EEG-mikrostater på tvers av psykiske risikotilstander (DEMETER)

• Målet med studien: EEG-mikrostater oversetter hviletilstandens tidsdynamikk i nevronale nettverk i hele hjernen. Her tar etterforskerne sikte på å se om EEG-mikrostatanomalier kan utgjøre markører for psykiatriske lidelser.

• Metoder: seks grupper på 21 deltakere hver vil bli inkludert. Det vil være fem grupper av deltakere med psykiatriske lidelser (utsatt psykisk tilstand - ARMS, første-episode psykose - FEP, schizofreni - SCZ, alvorlig depressiv lidelse - MDD og autismespekterforstyrrelser - ASD) og en gruppe friske kontroller . Vårt hovedmål er å teste forskjeller i gjennomsnitt mellom gruppene, i hvile og under søvn, for hver av variablene som karakteriserer hver av mikrotilstandene (varighet, frekvens, okkupasjonstid) så vel som, sekundært, EEG-mål for tilkobling (somatosensorisk fremkalt potensialer), kortikal eksitabilitet (alfa-båndkraft) og prosodiske og samtalespråklige mål.

  • Når det gjelder mikrostattiltakene: et fem minutters EEG med lukket øyne i hviletilstand med 64 kanaler vil bli registrert (som en del av den større oppgaven inkludert den sensorimotoriske oppgaven beskrevet nedenfor). En minimal forhåndsbehandling vil bli gjort med MNE EEG-programvaren på Python, som inkluderer et båndpassfilter mellom 0,5 og 40 Hz, med henvisning til gjennomsnittet, og visuell og automatisk korreksjon for artefakter. Hvert opptak vil bli visuelt reanalysert av kliniske nevrofysiologer for å sikre at det faktisk er en alfa-dominant hvilerytme uten gjenværende artefakter. Mikrostatanalyse vil bli gjort ved å bruke Pycrostates-pakken. Global feltkraft (GFP) vil bli bestemt for hver deltaker. Bare EEG-topografier ved GFP-topper vil bli beholdt for å bestemme mikrostatenes topografier, gjennom en modifisert K-betyder klynging. For hvert emne vil det samme antall GFP-topper bli trukket ut og sammenkoblet til et enkelt datasett for gruppering. En kombinert poengsum vil bli brukt for å beregne det optimale antallet klynger. De resulterende klyngene vil bli tilpasset til hvert enkelt kart. Tidsmessig utjevning vil bli brukt for å sikre at perioder med inter-peak støy, med lav GFP, ikke avbrøt sekvensene til kvasi-stabile segmenter. For hvert emne vil tre parametere beregnes for hver mikrotilstandsklasse: hyppighet av forekomst ("forekomst"), tidsmessig dekning ("dekning") og gjennomsnittlig varighet. Forekomst er gjennomsnittlig antall ganger en gitt mikrotilstand oppstår per sekund. Dekning (i %) er prosentandelen av total analysetid brukt i en gitt mikrotilstand. Gjennomsnittlig varighet (i ms) er den gjennomsnittlige tiden en gitt mikrotilstand var til stede på en uavbrutt måte (etter tidsmessig utjevning).
  • Når det gjelder de språklige tiltakene: hver deltaker gjennomgår et semistrukturert intervju med en utdannet eksperimentator. Både deltakeren og intervjueren har på seg hodesett AKG-C544L kondensatormikrofoner, koblet via AKG MPA VL fantomadaptere til en Zoom H4n Pro Handy-opptaker. Tale registreres digitalt med en samplingsrating på 44000 Hz (16-bit). Avstanden mellom munnen og mikrofonen holdes så konstant som mulig (2 cm) for å sikre konsekvente nivåer av stemmestyrke. Intervjuene er gjort i et stille rom for å begrense miljøstøy; de to interaktantene plasseres så langt som mulig for å forhindre krysstale (dvs. intervjuerens tale fanget av deltakerens mikrofon og omvendt). Wav-filene hentet fra opptakene er kommentert ved hjelp av Praat-programvaren og deretter analysert med Praat og R. Prosodic-funksjoner trekkes ut ved hjelp av Prosogram-verktøyet (et sett med Praat-skript, åpen kildekode) og en ny modifisert versjon av skript fra Prosogramverktøy. Turn-taking variabler trekkes ut med nye kombinerte Praat- og R-skript.
  • Når det gjelder de sansemotoriske integreringstiltakene: den sansemotoriske integrasjonen undersøkes ved hjelp av en visuo-haptisk oppgave. På hvert forsøk har deltakeren, sittende foran en skjerm, en visuell instruksjon (et punkt til høyre eller venstre på skjermen). Oppgaven består i å trykke på en av de to knappene plassert på hver side av kroppen med pekefingeren til den tilsvarende hånden i henhold til den visuelle instruksjonen. En vibrotaktil stimulator (små høyttalere koblet til et elektronisk Arduino-kort modulert av en forsterker) påføres den første dorsale interosseøse muskelen i begge hender. 400 msek før den visuelle instruksjonen mottar en av de to hendene en taktil signal (vibrasjon) på den ene hånden i 100 msek. Denne signalen er mer eller mindre pålitelig avhengig av blokken. I noen blokker er det ganske pålitelig, siden 90% av forsøkene presenterer vibrasjonen og visuell instruksjon kongruent (indikerer den samme hånden). En annen tilstand består av bare 50 % av de kongruente forsøkene, og i dette tilfellet er det taktile signalet ikke pålitelig. To blokker med 70 % kongruente tilfeller utføres mellomliggende. Til slutt presenteres en grunnlinjeblokk som ikke inneholder noen taktile signaler i begynnelsen og slutten av oppgaven. Rekkefølgen på 90 % og 50 % blokkene er randomisert. De taktile og visuelle stimuli genereres med et MATLAB-skript. Hver blokk består av 100 forsøk, totalt 500 forsøk. Elektroencefalografiske (EEG) data registreres gjennom hele oppgaven, ved hjelp av en 64-kanals EEG-hette (fra Biosemi) for å registrere den elektriske hjerneaktiviteten. Oppsettet er koblet til en eyetracker, for å kontrollere at deltakeren fikserer krysset i midten av skjermen under hver blokk.
  • Når det gjelder den flerdimensjonale selv- og episodiske minneoppgaven (oppgavedesign: Laboratoire Mémoire, Cerveau et Cognition): ved baseline vil deltakerne bli sendt til selvrapporterte spørreskjemaer som vurderer deres følelse av minimalt selv på 8 domener (Multidimensional Assessment of Interoceptive Awareness - Versjon 2 ) og følelse av narrativ selv på 5 domener (Tennessee Self Concept Scale - Short Form, Present). De vil gjennomgå en nevropsykologisk test som vurderer deres visuelle episodiske minneytelse (Family Pictures from Wechsler Memory Scale-III). De vil vurdere sin nåværende følelsesmessige tilstand på en visuell analog skala på 4 domener (Mood Visual Analogue Scale). Etter hver av de to navigasjonssesjonene i virtuell virkelighet, som består i en spasertur gjennom en virtuell by hvor deltakerne møter daglige livshendelser som tar sikte på å være kodet i episodisk minne, assosiert med ulike nivåer av selvreferanse, vil deltakerne bli sendt til selvrapporterte spørreskjemaer som vurderer deres følelse av legemliggjøring på 4 domener (Embodiment Questionnaire), deres følelse av tilstedeværelse på 4 domener (Igroup Presence Questionnaire) og deres cybersyke på 2 domener (Simulator Sickness Questionnaire). De vil igjen vurdere sin nåværende emosjonelle tilstand på en visuell analog skala (Mood Visual Analogue Scale). Til slutt vil deltakerne gjennomgå to episodiske hukommelsestester: en gratis huskeoppgave og en gjenkjenningsoppgave. Den gratis tilbakekallingen vil være basert på et verbalt intervju på 20 minutter, hvor deltakerne vil bli bedt om å huske alle hendelsene de husker å ha møtt i den virtuelle byen. For hver hendelse vil de bli bedt om å huske systematisk og mest mulig presist: hva var hendelsen, hvor og når den skjedde under navigasjonen, i hvilken av de to navigasjonene det skjedde (kilde), hvem var referenten i henhold til hvilken den personlige betydningen av hendelsen ble vurdert, objektive (oppfattende) og subjektive (fenomenologiske) detaljer om hendelsen, og om hendelsen ble levende gjenopplevd eller føltes bare kjent (Remember/Know-prosedyre). Gjenkjenningstesten vil bli utført på en datamaskin og programmert ved hjelp av Python-modulen Neuropsydia. Alle 32 påtreffende hendelser blandet med 16 lokker som ikke ble påtruffet vil bli vist i en tilfeldig rekkefølge på en dataskjerm. For hvert arrangement vil det bli stilt flere spørsmål, og deltakerne vil klikke på det de anser som det riktige svaret blant flere forslag: møtte de hendelsen (Ja/Nei), og hvis ja hvor den skjedde (blant flere mulige lokaliseringer på et bilde av sonen der hendelsen fant sted), når den skjedde (erstatter hendelsen i kronologisk rekkefølge med to andre hendelser), i hvilken navigasjon (første eller andre navigasjon), og hvem som var referenten (Meg/Annet). For hver begivenhet vil deltakerne også rangere på skalaer fra 0 til 100: graden av gjenoppleving eller kjennskap til hendelsen (100 = Husk, 0 = Vet), minnets perspektiv (100 = førstepersonsperspektiv, 0 = tredjepersons perspektiv), dets livlighet, troskap, emosjonell intensitet, styrken til assosierte kroppslige sansninger, episodisk selvreferanse og semantisk selvreferanse.

