Multisensorische perceptie in schizofrenie, Een vergelijking tussen gezonde en schizofrene mensen

Eén van de belangrijkste functies van de hersenen is de signalen van
verschillende modaliteiten (bijvoorbeeld stem en gezicht) te integreren in
coherente multisensorische representaties. Hoewel er relatief weinig studies
zijn over multisensorische integratie bij schizofreniepatiënten is het
inmiddels duidelijk dat schizofreniepatiënten afwijkingen vertonen op
verscheidene aspecten van multisensorische integratie. Relevant voor onze
studie is dat schizofreniepatiënten gestoorde audiovisuele spraakintegratie
hebben. Dit werd aangetoond aan de hand van het McGurk effect. Het McGurk
effect treedt op wanneer lipbewegingen niet overeenkomen met de spraak en
daardoor een illusionair percept ontstaat. Wanneer bijvoorbeeld het auditieve
/aba/ wordt gecombineerd met het visuele /aga/ horen proefpersonen meestal
/ada/. Schizofreniepatiënten zijn minder vatbaar voor het McGurk effect dan
gezonde proefpersonen. Deze deficiënties in audiovisuele integratie worden in
de literatuur toegeschreven aan verstoringen in de werking van hersenstructuren
die betrokken zijn bij audiovisuele integratie zoals de sulcus/gyrus temporalis
superior (STS/G). Een probleem echter is dat bewijs hiervoor indirect is omdat
het voornamelijk is gebaseerd op experimentele data die op het gedragsniveau
zijn verzameld. Wat nodig is zijn studies die meer direct de mogelijke neurale
mechanismen van gestoorde audiovisuele waarneming onderzoeken.

Schizofrenie kan een invloed hebben basale hersenmechanismes die
verantwoordelijk zijn voor verwerking van tijd omdat schizofrenie patiënten een
abnormaal lage temporale tijdsresolutie hebben. Een gedragsexperiment wordt
uitgevoerd naar audiovisuele tijdwaarneming. Er wordt onderzocht of
schizofrenen een grotere 'temporal window of integration' (de tijsdsspanne
waarin beeld en geluid als synchroon worden ervaren) hebben aan de hand van het
temporele buikspreker effect.

Het doel van de huidige studie is inzicht te verkrijgen in de hersenmechanismen
die ten grondslag liggen aan de verstoorde multisensorische integratie bij
schizofreniepatiënten. Verder ondersteunt studie de ontwikkeling van meer
precieze criteria voor de diagnose van schizofrenie en meer efficiënte
behandelprogramma*s voor schizofrenie.

We gebruiken experimentele paradigma's die in eerdere studies met gezonde
proefpersonen robuuste neurale (EEG) indices van audiovisuele integratie hebben
opgeleverd

1) De *mismatch negativity* (MMN) die door McGurk effect wordt gemoduleerd.
De MMN is een auditieve hersenpotentiaal (Event-related potential, ERP) die
wordt gegenereerd in de primaire en secundaire auditieve schors. De MMN wordt
opgeroepen wanneer een afwijkend geluid (bijvoorbeeld een verandering in
toonhoogte) wordt aangeboden te midden van een reeks identieke geluiden. De
MMN reflecteert het preattentief echografisch geheugen. MMN is met succes
gebruikt om de neurale mechanismen die ten grondslag liggen aan audiovisuele
integratie te onderzoeken. In deze multisensorische studies worden de
audiovisuele conflictsituaties gecreëerd zoals het effect McGurk waar in het
visuele signaal auditieve percept daardoor één van beiden beïnvloedt die MMN
oproept. In het MMN experiment worden infrequente incongruente audiovisuele
spraak stimuli aangeboden die het McGurk effect oproepen (zoals visueel /ga/
gepaard met auditief /pa/) ingebed tussen frequente congruente stimuli (visueel
/pa/ gepaard met auditief /pa/). In gezonde proefpersonen roept de audiovisuele
deviant een MMN op. Wanneer schizofrenen inderdaad een verminderd McGurk
effect hebben (dus minder audiovisuele integratie) dan wordt verwacht dat de
MMN in de schizofrenen groep kleiner of zelfs afwezig is vergeleken met de
gezonde controle groep.



2) Additief model methode
In het additief model methode experiment worden natuurlijke spraak, menselijke
acties en artificiële stimuli gepresenteerd in drie verschillende modaliteiten:
audiovisueel (AV), auditief (A) en visueel (V). Zoals gebruikelijk in
crossmodale ERP studies worden AV interacties bepaald door de volgende
vergelijking: AV = A + V. Super-additivie (AV > A + V) en sub-additieve (AV < A
+ V) effecten op een bepaald tijdstip in de ERP worden beschouwd als de neurale
gevolgen van multisensorische integratie. De toepassing van het additieve model
verschaft het exacte moment waarop auditieve en visuele signalen worden
geïntegreerd en welke hersengebieden betrokken zijn. Door de twee groepen met
elkaar te vergelijken kunnen we nagaan of dezelfde neurale netwerken betrokken
zijn in audiovisuele perceptie en of dit afhankelijk is van het type stimulus.
Wat in het kader van het doel van het onderzoek van belang is is het contrast
tussen audiovisuele verwerking van spraak en niet-spraak stimuli


3) Temporeel buikspreker effect.
Schizofrene patiënten vertonen afwijkingen in temporele en multisensorische
verwerking dat kan leiden tot deficiënties in audiovisuele perceptie. In het
derde experiment onderzoeken we dit aan de hand van het temporeel buikspreker
effect. Dit is het fenomeen dat wanneer beeld en geluid met een kleine
temporele asynchronie (ongeveer 100 ms) wordt aangeboden het lijkt of het
beeld in tijd naar het geluid opschuift. Wanneer de asynchronie groter is dan
100 á 200 ms dan is geen er visuele temporele verschuiving omdat de geluiden
buiten de *temporal window of integration* vallen. De vraag is of het temporeel
buikspreker effect ook in schizofrenen kan worden gevonden, en zo ja, of de
audiovisuele asynchronie groter is vanwege een grotere *temporal window of
integration*

Er zijn geen risico*s bekend die zijn gerelateerd aan deze studie. Daarom
verwachten we geen moeilijkheden die tot medische, mentale of fysieke problemen
kan leiden. Participanten kijken gedurende de taak constant naar een
beeldscherm en kunnen dus tijdelijk wat vermoeid geraken. Echter, we gaan het
optreden van vermoeidheid tegen door de experimenten te verspreiden over twee
dagen en elk experiment op te delen in verschillende korte blokjes van ongeveer
6 minuten. Tussen elk blokje is er een pauze ingelast.
Door mee te doen aan deze studie begrijpen we beter de basale mechanismen van
multisensorische perceptie en wordt een beter inzicht verkregen in de gestoorde
hersenfuncties van schizofrenen. De experimenten zullen de gebreken in
(functionele) connectiviteit tussen auditieve en visuele verwerkingsgebieden
blootleggen. Verder ondersteunt studie de ontwikkeling van meer precieze
criteria voor de diagnose van schizofrenie en meer efficiënte
behandelprogramma*s voor schizofrenie.
De studie is groepsgebonden omdat het niet kan worden uitgevoerd zonder de
deelname van schizofrene patiënten.