عنوان مقاله:
تغییر انتشار سیگنال بین نیمکره ای در شیزوفرنی و افسردگی
Altered interhemispheric signal propagation in schizophrenia and depression
سال انتشار: 2021
رشته: روانشناسی - پزشکی
گرایش: روانشناسی بالینی - مغز و اعصاب
دانلود رایگان این مقاله:
دانلود مقاله اسکیزوفرنی و افسردگی
مشاهده سایر مقالات جدید:
2. Methods and materials
2.1. Participants The study included 34 patients with a Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders Structured Clinical Interview (DSM-IV SCID) confirmed diagnosis of SCZ or schizoaffective disorder, 34 patients with a Mini-International Neuropsychiatric Interview (MINI) confirmed diagnosis of MDD, and 32 healthy subjects matched for age and sex. All MDD patients participated in a larger clinical trial receiving repetitive TMS treatment at the Centre for Addiction and Mental Health (ClinicalTrials.gov Identifier: NCT02729792) who underwent TMS-EEG recordings as part of baseline assessments prior to receiving treatment. Psychopathology was ruled out in healthy subjects using the DSM-IV SCID. All participants were right-handed. Exclusion criteria for all participants included: concurrent cognitive disorder secondary to a neurological or other medical disorder affecting the central nervous system; concomitant major unstable medical illness; MINIconfirmed diagnosis of substance dependence or abuse within the last 3 months; diagnosis of bipolar disorder; pregnancy; and any material or condition that would cause contraindication to the MRI or TMS-EEG measures (Rossi et al., 2009). All participants provided written informed consent in accordance with the Declaration of Helsinki. This study was approved by the ethics committee at the Centre for Addiction and Mental Health. In patients with SCZ, the Brief Psychiatric Rating Scale (BPRS24) (Overall and Gorham, 1962) was used to index the severity of psychopathology (Table 1). The summed factor BPRS score for 1) ‘‘affective symptoms” (including low mood, anxiety, guilt, somatic concern, hostility, tension), 2) ‘‘psychotic symptoms” (including unusual thought content, hallucinations, conceptual disorganization, suspiciousness, grandiosity, bizarre behaviour, disorientation), and 3) ‘‘negative symptoms” (including blunted affect, motor retardation, emotional withdrawal, uncooperativeness, mannerisms and posturing, disorientation, self-neglect) was also calculated (Velligan et al., 2005; Zhu et al., 2019). In patients with MDD, the Hamilton Rating Scale for Depression (HRSD-17) was used to assess symptom severity (Table 1) and a score of > 20 confirmed an active major depressive episode (Hamilton, 1960). Concomitant medications are provided in Table 2. 2.2. Localization of DLPFC The DLPFC stimulation site for SCZ patients and healthy subjects was localized through neuronavigation techniques with the miniBIRD system (Ascension Technology Group) and MRI coregistration software using a T1-weighted anatomical MRI scan for each subject with seven fiducial markers (Radhu et al., 2015). Stimulation of the left DLPFC was targeted at Talairach coordinates (x, y, z) = (-50, 30, 36), corresponding to the overlapping regions of posterior Brodmann area (BA) 9 with the superior sections of BA 46. This region was selected based on a meta-analysis of functional imaging studies of working memory and the DLPFC (Glahn et al., 2005). For MDD patients, the DLPFC was targeted using a modified Beam F3 approach. A previous study has shown that Beam F3 provides a reasonable approximation for MRI-guided neuronavigation 2.3. TMS-EEG in the DLPFC Monophasic single TMS pulses were administered to the left DLPFC using a 70 mm figure-of-eight coil and a Magstim 200 stimulator (Magstim Company Ltd., Carmarthenshire, Wales). When establishing each participant’s resting motor threshold (RMT), the TMS coil was placed at an optimal location to elicit motorevoked potentials (MEPs) in the right abductor pollicis brevis (APB) (Rossini et al., 1994). The stimulus intensity was then adjusted to produce a mean MEP amplitude of 1 mV over 20 trials. This intensity was used to deliver 100 single pulses at 0.2 Hz to the left DLPFC while the handle of the TMS coil was oriented 45 to the midsagittal line. There were no significant between-group differences for the 1 mV peak-to-peak TMS intensity [F(2,97) = 2.09, p = 0.129] (mean ± standard deviation: HCL = 69.12% ± 13.14%, SCZ = 73.59% ± 14.32%, MDD = 75.44% ± 10.87%). TMS technicians monitored the participants for visible signs of drowsiness and intermittently prompted them to remain awake and keep their eyes open during recording sessions.
