Neuromarker für das neuronale Antwortverhalten

Wie im Beitrag “Neuromarker für die neuronale Selbstorganisation” beschrieben, lassen sich mit Hilfe des während eines Aufmerksamkeitstests abgeleiteten EEGs Aussagen über die Aktivierung kortikaler und limbischer Netzwerke machen. Der dort beschriebene GO/NoGO-Test (Algorithmus nach Juri Kropotov und Andreas Müller) erlaubt zudem die Ableitung von Event Related Potentials (ERPs), welche Neuromarker für das neuronale Antwortverhalten darstellen.

 
ERP Antwortverhalten.png
 

Kurz nacheinander werden Paare von Bildern gezeigt: Erscheint zuerst ein Tier, so soll beim Erscheinen eines Tiers beim zweiten Bild eine Taste gedrückt werden (GO). Erscheint aber eine Pflanze, so soll nicht gedrückt werden (NoGO). Zusätzlich werden zwischendurch anstelle eines Tiers oder einer Pflanze beim zweiten Bild ein Männchen gezeigt und es erscheint ein Ton. Dies wird als NOVELTY bezeichnet und ermöglicht das Antwortverhalten des Kortex auf eine Ablenkung zu messen.

 
VCPT.png
 

Nun ist es aber nicht möglich, dieses evozierte Signal direkt zu erkennen. Auch Computer-Algorithmen können dieses Signal nicht in einer einzigen Messung detektieren. Der GO/NoGO-Test muss viele Male wiederholt werden, damit die EEG-Ausschnitte gemittelt werden können:

 
Averaging.png
 

Das Signal, das sich somit berechnen lässt, hat eine charakteristische Form. Die verschiedenen Wellen (mit P für positiv und N für negativ bezeichnet) können verschiedenen Hirnregionen und Funktionen zugeordnet werden:

 
ERP Komponenten.png
 

Diese ERPs werden dann für jede Elektrode berechnet und auch wieder mit einer Normaldatenbank verglichen:

 
ERPs.png
 

Auch finden sich für z.B. eine ADHS typische Abweichungen wie ein vermindertes Bereitschaftspotential und eine verminderte Amplitude der P300-Welle für die NoGO-Bedingung. Ersteres ist Ausdruck einer verminderten proaktiven kognitiven Kontrolle (verminderte Aktivierung für Handlungen), letztere einer verminderten reaktiven kognitiven Kontrolle (verminderte Unterdrückung von Impulsen).

 
 

Zusammengefasst wird mit den beschriebenen ERPs das Antwortverhalten neuronaler Netzwerke bei einem Aufmerksamkeitstest gemessen. Wie das quantitative EEG sind auch sie typisch für das Vorliegen neuronaler Fehlregulationen einzelner funktioneller Systeme und können damit als Neuromarker für psychische Störungen herangezogen werden:

  • verminderte CNV —> Vermindertes Bereitschaftspotential bei ADHS oder Frontalhirnfunktionsstörung

  • vermindertes P3 NoGO-GO —> Vermindertes Monitoring bei ADHS, Psychose oder Frontalhirnfunktionsstörung

  • verstärktes P3 NoGO-GO —> Verstärktes Monitoring bei Hyperarousal bei Ängsten oder auch Zwängen

Literatur

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DiagnostikMichael FischerERP, Neuromarker