Терминология
Что понимается под термином биомаркеры?
Биомаркеры определяются как «характеристика, которая объективно измеряется и оценивается как показатель нормальных биологических и патогенных процессов или фармакологических реакций на терапию».
Почему в концепцию "единого психоза" хорошо вписывается теория интегральных биомаркеров?
Одновременно с переходом к общим генетическим факторам произошло сближение идей в нейробиологии и клинической практике, что привело к изучению общих нейробиологических механизмов, лежащих в основе различных психических расстройств. Многомерный взгляд на психопатологию всегда имел много сторонников, однако , концепция "единого психоза" в настоящее время имеет гораздо более широкое и растущее признание не только среди врачей, но и биологов. Представляется маловероятным, что одно измерение биомаркера любого типа может охватить все отклонения в пределах диагностической категории. Вместо этого поиск биомаркеров для цепей нейронов ( схем, сетей, контуров) , то есть, интегрально связанных с доменами функционирования, являющихся аномальными при нескольких расстройствах, представляется потенциально более перспективным подходом.
Какую роль сыграла генетика в детской психиатрии?
В течение последних 10–15 лет представление о детской психопатологии изменилось от концентрации внимания на уникальных факторах (генетических, экологических, нейробиологических, когнитивных и др.), лежащих в основе конкретных психических расстройств, до исследований, направленных на изучение роли общих факторов в генезе разных нарушений нейроразвития. Этот сдвиг начался благодаря успехам, достигнутым в рамках проекта «Геном человека», и последующему сосредоточению на выявлении генетических факторов, лежащих в основе психических расстройств.
Что одначает термин "энофенотипы"?
Из-за значительной неоднородности, которая присутствует почти во всех руководствах по диагностике и статистике психоневрологических расстройств, возникла необходимость в более широком использовании промежуточных фенотипов или «эндофенотипов», как бы находящимися между диагностическими фенотипами и основными этиологическим (т. е. генетическими и экологическими) факторами. Теоретически, "эндофенотипы" должны быть генетически «более простыми» фенотипами, которые лежат на одном и том же этиологическом пути, но находятся ближе к основным эффектам генов. Предполагалось, что эндофенотипы могут дать больше возможностей для выявления вариантов генов, свидетельствующих о повышенном риске возникновения психических расстройств , тем самым снижая этиологическую гетерогенность и позволяя выделить более однородные подгруппы в рамках диагноза.
Почему показатели электроэнцефалограммы больше похожи на биомаркеры, чем на эндофенотипы?
В отличие от изучения генетических путей, связанных с заболеванием и нейробиологическими функциями, показатели электроэнцефалографии, оказываются полезными для прогнозирования, диагностики, характеристики и мониторинга лечения, и поэтому их все чаще называют биологическими маркерами или «биомаркерами», а не эндофенотипами.
Что понимается под термином "обратный фенотип" в электроэнцефалографии?
Первые исследования эндофенотипов были основаны на чрезмерно упрощенных моделях эффектов генов и игнорировали влияние переменных среды на экспрессию последних. Например, первые генетические исследования психических расстройств были начаты с целью выявления эффектов относительно небольшого набора генов предполагаемого риска с умеренными или большими эффектами. Кроме того, предполагалось, что большинство когнитивных и нейробиологических эндофенотипов имеют более простую генетическую архитектуру, чем психиатрические диагнозы, однако, сегодня мы понимаем, что се оказалсь гораздо сложнее. Наконец, считалось, что большая часть генетической дисперсии определяется общими генетическими вариантами (или полиморфизмами), а не редкими вариантами или вариациями числа копий. Однако в современных моделях психиатрической генетики сложные признаки (и связанные с ними эндофенотипы) считаются результатом сотен, возможно тысяч генетических вариаций, каждый из которых имеет небольшой эффект. В результате, подход эндофенотипа для идентификации генетических локусов, связанных с психическими расстройствами не смог оправдать возлагаемые на это надежды , за немногими исключениями. Однако, в связи экономической эффективностью и секвенирования всего генома, вскоре станет доступен более полный отчет о генетических вариациях, лежащих в основе сложных признаков ( симптомов ) и психических расстройств. Скорее всего, это приведет к потребности вновь вернуться к концепции эндофенотипов уже с целью функциональной интерпретацией вариантов генетической последовательности. Такой подход «обратного эндофенотипа» является обоснованием для более широкого использования параметров электроэнцефалографии в генетических исследованиях.
