Auf dem Weg zu einer computergestützten, personalisierten Behandlung von Halluzinationen

Akustische verbale Halluzinationen (AVH) treten während des gesamten Verlaufs einer psychotischen Erkrankung auf und gehören zu den belastendsten Symptomen. Das Vorhandensein von Halluzinationen allein erhöht das Suizidrisiko bei Patienten mit Psychosen. Während antipsychotische Medikamente oft erfolgreich akustische Halluzinationen lindern, zeigen 10-30% der Patienten mit Halluzinationen wenig bis gar keine Reaktion auf diese Behandlungen. Zu verstehen, wie die Prozesse, die der auditiven Wahrnehmung zugrunde liegen, schief gehen könnten, um auditive Halluzinationen zu erzeugen, ist ein entscheidender nächster Schritt in der Entwicklung neuer Behandlungen, die solider auf Systemneurowissenschaften und Gehirnpathophysiologie basieren.

Wahrnehmungssysteme verlassen sich nicht vollständig auf Informationen, die von Sinnesorganen wie der Netzhaut und der Cochlea kommen. Vielmehr mischen sie diesen Input mit Wahrnehmungsüberzeugungen über die sensorische Umgebung, um ein internes Modell dieser Umgebung zu erstellen. Die Autoren und andere haben vorgeschlagen, dass Halluzinationen als eine Übergewichtung dieser Wahrnehmungsüberzeugungen angesehen werden können, wenn sie mit sensorischen Beweisen während der Wahrnehmungsschlussfolgerung kombiniert werden. In dieser Arbeit nutzen die Autoren eine lange Geschichte der sensorischen Konditionierungsforschung, um halluzinatorische Erfahrungen über traditionelle Lernmechanismen hervorzurufen: Probanden werden wiederholten Paarungen von visuellen und auditiven Reizen ausgesetzt und nehmen anschließend das Vorhandensein des auditiven Reizes wahr, wenn nur der visuelle vorhanden ist Geschenk. Die Autoren wendeten dieses Paradigma der bedingten Halluzinationen auf vier Gruppen von Probanden an, die sich orthogonal in Bezug auf Halluzinationen und Psychosen unterschieden. Die Autoren fanden heraus, dass bedingte Halluzinationen leicht bei allen Probanden auftreten, jedoch mit deutlich erhöhter Häufigkeit bei denen, die halluzinieren, im Vergleich zu denen, die dies nicht tun. Die Autoren verwendeten dann einen Computeransatz, der die Wahrnehmung formal als eine Kombination aus Vorwissen und sensorischem Input modelliert: den hierarchischen Gaußschen Filter (HGF). Die Ergebnisse zeigen, dass das Gewicht, das Vorwissen während der Wahrnehmung ausübt, bei Personen mit Halluzinationen signifikant höher ist und mit vorausgehenden funktionellen Aktivitäten bestimmter Gehirnregionen wie der vorderen Insel verbunden ist. Diese Änderung der „vorherigen Gewichtung“ kann ein neuartiges, personalisiertes und computergestütztes Ziel für die Behandlung von Halluzinationen darstellen.

Mathematisch ist die vorherige Gewichtung das Verhältnis der Genauigkeit des Vorwissens zur Genauigkeit der eingehenden sensorischen Beweise, die von einer Person während der Wahrnehmung gezeigt werden. Daher kann es normalisiert werden, indem entweder die Genauigkeit des Vorwissens verringert oder die Genauigkeit eingehender sensorischer Beweise erhöht wird. Die Genauigkeit sensorischer Beweise scheint entscheidend von der cholinergen Signalgebung abzuhängen: Acetylcholin erhöht die Fähigkeit zur auditiven Unterscheidung und verzerrt die Wahrnehmungsfolgerung auf sensorische Daten. Der Antagonismus an zentralen cholinergen Rezeptoren verringert die sensorische Empfindlichkeit und verringert die Abhängigkeit von eingehenden sensorischen Beweisen während der Wahrnehmungsfolgerung. In Übereinstimmung damit kann Scopolamin, ein sicherer und reversibler Antagonist am cholinergen M1-Rezeptor, der routinemäßig wegen seiner antiemetischen Wirkung verwendet wird, sowohl spontane Halluzinationen hervorrufen als auch konditionierte Halluzinationen verstärken. Im Gegensatz dazu verbessert eine erhöhte cholinerge Signalgebung psychotische Symptome bei Schizophrenie und Alzheimer-Krankheit. Rivastigmin, ein reversibler, zentral wirkender Cholinesterase-Hemmer, wurde zur Untersuchung des cholinergen Systems verwendet und es wurde festgestellt, dass es Halluzinationen bei einigen Patienten mit Schizophrenie lindert.

Die Autoren planen, die Auswirkungen von cholinergen Wirkstoffen auf die wahrnehmungsbezogenen, rechnerischen, physiologischen und klinischen Signaturen von Halluzinationen bei gesunden Teilnehmern und Personen mit Psychosen anhand der folgenden Ziele zu charakterisieren:

Ziel 1: Charakterisierung der Auswirkungen des cholinergen Antagonismus auf die Verhaltens-, Rechen- und neuronalen Signaturen konditionierter Halluzinationen bei gesunden Probanden. Hypothesen: 1) Gesunde Probanden ohne Halluzinationen zeigen bei Scopolamin im Vergleich zu Kochsalzlösung eine Zunahme der vorherigen Gewichtung und der konditionierten Halluzinationen. 2) Scopolamin-bedingte Änderungen in der vorherigen Gewichtung werden von einer erhöhten vorherige-bezogenen Aktivität in der funktionellen MRT der vorderen Isolierung (fMRI) begleitet.

Ziel 2: Bestimmen Sie die Wirkung der cholinergen Potenzierung auf die Verhaltens-, Rechen- und neuronalen Signaturen konditionierter Halluzinationen bei Personen mit Psychose und Halluzinationen. Hypothesen: 1) Patienten mit Halluzinationen und hoher vorheriger Gewichtung zeigen eine Abnahme der vorherigen Gewichtung und konditionierte Halluzinationen mit Rivastigmin-Pflaster im Vergleich zu Placebo-Pflaster. 2) Rivastigmin-bedingte Änderungen der vorherigen Gewichtung werden von einer niedrigeren vorherigen-bedingten funktionellen Aktivität in der vorderen Insula begleitet. 3) Probanden mit Halluzinationen und geringerer vorheriger Gewichtung zeigen keine dieser Physostigmin-bedingten Veränderungen.

Indem sie diese Ziele vorschlagen, wenden die Autoren ein formalisiertes, theoretisches Verständnis der Wahrnehmungsverarbeitung an, um das Zusammenspiel zwischen Wahrnehmungs-, Rechen-, Schaltungs- und Neurotransmitter-Ebenen-Dysfunktion zu untersuchen, die bei Halluzinationen beobachtet wird. Dieser Ansatz hat auch das Potenzial für eine unmittelbare klinische Wirkung: Es ist der erste Versuch, die leistungsstarken Werkzeuge der Computerpsychiatrie zu nutzen, um bestimmte Patientenuntergruppen zu identifizieren, die wahrscheinlich auf neue cholinergisch vermittelte Behandlungen für Halluzinationen ansprechen.