Şizofreni hastalarında örtük öğrenmenin, nöroplastisiteyle ilişkili aktiviteye etkisinin, sağlıklı kontrollerle karşılaştırılması
Küçük Resim Yok
Dosyalar
Tarih
2022
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Ege Üniversitesi, Tıp Fakültesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Giriş: Şizofreni hastalarında yapılan postmortem çalışmalar, genetik çalışmalar ve kısıtlı
nörogörüntüleme çalışmaları nöroplastisitede bozukluk olduğunu göstermekte ve nöronal plastisitedeki bozulmanın bilişsel ve yüksek kortikal fonksiyonlarda bozulmaya yol açtığı bilinmektedir. Bu çalışmamızda şizofreni hastalarında örtük öğrenmenin, nöroplastisiteyle ilişkili aktiviteye olan etkisinin sağlıklı kontrol grubundaki örtük öğrenme sonrası nöroplastisite ilişkili aktiviteyle kıyaslanması amaçlanmaktadır. Yöntem: Şizofreni hastalarına ve onlarla yaş, cinsiyet, eğitim düzeyi açısından eşleştirilmiş sağlıklı kontrollere Seri Reaksiyon Süresi Görevi (Serial Reaction Time Task “SRTT”) adında örtük
öğrenmenin test edildiği ve ödülle desteklendiği, bir bilgisayar görevi uygulanmıştır. Katılımcılara uygulanan görev ile aktive olan ve kan akımı artan beyin bölgelerindeki sinyal artışlarının nöronal plastisite değişikleri sonucunda olduğu öngörülerek, fonksiyonel MRI (fMRI) beyin görüntüleme tekniği ile kortikal ve subkortikal yapılardaki değişikliklerin birbiriyle ilişkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Katılımcılara görevden önce (pre-task) ve sonra (post-task) dinlenme durumu fonksiyonel manyetik rezonans (resting state fMRI) beyin görüntüleme yapılmış ve görev ile aktive olan beyin bölgeleri, şizofreni ve sağlıklı kontrol grubunda tespit edilip birbiriyle olan fonksiyonel bağlantıları kıyaslanmıştır. Aynı zamanda iki grubun da görev sırasındaki davranışsal verileri; doğru
sayısı ve reaksiyon süresine (RT) bakmak üzere analiz edilmiştir. Davranışsal veriler ve fonksiyonel bağlantı arasındaki ilişkiye bakabilmek için Pearson korelasyon analizleri yapılmıştır. Bulgular: Çalışmamıza şizofreni (n=33) ve sağlıklı kontrollerden (n=27) oluşmak üzere toplam 60 katılımcı katılmıştır. 6 katılımcının (1 sağlıklı kontrol, 5 şizofreni) reaksiyon zamanları ve doğru cevap sayıları analize uygun olmadığı için davranışsal veri ve beyin görüntüleme analizinden çıkarılmıştır. Analizlere 54 katılımcı ile devam edilmiştir. SRTT görevi esnasındaki davranışsal verilere baktığımızda iki grubun da örtük SMÖ’nün sağlandığı sabit sıralı bloklarda, bloklar ilerledikçe ortalama RT da hızlanmıştır. Doğru cevap sayılarında şizofreni grubunun (M = 73.75, SE = 2.28) kontrol grubuna (M = 84.52, SE = 2.32) göre daha düşük saptanmıştır. Ön test- son test RT bakıldığında iki grupta da son testteki denemelerin ortalama değerleri (M = 470.67, SE = 7.38), ön testteki denemelerin (M = 488.60, SE = 5.79) ortalama değerlerine göre daha hızlı saptanmıştır. Ön test- son test doğru sayısına bakıldığında şizofreni grubunun değerleri (M = 73.88, SE = 2.45), kontrol grubunun (M = 83.04, SE = 2.49) değerlerine göre daha düşük saptanmıştır. Dinlenme durumu fMRI analizlerinde sol premotor kortekse (PMC) odaklanılmış ve şizofreni hastalarında sol PMC’den sol orta temporal gyrus, sol orta frontal gyrus ve sağ talamusa fonksiyonel bağlantının artmış; sol ve sağ lateral oksipital kortekse (primer görme korteksi) fonksiyonel bağlantının azalmış olduğu saptanmıştır. Kontrol ve hasta arasındaki pretask- posttask farka baktığımızda; kontrol grubunda sol