For alle variabler vil etterforskerne bruke en gjentatt mål ANOVA, og bruke følgende kontraster:

1. "ARMS, FEP, SCZ, ASD, MDD" vs. "Sunne personer" (mikrostater testes som markører for generell psykopatologi);
2. "ARMS, FEP, SCZ" vs "ASD, MDD" (mikrostater testes som spesifikke markører for psykose; tilsvarende vil spesifisiteten til denne signaturen for depresjon og ASD bli testet)
3. "ARMS" vs. "FEP" vs. "SCZ" (mikrostater testes som evolusjonsmarkører);

4. Til slutt, avhengig av hastigheten på overgangen til psykose blant UHR-er, kan en sammenligning av "UHR-T" vs "UHR-NT" gjøres (mikrostater testes som prediktive markører for psykose. Alle fag vil gjennomgå en dyp fenotyping inkludert nevropsykologi, psykopatologi , nevrologiske myke tegnskalaer, samt strukturell MR, og genetiske og epigenetiske mål.

   • Hypotese: ubalanser i EEG-mikrotilstandene C og D forventes å være mer uttalt på tvers av psykosespekteret og ved ASD sammenlignet med kontroller, MDD og ARMS, og være assosiert med anomalier i somatosensoriske, interoceptive og språklige egenskaper.