4. Discussion
Our results provide evidence for DLPFC abnormalities of interhemispheric connectivity in SCZ and MDD. Specifically, ISP was increased in these two patient groups when compared against healthy participants but did not differ between groups. We found no significant relationship of ISP with the severity of depressive and psychotic symptoms. We found no effect from various antidepressant, antipsychotic, and benzodiazepine medications on ISP from inter-individual analyses. This was the first TMS-EEG study to investigate interhemispheric connectivity in both SCZ and MDD patients. We demonstrated increased ISP levels in the DLPFC across these two patient groups compared to healthy participants. These deficits are in line with previous physiological evidence indicating altered interhemispheric connectivity in SCZ (Merrin et al., 1989) and MDD (Guo et al., 2013). Excessive excitatory activation of the contralateral hemisphere may be caused by an excitatory-inhibitory imbalance relating to decreases in inhibitory neurotransmission and/or structural deficits of the corpus callosum (Daskalakis et al., 2002; Wahl et al., 2007). Evidence for this imbalanced circuitry has been provided by several studies. For example, reduced levels of GABA inhibitory interneurons have been demonstrated in the DLPFC region for both SCZ (Akbarian et al., 1995; Benes et al., 1991) and MDD (Rajkowska et al., 2007), which may lead to excessive disinhibition of excitatory input (Rao et al., 2000). The morphology of the genu has also been shown to be impaired in MDD (Xu et al., 2013; Yuan et al., 2010) and SCZ (Brambilla et al., 2005; Kubicki et al., 2008) and is related to the extent of cortical activation in the contralateral hemisphere. Deficits of transcallosal inhibition are thought to cause inferior performance during lateralized cognitive tasks (Putnam et al., 2008), particularly relating to working memory (Walter et al., 2003) and language (Bleich-Cohen et al., 2012). Hence, the finding of impaired ISP in the DLPFC provides additional electrophysiological evidence to support these anatomical and behavioral results of dysfunctional interhemispheric connectivity in SCZ and MDD. In contrast to our second hypothesis, ISP deficits were not statistically greater in SCZ patients compared to MDD patients. As higher ISP levels are linked to lower structural integrity of callosal fibres (Voineskos et al., 2010), our finding suggests that structural genu deficits may have been present in both of our cohorts of patients. Excessive signal transmission to the unstimulated DLPFC may have been further augmented by impairments of inhibitory GABAergic transmission in the DLPFC (Rajkowska et al., 2007; (Voineskos et al., 2019), although demonstration of these relationships is beyond the scope of this paper. In addressing a potential medication effect on transcallosal transmission, we found no statistically significant differences in ISP for participants treated with antidepressants, antipsychotics, and benzodiazepines with those who were not. Lastly, we verified that our results were unchanged when applying an ROI analysis method for calculating ISP, to account for different DLPFC localization methods used between datasets.
(دقت کنید که این بخش از متن، با استفاده از گوگل ترنسلیت ترجمه شده و توسط مترجمین سایت ای ترجمه، ترجمه نشده است و صرفا جهت آشنایی شما با متن میباشد.)
2. روش ها و مواد
