrattori esterni, ecc. possono tutti portare a sintomi di disattenzione. I metodi basati sull’EEG descritti in questo documento possono aiutare a risolvere alcune di queste sfide. Il problema delle interpretazioni soggettive è assente. I metodi ERP descritti sembrano rivelare operazioni psicologiche sottostanti come la memoria di lavoro, l’inibizione dell’azione, il monitoraggio, la preparazione della risposta, ecc. che coinvolgono strutture cerebrali specifiche. I deficit in questi meccanismi non sono limitati a categorie diagnostiche specifiche. Crediamo che in futuro, il trattamento (medicazione, neurofeedback, allenamento cognitivo, tDCS, …) si concentrerà su tali operazioni cognitive e/o emotive e sui loro meccanismi cerebrali sottostanti e non sulle attuali categorie diagnostiche.
Lo scopo di una diagnosi è quello di determinare i migliori trattamenti. Per valutare gli effetti del trattamento, i miglioramenti auto-riferiti e osservati sono ovviamente decisivi. Tali rapporti possono in una certa misura rappresentare effetti placebo, tuttavia, e dovrebbero essere supportati dalla normalizzazione (parziale) delle disfunzioni cerebrali sottostanti riflessa ad esempio nei cambiamenti nei componenti ERP. Questa combinazione di misure soggettive e oggettive degli effetti del trattamento è importante sia in clinica che in ricerca.
Per motivi come quelli di cui sopra, non sorprende che le persone con le stesse diagnosi spesso non rispondano agli stessi trattamenti medici. Nella medicina personalizzata le diagnosi sono integrate con misure empiricamente basate sulla previsione della risposta per individuare il miglior trattamento per il singolo paziente. In questo articolo abbiamo descritto la nostra ricerca sulla previsione della risposta di farmaci stimolanti in ADHD pediatrico. Trovare predittori affidabili di risposta positiva ai farmaci antidepressivi è forse ancora più importante in quanto il tempo necessario per valutare le risposte è lungo, così come il periodo di titolazione. Le procedure descritte in questo documento potrebbero contribuire alla ricerca basata su EEG ed ERP in corso sulla previsione degli effetti dei farmaci nella depressione53.
I metodi basati sull’EEG descritti non sono invasivi e convenienti e adatti sia alla ricerca che al lavoro clinico.
The authors have nothing to disclose.
Nessuno.
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