EEG-microstaten in mentale toestanden die risico lopen (DEMETER)

• Doel van de studie: EEG-microstaten vertalen de temporele dynamiek in rusttoestand van neuronale netwerken door de hersenen. Hier willen de onderzoekers nagaan of afwijkingen in de EEG-microtoestand markers van psychiatrische stoornissen kunnen zijn.

• Methode: er worden zes groepen van elk 21 deelnemers opgenomen. Er zullen vijf groepen deelnemers zijn met psychiatrische stoornissen (mentale risicotoestand - ARMS, psychose van de eerste episode - FEP, schizofrenie - SCZ, depressieve stoornis - MDD, en autismespectrumstoornissen - ASS) en één groep gezonde controles. . Ons hoofddoel is het testen van de verschillen in gemiddelden tussen de groepen, in rust en tijdens de slaap, voor elk van de variabelen die elk van de microtoestanden karakteriseren (duur, frequentie, bezettingstijd) en, in tweede instantie, EEG-metingen van connectiviteit (somatosensorisch opgeroepen potentiëlen), corticale prikkelbaarheid (alfabandkracht), en prosodische en conversatielinguïstische maatregelen.

  • Wat betreft de microstatenmetingen: een vijf minuten durende EEG in rusttoestand met gesloten ogen en 64 kanalen zal worden opgenomen (als onderdeel van de grotere taak, inclusief de sensomotorische taak die hieronder wordt beschreven). Een minimale voorbewerking zal worden uitgevoerd met de MNE EEG-software op Python, die een banddoorlaatfilter tussen 0,5 en 40 Hz omvat, verwijzend naar het gemiddelde, en visuele en automatische correctie voor artefacten. Elke opname zal visueel opnieuw worden geanalyseerd door klinische neurofysiologen om er zeker van te zijn dat het inderdaad een alfa-dominant, rustritme is zonder enig resterend artefact. Microstaatanalyse zal worden uitgevoerd met behulp van het Pycrostates-pakket. Voor elke deelnemer wordt het Global Field Power (GFP) bepaald. Alleen EEG-topografieën op GFP-pieken zullen worden behouden om de topografieën van microstaten te bepalen, via een aangepaste K-means-clustering. Voor elk onderwerp wordt hetzelfde aantal GFP-pieken geëxtraheerd en samengevoegd tot een enkele dataset voor clustering. Een gecombineerde score zal worden gebruikt om het optimale aantal clusters te berekenen. De resulterende clusters worden op elke afzonderlijke kaart aangepast. Tijdelijke afvlakking zal worden gebruikt om ervoor te zorgen dat perioden van inter-piekruis, van lage GFP, de sequenties van quasi-stabiele segmenten niet onderbreken. Voor elk onderwerp zullen drie parameters worden berekend voor elke microstaatklasse: frequentie van voorkomen ("voorkomen"), temporele dekking ("dekking") en gemiddelde duur. Voorval is het gemiddelde aantal keren dat een bepaalde microstaat per seconde voorkomt. De dekking (in %) is het percentage van de totale analysetijd die in een bepaalde microstaat is doorgebracht. De gemiddelde duur (in ms) is de gemiddelde tijd gedurende welke een bepaalde microstaat ononderbroken aanwezig was (na tijdelijke afvlakking).
  • Wat betreft de taalkundige metingen: elke deelnemer ondergaat een semi-gestructureerd interview met een getrainde experimentator. Zowel de deelnemer als de interviewer dragen een AKG-C544L-condensatormicrofoon met hoofdtelefoon, die via AKG MPA VL fantoomadapters is aangesloten op een Zoom H4n Pro Handy-recorder. Spraak wordt digitaal opgenomen met een bemonsteringsfrequentie van 44.000 Hz (16-bit). De afstand tussen de mond en de microfoon wordt zo constant mogelijk gehouden (2 cm) om consistente niveaus van vocale luidheid te garanderen. De interviews worden in een rustige kamer afgenomen om omgevingsgeluid te beperken; de twee interactanten worden zo ver mogelijk geplaatst om overspraak (d.w.z. toespraak van de interviewer opgevangen door de microfoon van de deelnemer en vice versa). De uit de opnames verkregen .wav-bestanden worden geannoteerd met behulp van de Praat-software en vervolgens geanalyseerd met Praat en R. Prosodische kenmerken worden geëxtraheerd met behulp van de Prosogram-tool (een set Praat-scripts, open-source) en een nieuwe aangepaste versie van scripts uit de Prosogram-tool. Variabelen voor het nemen van beurten worden geëxtraheerd met nieuwe gecombineerde Praat- en R-scripts.
