Luku 2 – Aivojen'alfa-, beeta-, gamma-, delta- ja theta-oskillaatiot neuropsykiatrisissa sairauksissa: ehdotus biomarkkeristrategioiksi

Aivojen oskillaatioiden merkitys on kasvanut viime vuosikymmenien aikana neurotieteissä valtavan suureksi aisti- ja kognitiivisten prosessien funktionaalisina rakennuspaloina. Tutkimukset osoittavat myös, että tapahtumiin liittyvät värähtelyt (ERO) ”alfa-”, ”beeta-”, ”gamma-”, ”delta-” ja ”theta”-taajuusikkunoissa muuttuvat voimakkaasti patologisissa aivoissa, erityisesti potilailla, joilla on kognitiivisia häiriöitä. Tässä raportissa käytetyt strategiat ja menetelmät heijastavat aivojen luontaista organisaatiota: ”koko aivotyöskentely”. Tässä raportissa selostetaan menetelmiä, kuten herätettyjä/tapahtumiin liittyviä spektrejä, herätettyjä/ERD:tä, koherenssianalyysiä ja vaihelukitusta. Raportin tarkoituksena ei ole kattaa kaikkia aivotutkimuskirjallisuudessa sovellettuja systeemiteoriaan liittyviä strategioita. Olennaisia menetelmiä ja käsitteitä sovelletaan kuitenkin useissa esimerkeissä Alzheimerin taudista (AD), skitsofreniasta ja kaksisuuntaisesta mielialahäiriöstä (BD), ja tällaiset esimerkit johtavat perustavanlaatuisiin lausuntoihin neurofysiologisten biomarkkereiden etsimisessä kognitiivisissa häiriöissä.

Tulosten yleiskatsaus osoittaa selvästi, että värähtelyjen menetelmän soveltaminen useissa elektroenkefalogrammien taajuusikkunoissa funktionaalisten biomarkkereiden etsinnässä ja lääkkeen annostelujen vaikutusten havaitsemisessa on pakollista. Jälleen kerran AD-potilaiden ja BD-potilaiden tulosten yhteenvedon mukaan on analysoitava useita värähtelyjä ja valikoivasti hajautettuja tallenteita, ja niiden olisi sisällettävä useita sijainteja. Valikoivasti jakautuneiden hermoverkkojen välinen valikoiva liitettävyys on laskettava alueellisen koherenssin avulla. Siksi diagnostiikkaa, erotusdiagnostiikkaa ja (ennaltaehkäisevien) lääkkeiden käyttöä koskevaa strategiaa suunniteltaessa neurofysiologista tietoa olisi analysoitava kehyksessä, joka sisältää useita menetelmiä ja useita taajuuskaistoja. Lääkkeiden/neurotransmittereiden käyttö saa uudenlaisen vaikutuksen värähtelyjen ja koherenssien analysoinnin myötä. Lääkevaikutusten selkeämpi ja eriytyneempi analyysi voidaan saavuttaa verrattuna perinteisten laajakaistaisten herätepotentiaalien ja tapahtumiin liittyvien potentiaalien sovellusten soveltamiseen.

Tulosten tulkinta Alzheimerin taudissa, skitsofreniassa ja BD:ssä (potilailla, joilla on enimmäkseen vaurioituneita kognitiivisia hermoverkkoja) tulee tehokkaimmaksi analysoimalla yhteisesti tulokset, jotka on saatu kognitiivisten tehtävien avulla saaduista oskillaatiovasteista ja koherensseista. Näissä sairauksissa on havaittavissa voimakasta kognitiivista heikkenemistä; spektrien käytön ansiosta kognitiiviset puutteet voidaan näin ollen nähdä selvemmin kognitiivisen tehtävän sisältävän stimulaation käytön yhteydessä.

Kertomuksen lopuksi esitetään tärkeimpiä näkökohtia neurofysiologisia tutkimuksia varten tällaisten sairauksien diagnostiikassa, lääkkeiden soveltamisessa ja progressiivisessa seurannassa.