Генетические исследования в детской психиатрии
Что показали генетические исследования в детской психиатрии?
Поскольку генетические исследования не смогли точно определить ожидаемые гены риска, ответственные за психические расстройства, концепция генетических факторов риска и механизмов, специфичных для психических расстройства, начала сдвигаться к общим этиологическим и нейробиологическим факторам, которые могут действовать совместно при данных расстройствах. Ранние исследования в этой области продемонстрировали, что результаты генетических связей между несколькими психическими расстройствами у детей, включая расстройства аутистического спектра (ASD), синдром дефицита внимания / гиперактивности (ADHD) и дислексию, перекрываются со скоростью, значительно превышающей ожидаемую вероятность. Были предложены теории относительно общей генетической архитектуры для широкого диапазона интернализующих и экстернализующих расстройств, при этом небольшая доля уникальных генов психического расстройства расстройства и факторов окружающего опыта стали определять специфическое проявление и конкретный диагноз психического расстройства. Последние генетические исследования, полученные Консорциумом психиатрической генетики по пяти психическим расстройствам: синдром дефицита внимания и гиперактивности, аутизм, биполярное расстройство, шизофрения и большое депрессивное расстройство, подтверждают гипотезу о том, что общее наследуемость и генетические локусы лежат в основе множества психических расстройств.
История электроэнцефалографии в детской психоневрологии
Кто из врачей первым описал изменения биоэлектрической активности мозга?
Электроэнцефалография имеет долгую историю в исследованиях детской психопатологии и, по сути, была первой методикой, использованной для изучения активности коры головного мозга у детей. Первые успешные записи электроэнцефалограммы с поверхности головы ребенка были сделаны Гансом Бергером в 1929 году (Berger, H., 1929), чьи наблюдения относительно выраженных мозговых колебаний в диапазоне «альфа» 8-12 Гц остаются актуальными и сегодня.
Почему проблемное поведение детей, находящихся в психиатрической больнице связали с медленноволновой активностью?
Вскоре после этого Джаспер (1938) сообщил об усилении медленноволновой активности у детей, помещенных в специализированные учреждения из-за проблемного поведения, многие из которых сегодня могли бы претендовать на диагноз детской психиатрии (Jasper, H.,1938). Со временем научный интерес к электроэнцефалографии, особенно в применении к исследованиям и практике детской психопатологии, то возрастал, то снижался в зависимости от актуальных экспериментальных вопросов.
Современный анализ электроэнцефалограммы
В чем заключается специфика исследований в области электроэнцефалографии в последнее десятилетие?
В настоящее время многие приложения нейрофизиологических исследований в области электроэнцефалографии (EEG) в детской психиатрии и неврологии предлагаются и интерпретируются в контексте эндофенотипов и биомаркеров для диагностики заболеваний мозга и их лечения. В последние десятилетия новые математические, технологические и нейробиологические достижения позволили использовать электроэнцефалографию в качестве важного источника данных для новой количественной науки о макроскопической или «мезоскопической» динамике коры головного мозга. В настоящее время электроэнцефалография переживает возрождение, о чем свидетельствует количество цитирований в PubMed с ключевыми словами «EEG», «ERP» и «мозговые колебания». Ранняя важность EEG-визуализации мозга до развития функциональной магнитно-резоанансной томографии (fMRI), появление исследований ERP с момента введения этого термина и метода измерения в начале 1960-х годов, привело к преобладанию ключевого слова «ERP» над самим ключевым словом «EEG» в опубликованных отчетах в течение почти 30-летнего периода (с 1980 по 2007 год), причем разница достигла пика примерно в 1989 году.
