Mikrostavy EEG napříč ohroženými duševními stavy (DEMETER)

• Cíl studie: EEG mikrostavy překládají klidovou časovou dynamiku neuronových sítí do celého mozku. Zde se vyšetřovatelé snaží zjistit, zda by anomálie mikrostavu EEG mohly představovat markery psychiatrických poruch.

• Metody: Bude zahrnuto šest skupin po 21 účastnících. Bude pět skupin účastníků s psychiatrickými poruchami (rizikový duševní stav - ARMS, psychóza první epizody - FEP, schizofrenie - SCZ, velká depresivní porucha - MDD a poruchy autistického spektra - ASD) a jedna skupina zdravých kontrol . Naším hlavním cílem je testovat rozdíly v průměrech mezi skupinami, v klidu a během spánku, pro každou z proměnných charakterizujících každý z mikrostavů (trvání, frekvence, doba obsazení) a sekundárně také EEG měření konektivity (somatosenzoricky evokované potenciály), kortikální excitabilita (síla alfa-pásma) a prozodická a konverzační lingvistická opatření.

  • Pokud jde o měření mikrostavů: bude zaznamenáno pětiminutové EEG v klidovém stavu se zavřenýma očima s 64 kanály (jako součást větší úlohy včetně senzomotorické úlohy popsané níže). Minimální předběžné zpracování bude provedeno pomocí softwaru MNE EEG na Pythonu, který zahrnuje pásmovou propust mezi 0,5 a 40 Hz, odkazující na střední hodnotu a vizuální a automatickou korekci artefaktů. Každý záznam bude klinickými neurofyziology vizuálně znovu analyzován, aby se ujistili, že jde skutečně o alfa-dominantní klidový rytmus bez jakéhokoli zbytkového artefaktu. Mikrostavová analýza bude provedena pomocí balíčku Pycrostates. Pro každého účastníka bude stanovena globální síla pole (GFP). K určení topografií mikrostavů budou zachovány pouze topografie EEG na vrcholech GFP prostřednictvím modifikovaného shlukování K-průměrů. Pro každý subjekt bude extrahován stejný počet píků GFP a zřetězen do jednoho souboru dat pro shlukování. K výpočtu optimálního počtu shluků bude použito kombinované skóre. Výsledné shluky budou zpětně upraveny do každé jednotlivé mapy. Časové vyhlazování bude použito k zajištění toho, že periody mezišpičkového šumu s nízkým GFP nepřeruší sekvence kvazistabilních segmentů. Pro každý subjekt budou vypočítány tři parametry pro každou třídu mikrostavů: frekvence výskytu ("výskyt"), časové pokrytí ("pokrytí") a střední doba trvání. Výskyt je průměrný počet výskytů daného mikrostavu za sekundu. Pokrytí (v %) je procento celkové doby analýzy strávené v daném mikrostavu. Střední doba trvání (v ms) je průměrná doba, po kterou byl daný mikrostav přítomen nepřerušovaně (po časovém vyhlazení).
  • Pokud jde o lingvistická opatření: každý účastník absolvuje polostrukturovaný rozhovor s vyškoleným experimentátorem. Účastník i tazatel mají na hlavě náhlavní kondenzátorové mikrofony AKG-C544L připojené pomocí fantomových adaptérů AKG MPA VL k rekordéru Zoom H4n Pro Handy. Řeč je digitálně zaznamenávána při vzorkovací frekvenci 44 000 Hz (16 bitů). Vzdálenost mezi ústy a mikrofonem je udržována pokud možno konstantní (2 cm), aby byla zajištěna konzistentní úroveň hlasitosti vokálu. Rozhovory se provádějí v tiché místnosti, aby se omezil okolní hluk; dva interaktanty jsou umístěny co nejdále, aby se zabránilo přeslechům (tj. řeč tazatele zachycená mikrofonem účastníka a naopak). Soubory .wav získané z nahrávek jsou anotovány pomocí softwaru Praat a následně analyzovány pomocí softwaru Praat a R. Prozodické vlastnosti jsou extrahovány pomocí nástroje Prosogram (sada skriptů Praat, open-source) a nové upravené verze skriptů ze Nástroj pro programování. Proměnné tahu jsou extrahovány pomocí nových kombinovaných skriptů Praat a R.
  • Pokud jde o měření senzomotorické integrace: senzomotorická integrace je zkoumána pomocí vizuálně-haptického úkolu. Při každém pokusu má účastník sedící před obrazovkou vizuální pokyn (bod vpravo nebo vlevo od obrazovky). Úkol spočívá ve stisknutí jednoho ze dvou tlačítek umístěných na každé straně těla ukazováčkem příslušné ruky podle vizuálního pokynu. Vibrotaktilní stimulátor (malé reproduktory připojené k elektronické kartě Arduino modulované zesilovačem) je aplikován na první dorzální mezikostní sval obou rukou. 400 ms před vizuálním pokynem obdrží jedna ze dvou rukou hmatový signál (vibrace) na jednu ruku po dobu 100 ms. Tato narážka je více či méně spolehlivá v závislosti na bloku. V některých blocích je to docela spolehlivé, protože 90 % pokusů prezentuje vibrační a vizuální instrukce shodně (ukazuje stejnou ruku). Další podmínka se skládá pouze z 50 % shodných pokusů a v tomto případě není hmatové vodítko spolehlivé. Dva bloky se 70 % shodných případů jsou provedeny mezilehle. Nakonec je na začátku a na konci úlohy uveden základní blok, který neobsahuje žádné hmatové podněty. Pořadí 90% a 50% bloků je náhodné. Hmatové a vizuální podněty jsou generovány pomocí skriptu MATLAB. Každý blok se skládá ze 100 pokusů, celkem tedy 500 pokusů. Elektroencefalografická (EEG) data jsou zaznamenávána v průběhu úkolu pomocí 64kanálové EEG čepice (od Biosemi), aby se zaznamenala elektrická mozková aktivita. Nastavení je spojeno s eyetrackerem, který kontroluje, zda účastník během každého bloku fixuje křížek na střed obrazovky.
