Chapter 2 – Brain's alpha, beta, gamma, delta, and theta oscillations in neuropsychiatric diseases: proposal for biomarker strategies

Brain oscillations have gained tremendous importance in neuroscience during recent decades as functional building blocks of sensory-cognitive processes. Onderzoek toont ook aan dat “event-related oscillations” (EROs) in “alpha,” “beta,” “gamma,” “delta,” en “theta” frequentievensters sterk gewijzigd zijn in pathologische hersenen, vooral bij patiënten met cognitieve stoornissen. De in dit rapport toegepaste strategieën en methoden weerspiegelen de aangeboren organisatie van de hersenen: “het hele brein werkt.” Dit document is een uiteenzetting van methoden zoals evoked/event-related spectra, evoked/ERDs, coherentie-analyse, en phase-locking. Het verslag beoogt niet alle strategieën te behandelen die verband houden met de in de literatuur over hersenonderzoek toegepaste systeemtheorie. De essentiële methoden en concepten worden echter toegepast in verschillende voorbeelden van de ziekte van Alzheimer (AD), schizofrenie en bipolaire stoornis (BD), en dergelijke voorbeelden leiden tot fundamentele uitspraken in de zoektocht naar neurofysiologische biomarkers bij cognitieve stoornissen.

Een overzicht van de resultaten toont duidelijk aan dat het verplicht is om de methode van oscillaties in meerdere frequentievensters van het elektro-encefalogram toe te passen bij het zoeken naar functionele biomarkers en om de effecten van medicijntoepassingen te detecteren. Nogmaals, volgens de samenvatting van de resultaten bij AD-patiënten en BD-patiënten moeten meervoudige oscillaties en selectief verdeelde opnamen worden geanalyseerd en moeten deze meerdere locaties omvatten. Selectieve connectiviteit tussen selectief gedistribueerde neurale netwerken moet worden berekend door middel van ruimtelijke coherentie. Bij het ontwerpen van een strategie voor de diagnostiek, de differentiaal diagnostiek en de toepassing van (preventieve) geneesmiddelen moet de neurofysiologische informatie daarom worden geanalyseerd binnen een kader dat meerdere methoden en meerdere frequentiebanden omvat. De toepassing van geneesmiddelen/neurotransmitters krijgt een nieuwe impact met de analyse van oscillaties en coherenties. Een meer duidelijke en gedifferentieerde analyse van drug effecten kan worden bereikt in vergelijking met de toepassing van de conventionele wide-band evoked potential en event-related potential toepassingen.

De interpretatie van resultaten in AD, schizofrenie, en BD (patiënten meestal met beschadigde cognitieve neurale netwerken) wordt het meest efficiënt door gezamenlijke analyse van de resultaten op oscillatoire responsen en coherenties verkregen door middel van cognitieve taken. Bij deze ziekten wordt een sterke cognitieve stoornis waargenomen; het gebruik van spectra maakt het daarom mogelijk cognitieve stoornissen duidelijker te zien bij toepassing van stimulatie met een cognitieve taak.

Het rapport besluit met het presenteren van hoogtepunten voor neurofysiologische verkenningen in de diagnostiek, medicijntoepassing, en progressieve monitoring van dergelijke ziekten.