Биомаркеры электроэнцефалограммы
Почему выявление маркеров биоэлектрической активности мозга актуально для детской психиатрии?
Поскольку нейропсихиатрические расстройства у детей отличаются большим разбросом в этиологии, пестротой клинических симптомов, особеностей развития и реакций на лечение, выявление биомаркеров биоэлектрической активности мозга с цеью выявления ранних факторов риска, улучшения диагностики и потенциального прогнозирования результатов лечения имеет большое значение в детской нейропсихиатрии.
Почему показатели электроэнцефалографии и вызванных потенциалов можно считать эндофенотипами психических расстройств?
Показатели электроэнцефалографии (EEG) и вызванные потенциалы (ERP) считаются кандидатами в эндофенотипы, поскольку они представляют собой количественные нейробиологические индикаторы, которые можно изучать гораздо дешевле, чем показатели магнитно-резонансной томографии , и , кроме того, имеют высокие оценки наследуемости: ~ 0,80 для спектральной мощности и ~ 0,50 для (некоторых) амплитуд пиков вызванных потенциалов (ERP) в здоровых популяциях. Наследственность измерений EEG также высока в психиатрически группах детей, особенно, страдающих синдромом дефицита внимания и гиперактивности (ADHD), биполярного аффективного расстройства и шизофрении.
Почему электроэнцефалография переживает ренессанс в детской и подростковой психиатрии?
Интерес к исследованиям в области электроэнцефалографии снова переживает свой ренессанс потому, что ее уточненные параметры теперь способны увеличить количество информации о функционировании мозга.
Какие основные параметры биоэлектрической активности мозга чаще всего используются в современной психиатрии?
Из возможных переменных, которые могут быть извлечены из зарегистрированных проявлений биоэлектрической активности мозга, две чаще всего применялись в психиатрических исследованиях, поскольку представляют собой средние спектры мощности электроэнцефалограммы в течение определенного периода (-ов) времени (часто называемых «количественной ЭЭГ» или qEEG параметры ), а также пиковые амплитуды и задержки латентности вызванных потенциалов (ERP), извлеченные из данных электроэнцефалографии путем усреднения по эпохам данных, идентично привязанных по времени к некоторому набору экспериментальных событий. Несмотря на то, что для расчета этих различных показателей используются одно и то же аппаратное, программное обеспечение и сигналы со скальпа, исторически сложилось глубокое разделение (с небольшим переходом) между исследователями, которые используют показатели ERP или qEEG.
Вызванные потенциалы
Каким образом происходит запись и вычисление параметров вызванных потенциалов?
Вызванные потенциалы (ERP) вычисляется на основе активности элеткроэнцефалограммы в нескольких периодах данных, выбранных как привязанные ко времени к возникновению некоторого класса событий, представляющих интерес, таких как конкретные стимулы или реакции субъекта. Эпохи данных с временной привязкой (или «испытания») усредняются, создавая одну форму волны усредненного испытания, состоящую из серии положительных и отрицательных отклонений пиков. Краткие (~ 1 с) временные ряды ERP обычно количественно оценивают путем измерения задержек и амплитуд основных пиков и проверяют на статистическую устойчивость с использованием стандартных средств (T-тесты, ANOVA или непараметрические методы начальной загрузки). Однако, анализ только средних значений ERP, извлеченных из записанных сигналов электроэнцефалограммы, обычно фактически оставляет многие из его функций неисследованными. Важно отметить, что ERP не показывают, сколько или какие из испытаний содержат отклонения с той же фазой (положительной или отрицательной), что и ERP, средняя по испытанию, с такой задержкой. Таким образом, последовательности эффектов, отраженных в ERP, обычно не наблюдается во всех испытаниях, и даже может не произойти полностью ни в одном испытании.
