ERP Signature of the Visual Go/Nogo Task in Acute Schizophrenia

Das menschliche Gehirn ist ein riesiges, komplexes Netzwerk, das ständig entscheiden muss, was es tun und was es ignorieren soll. Wenn Sie eine belebte Straße entlanggehen, filtert Ihr Gehirn den Lärm des Verkehrs heraus, um sich auf die Person zu konzentrieren, mit der Sie gerade sprechen, oder es hindert Sie daran, in den Weg eines schnell fahrenden Autos zu treten. Diese Fähigkeit, eine Handlung zu unterbrechen und einen Reflex zu stoppen, wird als motorische Reaktionshemmung bezeichnet und ist ein grundlegender Bestandteil dessen, wie wir uns in der Welt bewegen. Bei Menschen mit Schizophrenie, einer schweren psychischen Erkrankung, funktioniert dieses Bremssystem oft fehlerhaft, was zu Schwierigkeiten beim klaren Denken und bei der Kontrolle des Verhaltens führt. Wissenschaftler vermuten schon lange, dass diese Probleme auf spezifische elektrische Signale im Gehirn zurückzuführen sind, die fehlgesteuert werden, aber sie hatten Schwierigkeiten zu sehen, wie genau sich diese Signale verhalten, wenn eine Person mitten in einer schweren psychotischen Episode steckt, anstatt wenn sie stabil ist und sich erholt.

Um diese Signale zu verstehen, verwenden Forscher eine Methode, die die elektrische Aktivität des Gehirns mit extremer Präzision misst. Sie bitten eine Person, einen Bildschirm zu beobachten, auf dem Formen erscheinen. Meistens soll die Person schnell eine Taste drücken, wenn sie eine gewöhnliche Form sieht, wie zum Beispiel einen blauen Kreis. Gelegentlich erscheint eine seltene Form, wie einen gelben Kreis, und die Person muss sich selbst daran hindern, die Taste zu drücken. Dieses einfache Spiel, bekannt als Go/No-Go-Aufgabe, zwingt das Gehirn dazu, zwischen Handeln und Stoppen zu wechseln. Durch das Aufsetzen einer Kappe mit vielen Sensoren auf der Kopfhaut können Wissenschaftler die winzigen elektrischen Spitzen aufzeichnen, die Millisekunden nach dem Erscheinen einer Form im Gehirn auftreten. Zwei spezifische Momente in diesem elektrischen Sturm sind von besonderem Interesse: einer, der etwa 200 bis 300 Millisekunden nach dem Bild erfolgt und widerspiegelt, dass das Gehirn einen Konflikt oder die Notwendigkeit zu stoppen wahrnimmt, und ein weiterer, der etwas später, um 300 bis 450 Millisekunden, auftritt und widerspiegelt, dass das Gehirn die Entscheidung trifft, die Handlung tatsächlich zurückzuhalten.

Ein Forschungsteam der Universität Genf und des Universitätsspitals Genf entschied sich, diese elektrischen Signale bei einer Gruppe von Menschen zu untersuchen, die gerade wegen einer akuten psychotischen Episode in ein psychiatrisches Krankenhaus eingeliefert worden waren. Diese Patienten befanden sich im Tiefpunkt ihrer Erkrankung und erlebten Symptome wie Halluzinationen oder desorganisierte Gedanken und waren seit weniger als drei Tagen im Krankenhaus. Die Forscher wollten sehen, ob die Gehirnsignale, von denen bekannt ist, dass sie bei stabilen Patienten anders verlaufen, während dieser intensiven, akuten Phase noch stärker gestört sind. Sie zeichneten die Gehirnaktivität von dreiundzwanzig dieser Patienten auf und verglichen sie mit der Gehirnaktivität von dreiundzwanzig gesunden Menschen, die keine Schizophrenie aufwiesen. Die gesunden Teilnehmer wurden hinsichtlich Alter und Bildung mit den Patienten abgeglichen, um einen fairen Vergleich zu gewährleisten.

