Einführung. In der vorliegenden Studie untersuchten wir durch funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) präfrontale Hirnoxygenierung während Ableistung von Sprachaufgaben. FNIRS weist über Bestimmung von Konzentrationsunterschieden von sauerstoffbeladenes (OxyHb) und sauerstofffreies Hämoglobin (DeoxyHb) regionale Blutflussänderungen nach und lässt somit validen Rückschluss auf Hirnaktivität zu. Bereits in früheren Studien konnte nachgewiesen werden, dass Patienten mit Alkoholkrankheit verminderte präfrontale Hirnaktivität zeigen. Teil 2 der Studie untersucht den im Untersuchungsgebiet liegenden Schläfenmuskel (musculus temporalis) auf Einflüsse auf die Methode fNIRS.
Methoden. Wir verglichen 15 entgiftete Patienten mit Alkoholkrankheit (Patientengruppe, PG) mit passenden 15 gesunden Kontrollprobanden (Kontrollgruppe, KG)bezüglich deren Hirn- und Muskelaktivität während Ableistung Wortflüssigkeitsaufgabe (VFT; engl. Verbal Fluency Task). Bestimmte, insbesondere präfrontale Hirnareale wurden durch phonologische und semantische Testsaufgaben (TA´s), ebenso durch eine Kontrollaufgabe (KA), (Wochentag aufzählen) aktiviert. Durch EMG wurde während Durchführung der Aufgabe die Aktivität des musculus temporalis gemessen. Wir verwendeten zur Datenanalyse sowohl von fNIRS wie auch EMG eine 2x2x2x6 Varianzanalyse (ANOVA) mit Zwischensubjektfaktor „Gruppe“ und Innersubjektfaktoren „Bedingung“, „Seite“ und „Zeit“, gerechnet wurde dies für jeweils Oxy- und DeoxyHb sowie den phonologischen sowie semantischen Teil.
Ergebnisse. Beide Gruppen lieferten eine vergleichbare Menge an Worten, Hirnaktivierung zeigte sich bei beiden Gruppen signifikant höher in den Testaufgaben (phonologisch > semantisch). Die PG zeigte verminderte Hirnaktivierung präfrontal im phonologischen, vergleichbare Hirnaktivität im semantischen Teil. Beide Gruppen zeigten vergleichbare Muskelaktivität, jeweils signifikant höher in den jeweiligen Testaufgaben. Es zeigten sich keine systematischen Assoziationen (Korrelation nach Pearson) zwischen fNIRS und EMG.
Schlussfolgerungen. Insgesamt konnten vorherige Studien mit Nachweis niedrigerer präfrontaler Hirnoxygenierung bei entgifteten Patienten mit Alkoholkrankheit gegenüber gesunden Kontrollen bestätigt werden. Die Mehraktivierung beider Gruppen während phonologischer Aufgabe gründet in dem höheren intelektuellen Anspruch der Aufgabe, dies erklärt auch den Gruppenunterschied in speziell dieser Aufgabe. Durch eine vergleichbare Muskelaktivität der beiden Gruppen sowie fehlende Assoziationen zwischen fNIRS und EMG sehen wir keinen Einfluss von Muskelaktivität auf die Hirnaktivitätsmessung durch fNIRS. Auch eine valide Untersuchung von psychiatrisch kranken Probandengruppen wie Patienten mit Alkoholkrankheit ist hierdurch gut möglich. Die Studie befürwortet den künftigen Einsatz und weitere methodische Untersuchungen zur Messung mit fNIRS, einem validen, artefaktunempfindlichen, handlichen und relativ günstigen Messinstrument. / Introduction. In this study we examined prafrontal brain oxygenation using functional near infrared spectroscopy (fNIRS) while performing a speech test. Via changes of concentrations of oxygenated (OxyHb) and deoxygenated (DeoxyHb) hemoglobin fNIRS measures regional bloodflow mirroring brain activity. Former studies already showed that detoxified patients with alcohol dependency have lower prefrontal brain activity. In the second part of the study we investigate the temporal muscle, surfacing the measured prefrontal area, in reference to influence on the method fNIRS.
Methods. We compared 15 detoxified patients with alcohol dependency (patient group, PG) with the same amount of 15 matching healthy controls (control Goup, CG) regarding their brain and muscle activity during performing a verbal fluency task (VFT). Spezific prefrontal brain areas were activated by executing a phonological and a semantical test task (TT), as comparison we led them perform a control task (CT), reciting weekdays. Via EMG we measured temporal muscle activity while passing the test. For data analysis for both measuring methods (fNIRS and EMG) we used a 2x2x2x6 Analysis of Variance (ANOVA) with the factors “group”, “condition”, “side” and “time”. We calculated these for both Oxy- and DeoxyHb as well as for phonological and semantical test.
Results. Both groups announced a comparable amount of words, brain activity was significantly higher while performing th TT (phonological higher than semantical). The PG achieved less activity in prafrontal areas, only in the phonological part, not in the semantical. Both groups performed comparable muscle activity, however activated the temporal muscle more while performing the TT´s. Systematic correlations (Pearson) between fNIRS and EMG weren’t found.
Discussion. Overall like in elder studies we could confirm lower prefrontal brain oxygenation on detoxified patients with alcohol dependency compared to matching controls. Reaching higher activity during the phonological task is defined by the exercises higher level of difficulty, which also explains the difference of group result in especially this test. As muscle activity was comparable between the two groups, we couldn’t find associations between fNIRS and EMG. Thus we don’t see muscle activity interfering with the measurement of brain activity using fNIRS. Also this method proofs reliable and valid being used in subjects with psychiatric illnesses like alcohol dependency. This study supports the future Use just like further methodical investigations of fNIRS, a method nonsensitive to artifacts.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:11712 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Bok, Thomas |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | deu |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/doku/lic_ohne_pod.php, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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