2.1. شرکت کنندگان این مطالعه شامل 34 بیمار با یک مصاحبه بالینی ساختاریافته راهنمای تشخیصی و آماری اختلالات روانی (DSM-IV SCID) بود که تشخیص SCZ یا اختلال اسکیزوافکتیو را تایید کرد، 34 بیمار با یک مصاحبه عصبی بین المللی بین المللی (MINI)، تشخیص و تشخیص MDD را تایید کرد. 32 فرد سالم از نظر سن و جنس همسان شدند. همه بیماران MDD در یک کارآزمایی بالینی بزرگتر که درمان TMS مکرر را در مرکز اعتیاد و سلامت روان دریافت می‌کردند (شناسه ClinicalTrials.gov: NCT02729792) که به عنوان بخشی از ارزیابی‌های پایه قبل از دریافت درمان، تحت ضبط TMS-EEG قرار گرفتند، شرکت کردند. آسیب شناسی روانی در افراد سالم با استفاده از DSM-IV SCID رد شد. همه شرکت کنندگان راست دست بودند. معیارهای خروج برای همه شرکت کنندگان شامل: اختلال شناختی همزمان ثانویه به یک اختلال عصبی یا سایر اختلالات پزشکی مؤثر بر سیستم عصبی مرکزی. بیماری عمده ناپایدار پزشکی همراه؛ MINIتشخیص تایید شده وابستگی یا سوء مصرف مواد در 3 ماه گذشته؛ تشخیص اختلال دوقطبی؛ بارداری؛ و هر ماده یا شرایطی که باعث منع مصرف در MRI یا TMS-EEG شود (روسی و همکاران، 2009). همه شرکت کنندگان مطابق با اعلامیه هلسینکی رضایت آگاهانه کتبی ارائه کردند. این مطالعه مورد تایید کمیته اخلاق مرکز اعتیاد و سلامت روان قرار گرفت. در بیماران مبتلا به SCZ، مقیاس مختصر رتبه بندی روانپزشکی (BPRS24) (Overall and Gorham, 1962) برای نمایه سازی شدت آسیب شناسی روانی استفاده شد (جدول 1). امتیاز مجموع فاکتور BPRS برای 1) "علائم عاطفی" (شامل خلق و خوی ضعیف، اضطراب، احساس گناه، نگرانی جسمانی، خصومت، تنش)، 2) "علائم روان پریشی" (شامل محتوای فکری غیرمعمول، توهم، بی نظمی مفهومی، بدگمانی، بزرگ نمایی، رفتار عجیب و غریب، سرگردانی، و 3) "علائم منفی" (شامل عاطفه کم رنگ، عقب ماندگی حرکتی، کناره گیری عاطفی، عدم همکاری، رفتار و وضعیت بدنی، سرگردانی، بی توجهی به خود) نیز محاسبه شد (ولیگان و همکاران، 2005). زو و همکاران، 2019). در بیماران مبتلا به MDD، مقیاس رتبه بندی همیلتون برای افسردگی (HRSD-17) برای ارزیابی شدت علائم استفاده شد (جدول 1) و نمره بیش از 20 یک دوره افسردگی اساسی فعال را تایید کرد (همیلتون، 1960). داروهای همزمان در جدول 2 ارائه شده است. 2.2. محلی سازی DLPFC محل تحریک DLPFC برای بیماران SCZ و افراد سالم از طریق تکنیک های ناوبری عصبی با سیستم miniBIRD (گروه فناوری Ascension) و نرم افزار ثبت همزمان MRI با استفاده از یک اسکن MRI تشریحی با وزن T1 برای هر فرد با هفت نشانگر واقعی محلی سازی شد (Radhu et al. .، 2015). تحریک DLPFC سمت چپ در مختصات Talairach (x, y, z) = (-50, 30, 36) که مربوط به مناطق همپوشانی منطقه Brodmann خلفی (BA) 9 با بخش های برتر BA 46 است، هدف قرار گرفت. بر اساس یک متاآنالیز مطالعات تصویربرداری عملکردی حافظه کاری و DLPFC انتخاب شد (گلاهن و همکاران، 2005). برای بیماران MDD، DLPFC با استفاده از روش اصلاح شده Beam F3 مورد هدف قرار گرفت. مطالعه قبلی نشان داده است که Beam F3 یک تقریب معقول برای ناوبری عصبی با هدایت MRI 2.3 ارائه می‌کند. TMS-EEG در پالس های تک فازی DLPFC TMS با استفاده از یک سیم پیچ 70 میلی متری شکل هشت و یک محرک Magstim 200 (Magstim Company Ltd., Carmarthenshire, Wales) به سمت چپ DLPFC اعمال شد. هنگام تعیین آستانه حرکتی در حال استراحت برای هر شرکت کننده (RMT)، سیم پیچ TMS در یک مکان بهینه قرار گرفت تا پتانسیل های برانگیخته حرکتی (MEPs) را در ابدکتور پولیسیس برویس راست (APB) استخراج کند (روسینی و همکاران، 1994). سپس شدت محرک برای تولید میانگین دامنه MEP 1 میلی ولت در 20 آزمایش تنظیم شد. این شدت برای ارائه 100 پالس تکی با فرکانس 0.2 هرتز به سمت چپ DLPFC استفاده شد در حالی که دسته سیم پیچ TMS 45 به سمت خط میانی ساجیتال قرار داشت. هیچ تفاوت معنی‌داری بین گروه‌ها برای شدت 1 میلی‌ولت پیک به پیک TMS وجود نداشت [F(2,97) = 2.09، p = 0.129] (میانگین ± انحراف استاندارد: HCL = 13.14 ± 69.12٪، SCZ = 73.59 14.32 ± درصد، MDD = 10.87 ± 75.44 درصد. تکنسین‌های TMS شرکت‌کنندگان را از نظر نشانه‌های قابل مشاهده خواب‌آلودگی زیر نظر گرفتند و به‌طور متناوب از آنها خواستند که بیدار بمانند و چشمان خود را در طول جلسات ضبط باز نگه دارند.