Die Ergebnisse zeigten einen klaren und markanten Unterschied darin, wie die Gehirne der akuten Patienten auf die Aufgabe reagierten. Als die Patienten den seltenen gelben Kreis sahen, der sie zum Stoppen aufforderte, war das elektrische Signal, das normalerweise die Konflikterkennung des Gebrach markiert, signifikant schwächer als in der gesunden Gruppe. Tatsächlich war die Stärke dieses Signals bei den Patienten um mehr als die Hälfte reduziert. Dies deutet darauf hin, dass während einer akuten psychotischen Episode die Fähigkeit des Gehirns, überhaupt zu erkennen, dass es eine Handlung stoppen muss, schwer beeinträchtigt ist. Darüber hinaus war beim Anblick des gewöhnlichen blauen Kreises, der zum Drücken einer Taste aufforderte, das Timing der elektrischen Reaktion des Gehirns viel unregelmäßiger. Während die Gehirne der gesunden Teilnehmer bei jedem Mal mit einem konsistenten Rhythmus reagierten, zeigten die Gehirne der Patienten eine hohe Variabilität, wobei die elektrischen Spitzen von Versuch zu Versuch zeitlich stark schwankten. Diese Inkonsistenz deutet darauf hin, dass die neuronale Maschinerie, die für die Ausführung einer einfachen motorischen Reaktion verantwortlich ist, während der akuten Erkrankung instabil und unpräzise ist.

Ein weiterer wichtiger Befund betraf den Ort der Gehirnaktivität. Bei gesunden Menschen ist das Signal, das mit dem Stoppen einer Handlung assoziiert ist, tendenziell im hinteren und mittleren Teil des Kopfes am stärksten. Bei den akuten Patienten verschob sich dieses Signal nach vorne und war im vorderen Teil des Gehirns am stärksten. Diese Verschiebung, bekannt als Anteriorisierung, deutet darauf hin, dass das Gehen versucht, seine Schwierigkeiten zu kompensieren, indem es andere Bereiche zur Bewältigung der Aufgabe rekrutiert, dies jedoch nicht effizient tut. Interessanterweise fanden die Forscher heraus, dass der Schweregrad der Symptome der Patienten, wie etwa Halluzinationen oder Depressionen, diese elektrischen Unterschiede nicht direkt erklärte. Dies impliziert, dass diese Veränderungen der Gehirnsignale ein Kernmerkmal der Störung selbst sind, die unabhängig davon bestehen, wie intensiv die Symptome in diesem Moment gefühlt werden.

Die Studie untersuchte auch, wie diese Gehirnsignale mit der Leistung der Patienten bei der Aufgabe zusammenhingen. Die Patienten machten mehr Fehler, indem sie versäumten zu stoppen, wenn sie es sollten, und sie waren langsamer und inkonsistenter in ihren Tastendrücken. Die Forscher fanden heraus, dass je schwächer das Stopp-Signal des Gehirns und je unregelmäßiger das Timing der Reaktion war, desto schlechter die Patienten bei der Aufgabe abschnitten. Dieser Zusammenhang bestätigt, dass diese elektrischen Muster nicht bloß zufälliges Rauschen sind, sondern direkt mit den realen Schwierigkeiten verknüpft sind, denen die Patienten bei der Kontrolle ihrer Handlungen gegenüberstehen. Die Studie fand keinen Hinweis darauf, dass die Menge der in den ersten Tagen ihres Krankenhausaufenthalts eingenommenen Medikamente diese Unterschiede erklärte, was darauf hindeutet, dass die Veränderungen durch die Krankheit selbst und nicht durch die Medikamente bedingt waren.

Indem sie die elektrische Signatur des Gehirns während der intensivsten Phase der Schizophrenie erfassten, liefert diese Forschung ein klareres Bild davon, was im exekutiven Kontrollsystem des Geistes schiefläuft. Die Ergebnisse legen nahe, dass die reduzierte Stärke des Stopp-Signals und das unregelmäßige Timing der Reaktionssignale zuverlässige Marker der Störung sind, die selbst dann auftreten, wenn eine Person am kränksten ist. Obwohl die Studie keine neue Heilung bietet, identifiziert sie spezifische, messbare Anzeichen, die Ärzten und Wissenschaftlern helfen könnten, die biologischen Wurzeln der Schizophrenie tiefer zu verstehen. Sie weist den Weg in eine Zukunft, in der die Gesundheit eines Geistes nicht nur durch das bewertet werden kann, was eine Person sagt oder wie sie sich verhält, sondern durch die präzisen elektrischen Rhythmen, die ihre Fähigkeit zu denken, zu handeln und zu stoppen, antreiben.