PMC’den sağ lateral oksipital korteks ve sol somatosensorial kortekse fonksiyonel bağlantının şizofreni grubuna göre arttığı, serebellum ve sağ talamusa fonksiyonel bağlantının azaldığı saptanmıştır. Korelasyon analizi sonucunda kontrol- hasta arasındaki farkta sabit sıralı bloklarda ortalama doğru sayısı ile sağ serebellumdaki aktivite azalması arasında korelasyon saptanmıştır. Tartışma: Sonuç olarak çalışmamızın analizleri şizofreni (n=28) ve sağlıklı kontrollerden (n=26) oluşmak üzere toplam 54 katılımcı ile yapılmıştır. Davranışsal analizlerinde; örtük SMÖ’nün sağlandığı sabit sıralı bloklarda, bloklar ilerledikçe ortalama RT’nın her iki grupta da azalması, ön test- son test analizlerinde RT’nın her iki grupta da son testte daha hızlı olması, iki grupta da ortalama RT’larında anlamlı fark olmaması iki grupta da örtük SMÖ olduğuna kanıt sağlamıştır. Ancak sabit
sıralı bloklarda ve ön test- son test doğru sayısı analizlerinde şizofreni grubunda daha az doğru sayısının olmasıbu grupta örtük SMÖ olmasına rağmen kontrollere göre bir sorun olduğu sonucunu ortaya koymuştur. Çalışmamızda dinlenme durumu fMRI görüntüleme analizlerinde sol PMC’e odaklanılmış ve kontrollerde sol PMC’den kortikal alanlara ve serebelluma konnektivitenin arttığı, hastalarda sol PMC’den primer görme korteksine konnektivitenin hastalardaki nöroplastisitedeki soruna bağlı olarak azaldığı saptanmıştır. Yine kontrol ve hasta arasındaki pretask- posttask farka baktığımızda; kontrol grubunda sol PMC’den sağ lateral oksipital kortekse fonksiyonel bağlantının şizofreni grubuna göre artması sonucunda primer görme korteksine olan fonksiyonel bağlantının ve bununla esas ilişkili olan nöroplastisitenin kontrol grubunda daha iyi olduğu saptanmıştır. Sonuç: Çalışmamızda şizofreni hastalarında nöroplastisitedeki sorun; örtük SMÖ taskı kullanarak
hem dinlenme durumu fMRI fonksiyonel bağlantı analizi hem de davranışsal veri analizi ile
gösterilmiştir. Davranışsal verilerde şizofreni hastalarında kontrollere göre doğru cevap sayısının az olması, ancak RT’nın en az kontrol grubu kadar iyi olması şizofreni hastalarında örtük SMÖ olduğunu ancak bu alanda bir sorun olduğunu ortaya koymuştur. Yapılan beyin görüntüleme analizlerinde ise şizofreni hastalarında sol PMC’den sağ ve sol lateral oksipital kortekse fonksiyonel bağlantının azalmış olması, kontrol–hasta grubu farkında sol PMC’den sağ-sol lateral oksipital kortekse ve sol somatosensorial kortekse olan bağlantının artmış olması, şizofreni hastalarında nöroplasitede sorun olduğunu ortaya koymuş, daha geniş çalışmalar için ışık tutmuştur.