4. بحث
نتایج ما شواهدی برای ناهنجاری های DLPFC اتصال بین نیمکره ای در SCZ و MDD ارائه می دهد. به طور خاص، ISP در این دو گروه بیمار در مقایسه با شرکت‌کنندگان سالم افزایش یافت، اما بین گروه‌ها تفاوتی نداشت. ما هیچ رابطه معناداری بین ISP با شدت علائم افسردگی و روان پریشی پیدا نکردیم. ما هیچ اثری از داروهای مختلف ضد افسردگی، ضد روان پریشی و بنزودیازپین بر روی ISP از تجزیه و تحلیل های بین فردی پیدا نکردیم. این اولین مطالعه TMS-EEG برای بررسی اتصال بین نیمکره ای در بیماران SCZ و MDD بود. ما سطوح ISP را در DLPFC در این دو گروه بیمار در مقایسه با گروه سالم نشان دادیم شرکت کنندگان این کمبودها مطابق با شواهد فیزیولوژیکی قبلی است که نشان دهنده تغییر اتصال بین نیمکره ای در SCZ (Merrin et al., 1989) و MDD (Guo et al., 2013) است. فعال شدن بیش از حد تحریکی نیمکره طرف مقابل ممکن است ناشی از عدم تعادل تحریکی-مهار ناشی از کاهش در انتقال عصبی مهاری و/یا نقص ساختاری جسم پینه ای باشد (Daskalakis et al., 2002; Wahl et al., 2007). شواهدی برای این مدار نامتعادل توسط مطالعات متعدد ارائه شده است. به عنوان مثال، کاهش سطوح بین نورون های بازدارنده GABA در ناحیه DLPFC برای هر دو SCZ (اکبریان و همکاران، 1995؛ بنس و همکاران، 1991) و MDD (راجکووسکا و همکاران، 2007) نشان داده شده است، که ممکن است منجر به بیش از حد شود. مهار ورودی تحریکی (رائو و همکاران، 2000). مورفولوژی جنس همچنین در MDD (Xu et al., 2013; Yuan et al., 2010) و SCZ (Brambilla et al., 2005; Kubicki et al., 2008) مختل شده است و مربوط به میزان فعال شدن قشر مغز در نیمکره طرف مقابل. گمان می‌رود که کاستی‌های بازداری transcallosal باعث عملکرد ضعیف در طول وظایف شناختی جانبی میشود (پاتنام و همکاران، 2008)، به‌ویژه مربوط به حافظه فعال (والتر و همکاران، 2003) و زبان (Bleich-Cohen et al., 2012). از این رو، یافته های ISP مختل در DLPFC شواهد الکتروفیزیولوژیکی بیشتری را برای حمایت از این نتایج آناتومیکی و رفتاری اتصال بین نیمکره ای ناکارآمد در SCZ و MDD ارائه می دهد. برخلاف فرضیه دوم ما، کمبود ISP در بیماران SCZ در مقایسه با بیماران MDD از نظر آماری بیشتر نبود. از آنجایی که سطوح بالاتر ISP با یکپارچگی ساختاری کمتر فیبرهای پینه‌ای مرتبط است (Voineskos و همکاران، 2010)، یافته‌های ما نشان می‌دهد که ممکن است نقص‌های ژنوم ساختاری در هر دو گروه از بیماران ما وجود داشته باشد. انتقال بیش از حد سیگنال به DLPFC تحریک نشده ممکن است با اختلالات انتقال مهاری GABAergic در DLPFC بیشتر شده باشد (Rajkowska و همکاران، 2007؛ (Voineskos و همکاران، 2019)، اگرچه نشان دادن این روابط فراتر از محدوده این مقاله است. در پرداختن به اثر بالقوه دارو بر انتقال از طریق پینه، ما هیچ تفاوت آماری معنی‌داری در ISP برای شرکت‌کنندگان تحت درمان با داروهای ضدافسردگی، داروهای ضد روان پریشی و بنزودیازپین‌ها با افرادی که تحت درمان نبودند، پیدا نکردیم. در نهایت، ما تأیید کردیم که نتایج ما در هنگام استفاده از روش تجزیه و تحلیل ROI بدون تغییر است. برای محاسبه ISP، برای محاسبه روش های مختلف محلی سازی DLPFC که بین مجموعه داده ها استفاده میشود.
