Hva kan elektriske målinger av hjernen lære oss om psykoser?

For at vi skal kunne tenke, føle og oppleve verden rundt oss, må millioner av nerveceller jobbe sammen. Cellene kommuniserer ved hjelp av kjemiske og elektriske signaler. Kjemiske signalstoffer (nevrotransmittere) skilles ut gjennom kontaktpunkter (synapser) mellom nervecellene. Disse stoffene kan enten øke eller redusere overføringen av elektriske signaler mellom cellene. Slik kan aktiviteten i ulike hjerneregioner påvirkes i løpet av millisekunder. Forskning har vist at ved psykoselidelser, som schizofreni, er det visse endringer i denne signaloverføringen, blant annet mellom dyptliggende hjerneområder og hjernens overflate [1, 2].

Elektriske målinger av hjernens aktivitet

Ved hjelp av en metode kalt EEG (elektroencefalografi), kan vi registrere hjernens elektriske signaler. Målingene foregår med elektroder som er festet til en hette (se illustrasjon), og som fanger opp den elektriske aktiviteten i hjernen via hodets overflate på en enkel, smertefri og helt ufarlig måte. EEG gir oss muligheten til å måle de underliggende fysiologiske prosessene i hjernen nøyaktig mens de pågår.

Det er også mulig å manipulere hjernens elektriske aktivitet ved å gi ulike sansestimuli (for eksempel lyder) til personene som undersøkes, eller ved å be dem om å utføre oppgaver som krever oppmerksomhet, konsentrasjon eller hukommelse (kognitive tester). På denne måten kan vi fremkalle bestemte signaler/mønstre i EEG-målingene som reflekterer hvordan hjernen bearbeider de sansemessige eller kognitive prosessene som finner sted. Denne typen EEG-signaler kalles fremkalte responser eller evoked potentials.

Endringer i hjerneaktiviteten ved psykose

Én type fremkalt respons er såkalt mismatch negativity (MMN). MMN utløses ved at personen blir utsatt for hyppige lydstimuli av samme styrke, frekvens og varighet samtidig som EEG-aktiviteten registreres. Innimellom kommer det imidlertid en annen uforutsett og annerledes lyd, og denne gir en plutselig endring i EEG-signalet (se illustrasjonsbilde). Styrken på signalet sier noe om hvordan hjernen oppfatter den avvikende lyden og dermed oppdaterer sitt indre «kart» over den ytre sanseverden.

Forskning har vist at MMN-signalet er redusert hos mennesker med schizofreni [3]. Dette kan tyde på at denne pasientgruppen i mindre grad klarer å oppfatte den uforutsette lyden og oppdatere hjernens opplevelse av den ytre virkeligheten når informasjonen fra sansene endrer seg. Dersom denne oppdateringsprosessen er upresis, vil hjernen kunne fortolke den ytre sanseverdenen feilaktig. I tillegg kan det bli vanskeligere å skille indre fra ytre stimuli (f.eks. egne tanker fra stemmer som kommer utenfra). Dette kan disponere for utvikling av psykosesymptomer som vrangforestillinger og hallusinasjoner [4]. 

MMN-signalet ved alvorlige psykiske lidelser

I mitt doktorgradsarbeid har vi undersøkt MMN-signalet hos personer med schizofreni, bipolar lidelse og friske frivillige personer. Vi fant at MMN er redusert hos gruppen med schizofreni, men ikke hos de med bipolar lidelse. Redusert MMN hos personer med schizofreni var også assosiert med alvorlighet av psykosesymptomene og redusert fungering i hverdagen.

Vi kartlegger nå i hvilken grad genetiske forhold kan forutsi MMN-signalet ved schizofreni og andre alvorlige psykiske lidelser. Det er foreløpig uvisst hvorvidt det endrede signalet i seg selv gjenspeiler en pågående sykdomsprosess eller om dette heller er uttrykk for en genetisk disposisjon for å utvikle psykose. Vi samarbeider også med stamcellegruppen ved NORMENT, for å finne ut om spesifikke typer av nerveceller er involvert.

Oppsummering og klinisk betydning

EEG kan hjelpe oss med å forstå hjerneorganiske prosesser som skjer i kommunikasjonen mellom nerveceller, og hvordan feilfunksjon i disse prosessene kan bidra til psykisk sykdom. MMN er et av flere fenomener som kan kaste lys over mekanismene bak psykose, og på hvilken måte endringer i nervenes signaloverføring kan knyttes opp mot grunnleggende kognitive prosesser ved psykose. I fremtiden vil økt biologisk forståelse av psykose kunne føre til utvikling av mer målrettede og presise behandlingsformer [5, 6]. 

Referanser

1. Adams, R.A., et al., Impaired theta phase coupling underlies frontotemporal dysconnectivity in schizophrenia. Brain, 2020. 143(4): p. 1261-1277.
2. Li, P., et al., Altered Brain Network Connectivity as a Potential Endophenotype of Schizophrenia. Sci Rep, 2017. 7(1): p. 5483.
3. Light, G.A. and R. Naatanen, Mismatch negativity is a breakthrough biomarker for understanding and treating psychotic disorders. Proc Natl Acad Sci U S A, 2013. 110(38): p. 15175-6.
4. Kirihara, K., et al., A Predictive Coding Perspective on Mismatch Negativity Impairment in Schizophrenia. Front Psychiatry, 2020. 11: p. 660.
5. Light, G.A. and N.R. Swerdlow, Future clinical uses of neurophysiological biomarkers to predict and monitor treatment response for schizophrenia. Ann N Y Acad Sci, 2015. 1344: p. 105-19.
6. Murphy, N., et al., Does mismatch negativity have utility for NMDA receptor drug development in depression? Braz J Psychiatry, 2022. 44(1): p. 61-73.

Les mer

• Er det mulig å etterligne psykiske lidelser i laboratoriet? 
• Informasjon om EEG-undersøkelsen ved NORMENT

Kontakt

• Atle Bråthen Pentz