Introduction: Postmortem, genetic and restricted neuroimaging research on schizophrenia patients shows that neuroplasticity defects in schizophrenia patients and causal effects of neuroplasticity defects on decreasing cognitive functions and distortions in higher cortical functions. Our current research aims comparison of implicit learning effects on neuroplasticity-related activity between schizophrenia patients and healthy controls. Method: A computerized implicit learning task named Serial Reaction Time Task "SRTT" was applied to schizophrenia patients and healthy controls that matched age, gender, and educational level where subjects were supported with rewards. The research aims to investigate alterations in cortical and subcortical structures. It is envisioned that alterations of neural plasticity cause taskrelated activations and increased signal in regions with increased blood supply. Resting state functional magnetic resonance (fMRI) was applied to participants before and after task and taskrelated activations in brain regions detected in schizophrenia and healthy control groups. Functional connectivity of regions compared between groups. Behavioral data were analyzed between two groups regarding accuracy and reaction time. In order to investigate the relationship between behavioral data and functional connectivity, Pearson correlation analysis was applied. Results: Total of 60 participants, 33 schizophrenia and 27 healthy controls involved in the study. Six participants (one healthy control, five schizophrenia) were excluded from behavioral and neuroimaging analysis because their reaction time and correct answers were not appropriate for analysis. Fifty-four participants proceeded to analysis. Resting-state functional connectivity analysis investigates implicit sequential motor learning (SMO)-related activity alterations and relationships between relevant regions. Behavioral data during the task was analyzed in accuracy and reaction time (RT). During SRTT, when fixed serial blocks that implicit learning happened, reaction time decreases for both groups. In accuracy, lower number of correct answers is detected in schizophrenia group (M = 73.75, SE = 2.28) than control group (M = 84.52, SE = 2.32). When pretest post-test reaction time compared with each other, post-test trials' reaction time (M = 470.67, SE = 7.38) lower than pre-test trials (M = 488.60, SE = 5.79) within both group. Schizophrenia patients exhibit lower number of correct answers (M = 73.88, SE = 2.45) than control group (M = 83.04, SE = 2.49) in pre-test/post-test comparison. Resting-state fMRI analysis focused on the left premotor cortex (PMC) and left PMC shows increased functional connectivity (FC) to the left medial temporal gyrus, left middle frontal gyrus, and right thalamus, whereas decreased functional connectivity between left and right lateral occipital cortex (primary visual cortex) in schizophrenia patients. In the pre-test/post-test difference between groups, the schizophrenia control group shows increased FC from left PMC to the right lateral occipital cortex and left somatosensorial cortex. In contrast, the cerebellum and right thalamus show decreased FC. Pearson correlation between behavioral data and functional connectivity shows average correct answer during fixed serial blocks correlated with decreased activity in the right cerebellum in the difference between groups. Discussion: Consequently, our research analysis is completed with a total of 54 subjects consisting of 28 schizophrenia and 26 healthy controls. Decreasing RT in proceeding of fixed serial blocks that implicit learning happened, decreasing RT in a pre-test/ post-test analysis, no significant difference between groups' RT prove implicit learning happened in both groups. However, fewer correct answers in fixed serial blocks and pre-test/post-test analysis exhibit implicit learning problems compared to healthy controls, even though implicit learning happened in both. Our research restingstate fMRI focused on left PMC. The control group's FC increased from left PMC to cortical areas and cerebellum while schizophrenia patients' left PMC to visual cortex connectivity decreased related to neuroplasticity deficits. The difference in pre-test/ post-test between groups shows increased FC from left PMC to the right lateral occipital cortex in healthy controls compared to the schizophrenia group, which implies better neuroplasticity changes in the control group. Conclusion: In our study, neuroplasticity-related problems in schizophrenia showed by both implicit serial motor tasks and resting-state fMRI functional connectivity analysis. In behavioral data, a lower number of correct answers in the schizophrenia group, albeit as good RT as the control group, exhibited that implicit learning happened but was flawed in schizophrenia. In addition to that, decreased FC from left PMC to the right and left lateral occipital cortex in schizophrenia, alongside increased FC from left PMC to the right and left lateral occipital cortex in control-patient difference, revealed defects of neuroplasticity in schizophrenia patients.