  • Wat betreft de sensomotorische integratiemaatregelen: de sensomotorische integratie wordt onderzocht met behulp van een visuo-haptische taak. Bij elke proef krijgt de deelnemer, zittend voor een scherm, een visuele instructie (een punt rechts of links van het scherm). De taak bestaat uit het indrukken van een van de twee knoppen aan weerszijden van het lichaam met de wijsvinger van de overeenkomstige hand, volgens de visuele instructie. Een vibrotactiele stimulator (kleine luidsprekers aangesloten op een Arduino-elektronische kaart, gemoduleerd door een versterker) wordt toegepast op de eerste dorsale interossale spier van beide handen. 400 msec vóór de visuele instructie ontvangt een van de twee handen gedurende 100 msec een voelbaar signaal (trilling) op de ene hand. Deze keu is min of meer betrouwbaar, afhankelijk van het blok. In sommige blokken is het redelijk betrouwbaar, aangezien 90% van de proeven de trillingen en visuele instructies congruent presenteren (waarbij dezelfde hand wordt aangegeven). Een andere voorwaarde bestaat uit slechts 50% van de congruente pogingen, en in dit geval is de tactiele aanwijzing niet betrouwbaar. Twee blokken met 70% congruente gevallen worden tussentijds uitgevoerd. Ten slotte wordt aan het begin en aan het einde van de taak een basislijnblok gepresenteerd dat geen tactiele signalen bevat. De volgorde van de 90% en 50% blokken is willekeurig. De tactiele en visuele stimuli worden gegenereerd met een MATLAB-script. Elk blok bestaat uit 100 pogingen, in totaal 500 pogingen. Tijdens de hele taak worden elektro-encefalografische (EEG) gegevens geregistreerd, met behulp van een 64-kanaals EEG-cap (van Biosemi) om de elektrische hersenactiviteit vast te leggen. De opstelling is gekoppeld aan een eyetracker, die controleert of de deelnemer tijdens elk blok het kruis in het midden van het scherm fixeert.
  • Met betrekking tot de multidimensionale zelf- en episodische geheugentaak (taakontwerp: Laboratoire Mémoire, Cerveau et Cognition): bij aanvang worden de deelnemers onderworpen aan zelfgerapporteerde vragenlijsten die hun gevoel van minimaal zelf beoordelen op 8 domeinen (Multidimensional Assessment of Interoceptive Awareness - Versie 2 ) en gevoel voor verhalend zelf op 5 domeinen (Tennessee Self Concept Scale - Short Form, Present). Ze zullen een neuropsychologische test ondergaan waarin hun visuele episodische geheugenprestaties worden beoordeeld (Family Pictures from Wechsler Memory Scale-III). Ze beoordelen hun huidige emotionele toestand op een visueel analoge schaal op 4 domeinen (Mood Visual Analogue Scale). Na elk van de twee navigatiesessies in virtual reality, die bestaan ​​uit een wandeling door een virtuele stad waar deelnemers dagelijkse levensgebeurtenissen tegenkomen die bedoeld zijn om incidenteel te worden gecodeerd in episodisch geheugen, geassocieerd met verschillende niveaus van zelfreferentie, zullen de deelnemers worden onderworpen aan zelfgerapporteerde vragenlijsten die hun gevoel van belichaming beoordelen op 4 domeinen (Embodiment Questionnaire), hun gevoel van aanwezigheid op 4 domeinen (Igroup Presence Questionnaire), en hun cyberziekte op 2 domeinen (Simulator Sickness Questionnaire). Ze zullen hun huidige emotionele toestand opnieuw beoordelen op een visueel analoge schaal (Mood Visual Analogue Scale). Ten slotte ondergaan de deelnemers twee episodische geheugentests: een gratis herinneringstaak en een herkenningstaak. De gratis terugroepactie zal gebaseerd zijn op een mondeling interview van 20 minuten, waarin deelnemers wordt gevraagd zich alle gebeurtenissen te herinneren die zij zich herinneren in de virtuele stad. Voor elke gebeurtenis wordt hen gevraagd zich systematisch en zo precies mogelijk te herinneren: wat was de gebeurtenis, waar en wanneer deze plaatsvond tijdens de navigatie, in welke van de twee navigatie deze plaatsvond (bron), wie de referent was volgens welke de persoonlijke betekenis van de gebeurtenis werd beoordeeld, objectieve (waarnemingsgerichte) en subjectieve (fenomenologische) details van de gebeurtenis, en of de gebeurtenis levendig werd herbeleefd of alleen maar vertrouwd aanvoelde (Remember/Know-procedure). De herkenningstest wordt uitgevoerd op een computer en geprogrammeerd met behulp van de Python-module Neuropsydia. Alle 32 aangetroffen evenementen gemengd met 16 kunstaas die niet zijn aangetroffen, worden met succes in willekeurige volgorde op een computerscherm weergegeven. Voor elke gebeurtenis worden met succes verschillende vragen gesteld en kunnen deelnemers klikken op wat zij als het juiste antwoord beschouwen uit verschillende stellingen: zijn ze de gebeurtenis tegengekomen (Ja/Nee), en zo ja, waar deze plaatsvond (tussen verschillende mogelijke lokalisaties op een foto) van de zone waar de gebeurtenis plaatsvond), wanneer deze plaatsvond (waarbij de gebeurtenis in chronologische volgorde werd vervangen door twee andere gebeurtenissen), waarin de navigatie (eerste of tweede navigatie) plaatsvond en wie de referent was (Ik/Ander). Voor elke gebeurtenis beoordelen de deelnemers ook op een schaal van 0 tot 100: de mate van herbeleving of bekendheid van de gebeurtenis (100 = Onthouden, 0 = Weten), het perspectief van de herinnering (100 = eerste-persoonsperspectief, 0 = derde persoonsperspectief), de levendigheid, trouw, emotionele intensiteit, kracht van de bijbehorende lichamelijke sensaties, episodische zelfreferentie en semantische zelfreferentie.