Качество и скорость созревания мозга
Какая динамика изменений биоэлектрической активности мозга характерна для правильного развития мозга?
Возрастное созревание спектра мощности электроэнцефалограммы отмечалось давно, с ослаблением активности медленных волн (дельта- и тета-диапазоны) и увеличением активности быстрых волн (альфа- и бета-диапазоны) с возрастом (Lüchinger, R., et.al., 2012).
Что показали сравнительные исследования электроэнцефалографии и функциональной магнитно-резонасной томографии?
В одном из исследований сообщалось об использовании нескольких показателей электроэнцефалографии для прогнозирования возрастной классификации (т.е. дети, взрослые) с высокой точностью (отношение тета/бета, 97%; абсолютная и относительная мощность тета-ритма, 91-94%; относительная мощность бета-ритма, 90%). Эти возрастные изменения сравнивались с показателями магнитно-резонасной томографии для интерпретации результатов электроэнцефалограммы. Объединив одновременные измерения функциональной МRI в состоянии покоя и EEG, другие авторы предположили, что изменения электроэнцефалограммы в процессе развития могут отражать возрастные изменения в акцентировании и интеграции локальных и дальних сетей, о чем свидетельствует пространственная когерентность сигналов BOLD во время заданных периодов отдыха (Lüchinger, R., et.al., 2012).
Синдром дефицита внимания и гиперактивности
Почему отношение тета-ритма к бета - ритму не является диагностическим маркером синдрома дефицита внимания и гиперактивности?
Спектр мощности электроэнцефалограииы в состоянии покоя часто интерпретируется как маркер характерных особенностей функции мозга, индексирующий такие переменные, как уровень развития, базовый уровень аффективной реактивности или возбуждения. Наиболее известным примером использования спектральной мощности EEG в качестве биомаркера для диагностики является синдром дефицита внимания и гиперактивности, где высокие значения отношения тета-ритма к бета-ритму, регистрируемые с вертекса или верхней части головы, как утверждается, тесно связаны с диагнозом этого синдрома. Ранние исследования показали высокую точность в выявлении людей с синдромом дефицита внимания и гиперактивности; метаанализ показал большой размер эффекта 3,08. Однако недавние эмпирические и мета-аналитические исследования не подтвердили связь между этим синдромом и показателем соотношения тета/бета-ритмов (Buyck, I., & Wiersema, J. R., 2014). Напротив, было показано, что спектральная мощность электроэнцефалограммы в состоянии покоя является надежным маркером нейроразвития.
Что показали исследования когнитивных вызванных потенциалов при синдроме дефицита внимания и гиперактивности?
Анализ ERP методом «триал-триал» показал, что распределение амплитуд пиков P3 значительно различалается между детьми с синдромом дефицита внимания и гиперактивности и контрольной группой. Однако возникли дальнейшие различия в зависимости от подтипа этого синдрома. В частности, дети с комбинированным типом имели большую долю пиков P3 низкой амплитуды в одиночных испытаниях, что указывает на неоптимальное состояние нервной системы до предъявления стимула, в то время как дети с плохой концентрацией внимиания (типом) имели большую долю ответов P3 относительно высокой амплитуды, что предполагает снижение емкости выделения ресурсов.
Литература
Berger, H. (1929). Über das elektroenkephalogramm des menschen. Archiv für psychiatrie und nervenkrankheiten, 87(1), 527-570.
Buyck, I., & Wiersema, J. R. (2014). Resting electroencephalogram in attention deficit hyperactivity disorder: developmental course and diagnostic value. Psychiatry research, 216(3), 391-397.
Jasper, H. H., Solomon, P., & Bradley, C. (1938). Electroencephalographic analyses of behavior problem children. American Journal of Psychiatry, 95(3), 641-658.
Lüchinger, R., Michels, L., Martin, E., & Brandeis, D. (2012). Brain state regulation during normal development: Intrinsic activity fluctuations in simultaneous EEG–fMRI. Neuroimage, 60(2), 1426-1439.
Добавить комментарий