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

Het menselijk brein is een uitgestrekt, ingewikkeld netwerk dat constant moet beslissen wat het wel en wat het niet moet doen. Wanneer u over een drukke straat loopt, filtert uw brein het lawaai van het verkeer weg om zich te concentreren op de persoon met wie u praat, of het voorkomt dat u in het pad van een rijdende auto stapt. Dit vermogen om een actie te pauzeren en een reflex te stoppen, wordt motorische responsinhibitie genoemd, en het is een fundamenteel onderdeel van hoe we ons door de wereld bewegen. Bij mensen met schizofrenie, een ernstige psychische aandoening, hapert dit remsysteem vaak, wat leidt tot moeilijkheden bij het helder denken en het beheersen van gedrag. Wetenschappers vermoeden al lang dat deze problemen voortkomen uit specifieke elektrische signalen in het brein die fout gaan, maar ze hebben moeite gehad om precies te zien hoe deze signalen zich gedragen wanneer iemand midden in een ernstige psychotische episode zit, in plaats van wanneer zij stabiel zijn en herstellen.

Om deze signalen te begrijpen, gebruiken onderzoekers een methie die de elektrische activiteit van het brein met extreme precisie meet. Ze vragen een persoon om naar een scherm te kijken waar vormen verschijnen. Meestal is de persoon bedoeld om snel op een knop te drukken wanneer ze een veelvoorkomende vorm zien, zoals een blauwe cirkel. Af en toe verschijnt er een zeldzame vorm, zoals een gele cirkel, en de persoon moet zichzelf tegenhouden om de knop in te drukken. Dit eenvoudige spel, bekend als een Go/No-Go taak, dwingt het brein om te schakelen tussen handelen en stoppen. Door een kap met veel sensoren op de hoofdhuid te plaatsen, kunnen wetenschappers de minuscule elektrische pieken registreren die milliseconden nadat een vorm is verschenen in het brein plaatsvinden. Twee specifieke momenten in deze elektrische storm zijn van bijzonder belang: één die ongeveer 200 tot 300 milliseconden na de afbeelding plaatsvindt, wat reflecteert dat het brein een conflict opmerkt of een noodzaak tot stoppen, en een andere die iets later plaatsvindt, rond 300 tot 450 milliseconden, wat reflecteert dat het brein de beslissing neemt om de actie daadwerkelijk in te houden.

Een team van onderzoekers aan de Universiteit van Genève en het Universitair Ziekenhuis van Genève besloot naar deze elektrische signalen te kijken bij een groep mensen die zojuist waren opgenomen in een psychiatrisch ziekenhuis voor een acute psychotische episode. Deze patiënten bevonden zich in de ban van hun ziekte, ervarende symptomen zoals hallucinaties of gedesorganiseerde gedachten, en waren minder dan drie dagen in het ziekenhuis opgenomen. De onderzoekers wilden zien of de hersensignalen die er bij stabiele patiënten al bekend waren als afwijkend, nog meer verstoord waren tijdens deze intense, acute fase. Ze registreerden de hersenactiviteit van vierentwintig patiënten en vergeleken deze met de hersenactiviteit van vierentwintig gezonde mensen die geen last hadden van schizofrenie. De gezonde deelnemers waren qua leeftijd en opleiding gematcht aan de patiënten om een eerlijke vergelijking te garanderen.

De resultaten toonden een duidelijk en opvallend verschil in hoe de breinen van de acute patiënten op de taak reageerden. Wanneer de patiënten de zeldzame gele cirkel zagen die hen vereiste te stoppen, was het elektrische signaal dat normaal gesproken de detectie van conflict in het brein markeert, aanzienlijk zwakker dan in de gezonde groep. Sterker nog, de sterkte van dit signaal was bij de patiënten met meer dan de helft verminderd. Dit suggereert dat tijdens een acute psychotische episode het vermogen van het brein om zelfs te herkennen dat het een actie moet stoppen, ernstig aangetast is. Bovendien, wanneer de patiënten de veelvoorkomende blauwe cirkel zagen die vereiste om op een knop te drukken, was de timing van de elektrische respons van hun brein veel meer erratisch. Terwijl de breinen van de gezonde deelnemers telkens met een consistente ritme reageerden, vertoonden de breinen van de patiënten een hoge mate van variabiliteit, waarbij de elektrische pieken van de ene naar de andere trial in de tijd versprongen. Deze inconsistentie geeft aan dat de neurale machinerie die verantwoordelijk is voor het uitvoeren van een eenvoudige motorische respons onstabiel en onnauwkeurig is tijdens acute ziekte.

Een ander belangrijk bevinding betrof de locatie van de hersenactiviteit. Bij gezonde mensen is het signaal dat geassocieerd wordt met het stoppen van een actie meestal het sterkst aan de achterkant en het midden van het hoofd. Bij de acute patiënten verschoof dit signaal naar voren, en werd het het sterkst in het voorste deel van het brein. Deze verschuiving, bekend als anteriorisatie, suggereert dat het brein probeert te compenseren voor zijn moeilijkheden door andere gebieden in te schakelen om de taak te volbrengen, maar dat dit niet efficiënt gebeurt. Interessant genoeg ontdekten de onderzoekers dat de ernst van de symptomen van de patiënten, zoals hoe hallucinerend of depressief zij waren, de elektrische verschillen niet direct verklaarden. Dit impliceert dat deze veranderingen in hersensignalen een kernkenmerk van de stoornis zelf zijn, aanwezig ongeacht hoe intens de symptomen op dat moment worden ervaren.

De studie keek ook naar de relatie tussen deze hersensignalen en hoe goed de patiënten de taak uitvoerden. De patiënten maakten meer fouten, waarbij ze faalden om te stoppen wanneer dat nodig was, en ze waren trager en inconsistenter in hun knopdrukken. De onderzoekers ontdekten dat hoe zwakker het stoppende signaal van het brein en hoe meer erratisch de timing van de respons, hoe slechter de patiënt op de taak presteerde. Deze verbinding bevestigt dat deze elektrische patronen niet slechts willekeurige ruis zijn, maar direct verbonden zijn met de praktische moeilijkheden die de patiënten ervaren bij het beheersen van hun acties. De studie vond niet dat de hoeveelheid medicatie die de patiënten in de eerste dagen van hun ziekenhuisverblijf hadden ingenomen, deze verschillen verklaarde, wat suggereert dat de veranderingen te wijten waren aan de ziekte zelf in plaats van aan de medicijnen.

Door het elektrische handtekening van het brein tijdens de meest intense fase van schizofrenie vast te leggen, biedt dit onderzoek een duidelijker beeld van wat er misgaat in het executieve controlesysteem van de geest. De bevindingen suggereren dat de verminderde sterkte van het stoppende signaal en de erratische timing van de respons betrouwbare markers zijn van de stoornis, die zelfs aanwezig zijn wanneer iemand op zijn slechtst is. Hoewel de studie geen nieuw geneesmiddel biedt, identificeert het specifieke, meetbare tekenen die artsen en wetenschappers kunnen helpen de biologische wortels van schizofrenie dieper te begrijpen. Het wijst naar een toekomst waarin de gezondheid van iemands brein beoordeeld kan worden, niet alleen op basis van wat diegene zegt of hoe diegene zich gedraagt, maar door de precieze elektrische ritmes die het vermogen drijven om te denken, te handelen en te stoppen.