Introduction: Postmortem, genetic and restricted neuroimaging research on schizophrenia patients shows that neuroplasticity defects in schizophrenia patients and causal effects of neuroplasticity defects on decreasing cognitive functions and distortions in higher cortical functions. Our current research aims comparison of implicit learning effects on neuroplasticity-related activity between schizophrenia patients and healthy controls. Method: A computerized implicit learning task named Serial Reaction Time Task "SRTT" was applied to schizophrenia patients and healthy controls that matched age, gender, and educational level where subjects were supported with rewards. The research aims to investigate alterations in cortical and subcortical structures. It is envisioned that alterations of neural plasticity cause taskrelated activations and increased signal in regions with increased blood supply. Resting state functional magnetic resonance (fMRI) was applied to participants before and after task and taskrelated activations in brain regions detected in schizophrenia and healthy control groups. Functional connectivity of regions compared between groups. Behavioral data were analyzed between two groups regarding accuracy and reaction time. In order to investigate the relationship between behavioral data and functional connectivity, Pearson correlation analysis was applied. Results: Total of 60 participants, 33 schizophrenia and 27 healthy controls involved in the study. Six participants (one healthy control, five schizophrenia) were excluded from behavioral and neuroimaging analysis because their reaction time and correct answers were not appropriate for analysis. Fifty-four participants proceeded to analysis. Resting-state functional connectivity analysis investigates implicit sequential motor learning (SMO)-related activity alterations and relationships between relevant regions. Behavioral data during the task was analyzed in accuracy and reaction time (RT). During SRTT, when fixed serial blocks that implicit learning happened, reaction time decreases for both groups. In accuracy, lower number of correct answers is detected in schizophrenia group (M = 73.75, SE = 2.28) than control group (M = 84.52, SE = 2.32). When pretest post-test reaction time compared with each other, post-test trials' reaction time (M = 470.67, SE = 7.38) lower than pre-test trials (M = 488.60, SE = 5.79) within both group. Schizophrenia patients exhibit lower number of correct answers (M = 73.88, SE = 2.45) than control group (M = 83.04, SE = 2.49) in pre-test/post-test comparison. Resting-state fMRI analysis focused on the left premotor cortex (PMC) and left PMC shows increased functional connectivity (FC) to the left medial temporal gyrus, left middle frontal gyrus, and right thalamus, whereas decreased functional connectivity between left and right lateral occipital cortex (primary visual cortex) in schizophrenia patients. In the pre-test/post-test difference between groups, the schizophrenia control group shows increased FC from left PMC to the right lateral occipital cortex and left somatosensorial cortex. In contrast, the cerebellum and right thalamus show decreased FC. Pearson correlation between behavioral data and functional connectivity shows average correct answer during fixed serial blocks correlated with decreased activity in the right cerebellum in the difference between groups. Discussion: Consequently, our research analysis is completed with a total of 54 subjects consisting of 28 schizophrenia and 26 healthy controls. Decreasing RT in proceeding of fixed serial blocks that implicit learning happened, decreasing RT in a pre-test/ post-test analysis, no significant difference between groups' RT prove implicit learning happened in both groups. However, fewer correct answers in fixed serial blocks and pre-test/post-test analysis exhibit implicit learning problems compared to healthy controls, even though implicit learning happened in both. Our research restingstate fMRI focused on left PMC. The control group's FC increased from left PMC to cortical areas and cerebellum while schizophrenia patients' left PMC to visual cortex connectivity decreased related to neuroplasticity deficits. The difference in pre-test/ post-test between groups shows increased FC from left PMC to the right lateral occipital cortex in healthy controls compared to the schizophrenia group, which implies better neuroplasticity changes in the control group. Conclusion: In our study, neuroplasticity-related problems in schizophrenia showed by both implicit serial motor tasks and resting-state fMRI functional connectivity analysis. In behavioral data, a lower number of correct answers in the schizophrenia group, albeit as good RT as the control group, exhibited that implicit learning happened but was flawed in schizophrenia. In addition to that, decreased FC from left PMC to the right and left lateral occipital cortex in schizophrenia, alongside increased FC from left PMC to the right and left lateral occipital cortex in control-patient difference, revealed defects of neuroplasticity in schizophrenia patients.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Şizofreni, Nöroplastisite, Seri Reaksiyon Zamanı Testi, Dinlenme Durumu fMRI, Örtük Sıralı Motor Öğrenme, Premotor Korteks, Schizophrenia, Neuroplasticity, Serial Reaction Time Task, Resting State fMRI, Implicit Motor Sequence Learning, Premotor Cortex