  • Pokud jde o úkol multidimenzionální sebe sama a epizodická paměť (návrh úkolu: Laboratoire Mémoire, Cerveau et Cognition): na začátku budou účastníci podrobeni dotazníkům, které sami vyhodnotí, a zhodnotí jejich pocit minimálního Já v 8 doménách (Multidimenzionální hodnocení interoceptivního uvědomění – verze 2 ) a smysl pro narativní Já na 5 doménách (Tennessee Self Concept Scale - Short Form, Present). Projdou neuropsychologickým testem hodnotícím jejich výkonnost v oblasti vizuální epizodické paměti (Family Pictures from Wechsler Memory Scale-III). Budou hodnotit svůj aktuální emoční stav na vizuální analogové škále na 4 doménách (Mood Visual Analogue Scale). Po každé ze dvou navigačních relací ve virtuální realitě, která sestává z procházky virtuálním městem, kde se účastníci setkávají s událostmi každodenního života, které mají být náhodně zakódovány do epizodické paměti spojené s různými úrovněmi sebereferencí, budou účastníci podrobeni self-reported dotazníky hodnotící jejich smysl pro ztělesnění ve 4 doménách (Embodiment Questionnaire), jejich pocit přítomnosti ve 4 doménách (Igroup Presence Questionnaire) a jejich kybernemoc ve 2 doménách (Simulator Sickness Questionnaire). Svůj aktuální emocionální stav opět zhodnotí na vizuální analogové škále (Mood Visual Analogue Scale). Nakonec účastníci podstoupí dva epizodické testy paměti: úkol s volným vyvoláním a úkol rozpoznání. Volné odvolání bude založeno na ústním rozhovoru v délce 20 minut, během kterého budou účastníci požádáni, aby si vzpomněli na všechny události, které si pamatují, že se setkali ve virtuálním městě. U každé události budou požádáni, aby si systematicky a co nejpřesněji připomněli: jaká to byla událost, kde a kdy se stala během navigace, ve které z obou navigací se to stalo (zdroj), kdo byl referentem, podle kterého byl posuzován osobní význam události, objektivní (vnímavé) a subjektivní (fenomenologické) podrobnosti události a zda událost byla živě prožívána nebo se cítila pouze povědomá (postup Pamatuj/Poznaj). Rozpoznávací test bude proveden na počítači a naprogramován pomocí Python modulu Neuropsydia. Všech 32 zaznamenaných událostí smíchaných s 16 návnadami, které nebyly zjištěny, bude úspěšně zobrazeno v náhodném pořadí na obrazovce počítače. U každé události bude úspěšně položeno několik otázek a účastníci kliknou na to, co považují za správnou odpověď mezi několika návrhy: setkali se s událostí (Ano/Ne), a pokud ano, kde se stala (mezi několika možnými lokalizacemi na obrázku zóny, kde k události došlo), kdy k ní došlo (nahrazení události v chronologickém pořadí dvěma jinými událostmi), ve které navigaci (první nebo druhá navigace) a kdo byl referentem (Já/Jiný). U každé události budou účastníci také hodnotit na stupnici od 0 do 100: stupeň znovuprožívání nebo známosti události (100 = zapamatovat si, 0 = vědět), perspektivu paměti (100 = pohled z první osoby, 0 = perspektiva třetí osoby), její živost, věrnost, emoční intenzita, síla přidružených tělesných vjemů, epizodická sebereference a sémantická sebereference.

U všech proměnných použijí výzkumníci opakovanou měření ANOVA a použijí následující kontrasty:

1. "ARMS, FEP, SCZ, ASD, MDD" vs. "Zdravé subjekty" (mikrostáty jsou testovány jako markery obecné psychopatologie);
2. "ARMS, FEP, SCZ" vs "ASD, MDD" (mikrostáty jsou testovány jako specifické markery psychózy; ekvivalentně bude testována specifičnost tohoto podpisu pro depresi a ASD)
3. "ARMS" vs. "FEP" vs. "SCZ" (mikrostavy jsou testovány jako evoluční markery);

4. Nakonec, v závislosti na rychlosti přechodu do psychózy mezi UHR, lze provést srovnání "UHR-T" vs , neurologické škály měkkých příznaků, stejně jako strukturální MRI a genetická a epigenetická opatření.

   • Hypotéza: očekává se, že nerovnováha v EEG mikrostavech C a D bude výraznější napříč spektrem psychóz a u ASD ve srovnání s kontrolami, MDD a ARMS a bude spojena s anomáliemi v somatosenzorických, interoceptivních a jazykových charakteristikách.