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

Oscylacje mózgowe zyskały ogromne znaczenie w neuronauce w ostatnich dekadach jako funkcjonalne bloki budulcowe procesów czuciowo-poznawczych. Badania pokazują również, że oscylacje związane z wydarzeniami (ERO) w oknach częstotliwości „alfa”, „beta”, „gamma”, „delta” i „theta” są wysoce zmodyfikowane w mózgach patologicznych, szczególnie u pacjentów z zaburzeniami poznawczymi. Strategie i metody zastosowane w niniejszym raporcie odzwierciedlają wrodzoną organizację mózgu: „pracę całego mózgu”. Niniejsza praca jest opisem metod takich jak widma wywołane/event-related spectra, wywołane/ERDs, analiza koherencji i phase-locking. Raport nie ma na celu omówienia wszystkich strategii związanych z teorią systemów stosowanych w literaturze dotyczącej badań mózgu. Jednak podstawowe metody i koncepcje są zastosowane w kilku przykładach z choroby Alzheimera (AD), schizofrenii i choroby dwubiegunowej (BD), a takie przykłady prowadzą do fundamentalnych stwierdzeń w poszukiwaniu neurofizjologicznych biomarkerów w zaburzeniach poznawczych.

Przegląd wyników wyraźnie pokazuje, że obowiązkowe jest zastosowanie metody oscylacji w wielu oknach częstotliwości elektroencefalogramu w poszukiwaniu biomarkerów funkcjonalnych i do wykrywania skutków stosowania leków. Ponownie, jak wynika z podsumowania wyników u pacjentów z AD i BD, należy analizować wielokrotne oscylacje i selektywnie rozproszone zapisy, które powinny obejmować wiele lokalizacji. Selektywna łączność pomiędzy selektywnie rozmieszczonymi sieciami neuronowymi musi być obliczana za pomocą koherencji przestrzennej. Dlatego też, opracowując strategię diagnostyki, diagnostyki różnicowej i stosowania leków (profilaktycznych), informacje neurofizjologiczne powinny być analizowane w ramach obejmujących wiele metod i wiele pasm częstotliwości. Zastosowanie leków/neurotransmiterów zyskuje nowe znaczenie dzięki analizie oscylacji i koherencji. Bardziej przejrzysta i zróżnicowana analiza efektów działania leków może być osiągnięta w porównaniu z zastosowaniem konwencjonalnych szerokopasmowych potencjałów wywołanych i potencjałów związanych z wydarzeniami.

Interpretacja wyników w AD, schizofrenii i BD (pacjenci głównie z uszkodzonymi poznawczymi sieciami neuronowymi) staje się najbardziej efektywna poprzez wspólną analizę wyników odpowiedzi oscylacyjnych i koherencji uzyskanych za pomocą zadań poznawczych. W tych chorobach obserwuje się silne upośledzenie funkcji poznawczych; wykorzystanie widm pozwala więc na wyraźniejsze dostrzeżenie deficytów poznawczych po zastosowaniu stymulacji obejmującej zadanie poznawcze.

Raport kończy się przedstawieniem najważniejszych punktów dla poszukiwań neurofizjologicznych w diagnostyce, stosowaniu leków i postępującym monitorowaniu takich chorób.