Voor alle variabelen zullen de onderzoekers een ANOVA met herhaalde metingen toepassen en de volgende contrasten gebruiken:

1. "ARMS, FEP, SCZ, ASD, MDD" versus "Gezonde proefpersonen" (microstaten worden getest als markers van algemene psychopathologie);
2. "ARMS, FEP, SCZ" versus "ASS, MDD" (microstaten worden getest als specifieke markers van psychose; op equivalente wijze zal de specificiteit van deze signatuur voor depressie en ASS worden getest)
3. "ARMS" versus "FEP" versus "SCZ" (microstaten worden getest als evolutionaire markers);

4. Ten slotte kan, afhankelijk van de mate van overgang naar psychose onder UHR's, een vergelijking worden gemaakt tussen "UHR-T" en "UHR-NT" (microtoestanden worden getest als voorspellende markers voor psychose). Alle proefpersonen zullen een diepgaande fenotypering ondergaan, waaronder neuropsychologie, psychopathologie , neurologische zachte tekensschalen, evenals structurele MRI, en genetische en epigenetische metingen.

   • Hypothese: de onevenwichtigheden in de EEG-microtoestanden C en D zullen naar verwachting meer uitgesproken zijn over het hele spectrum van psychose en bij ASS vergeleken met controles, MDD en ARMS, en geassocieerd zijn met afwijkingen in somatosensorische, interoceptieve en taalkenmerken.