TY - THES A1 - Kopf, Juliane T1 - Emotion processing and working memory deficits in Bipolar Disorder: interactions and changes from acute to remitted state T1 - Emotionsverarbeitung und Arbeitsgedächtnisdefizite in der bipolaren Störung: Interaktionen und Veränderungen im Verlauf der Erkrankung N2 - BD is a severe and highly prevalent psychiatric illness characterized by oscillating mood episodes, where patients express either depressed mood, anhedonia, decreased activation along with concentration difficulties and sleep disturbances, or elevated mood with hyperactivity and loss of inhibitions. Between mood episodes, patients return to a relatively normal state of functioning without mood symptoms. Previous research on underlying neuronal mechanisms has led to a model of neuronal dysfunction in BD which states that BD arises from disruption in early development within brain networks that modulate emotional behavior. These abnormalities in the structure and function of key emotional control networks then lead to decreased connectivity among ventral prefrontal networks and limbic brain regions. This in turn creates a loss of emotional homeostasis, putting bipolar patients at risk for developing extreme mood states and switching among mood states. Two core components for BD have been identified, a hyperactive emotion processing system and a hypoactive cognitive functions system. It is controversial whether these deficits are still detectable in euthymia, so it is unclear if hyper- and hypoactivations represent state or trait-like characteristics. The aim of this study was to research both core components of BD with a paradigm eliciting differential activations in both cognitive and emotion processing networks. For this, an emotional word working memory paradigm was constructed to test for differences between manic, depressive, and remitted patients as well as a healthy control group. Differences were assessed in behavior, brain activation (as a correlate for the hypoactive cognitive functions system), measured with near-infrared spectroscopy (fNIRS), and electrophysiological changes in the late positive potential (as a correlate for the hyperactive emotion processing system), an event-related potential (ERP) measured with electroencephalography. 47 patients in the acutely ill phase and 45 healthy controls were measured. Of the 47 patients, 18 returned to the clinic for a second testing while in remission for at least 3 months. Acutely ill patients were classified into 4 groups according to their disorder status: a mildly depressed group, a depressed group, a manic group, and a mixed group along DSM-IV criteria. Analyses were calculated for 3 load conditions (1-back, 2-back and 3-back) and 3 valence conditions (negative, neutral, positive) for behavioral measures reaction time and omission errors, for brain activation and event related potential changes. Results indicate that ill patients differed from controls in their behavioral performance, but the difference in performance was modulated by the mood state they were in. Depressed patients showed the most severe differences in all behavioral measures, while manic and mixed patients differed from controls only upon different valence conditions. Brain activation changes were most pronounced in mildly depressed and manic patients, depressed patients and mixed patients did not differ as much from controls. ERP changes showed a significant difference only between mixed patients and controls, where mixed patients had an overall much higher ERP amplitude. When remitted patients were compared to controls, no differences in behavior, brain activation or ERP amplitude could be found. However, the same was true for differences in patients between acutely ill and remitted state. When looking at the overall data, the following conclusion can be drawn: assuming that the brain activation seen in the prefrontal cortex is part of the dorsal cognitive system, then this is the predominantly disturbed system in depressed patients who show only small changes in the ERP. In contrast, the predominantly disturbed system in manic and mixed patients is the ventral emotion processing system, which can be seen in a hyper-activation of ERP related neural correlates in mixed and hypo-activated neural correlates of the LPP in manic patients. When patients are remitted, the cognitive system regains temporary stability, and can be compared to that of healthy controls, while the emotion processing system remains dysfunctional and underlies still detectable performance deficits. N2 - Die bipolare Störung ist eine schwere und hochprävalente psychiatrische Erkrankung, welche gekennzeichnet ist durch oszillierende Stimmungsepisoden, in denen Patienten entweder unter Anhedonie leiden, über Aktivitätsverlust und Konzentrationsstörungen klagen und Schlafstörungen haben, oder in deutlich aufgehellter Stimmung sind, hyperaktiv werden und soziale Hemmungen verlieren. Zwischen diesen Stimmungs-extremen durchlaufen die Patienten Phasen mit Stimmungsnormalisierung, oft ohne weitere schwere kognitive Defizite. Bisherige Studien über die zugrundeliegenden neuronalen Mechanismen haben ein Model hervorgebracht, welches von einer Störung der frühen Entwicklung in Hirnregionen, die emotionales Verhalten regulieren, ausgeht. Diese Anomalitäten in Struktur und Funktion von Kernkomponenten der Emotionskontrolle führen dann zu einem Verlust der Konnektivität in ventralen präfrontalen und limbischen Netzwerken. Dieser Verlust wiederum verursacht einen Verlust an emotionaler Homöostase, welches die Patienten dem Risiko aussetzt, extreme Stimmungsschwankungen zu erfahren. Zwei Kernkomponenten der bipolaren Störung wurden aufgrund dieses Modells definiert: ein hyperaktives Emotionsverarbeitungssystem, und ein hypoaktives kognitives Funktionssystem. Es ist bis jetzt nicht klar, in welcher Art und Weise diese emotionalen und kognitiven Dysfunktionen auch im euthymen Zustand weiterbestehen. Das Ziel dieser Studie war es, die beiden Kernkomponenten der Dysfunktion in der bipolaren Störung mit einem Paradigma zu untersuchen, welche beide Komponenten erfasst. Es wurde dazu ein emotionales Arbeitsgedächtnis Paradigma entwickelt, um Unterschiede zwischen akut kranken Patienten, gesunden Kontrollen und denselben Patienten im remittierten Zustand zu erfassen. Die Unterschiede sollten als Unterschiede der Reaktionszeit und Auslassungsfehler im Verhalten erfasst werden, ebenso als Unterschiede der Hirnaktivierung, gemessen mit funktionaler Nah-Infrarot Spektroskopie, und als Unterschiede in einem neurophysiologischen Korrelat, des „Late Positive Potential“ (LPP) betrachtet werden. 47 Patienten wurden rekrutiert, und eingeteilt nach dem Pol ihrer aktuellen Stimmungsepisode in schwer depressive Patienten, Patienten mit einer mittleren Depression, manische Patienten und Patienten im Mischzustand. Von den 47 akut kranken Patienten konnten 18 im remittierten Zustand wiederum gemessen werden. Anschließend wurden Gruppenunterschiede in 3 kognitiven Variablen (1-back, 2-back und 3-back) und 3 emotionalen Variablen (positiv, neutral, negativ) für Verhalten, Hirnaktivierung und Amplitudenänderung in der LPP berechnet. Die Ergebnisse zeigen dass akut kranke Patienten sich in ihrem Verhalten von Kontrollen unterscheiden, jedoch wurden diese Unterschiede von der Art der aktuellen Stimmungsepisode moduliert. Schwer depressive Patienten zeigten die deutlichsten Unterschiede, während manische Patienten und Patienten im Mischzustand nur in den emotionalen Variablen Unterschiede zeigten. Die Hirnaktivierungsunterschiede waren am deutlichsten zwischen Patienten mit einer mittelschweren Depression und manischen Patienten, bei schwer depressiven Patienten und Patienten im Mischzustand waren diese Unterschiede deutlich schwächer ausgeprägt. Die LPP Analysen zeigten deutliche Unterschiede nur zwischen Patienten mit Mischbild und Kontrollen, die Patienten hatten hierbei eine deutlich erhöhte LPP Amplitude. Die Untersuchung der Unterschiede zwischen remittierten Patienten und Kontrollen ergab keine signifikanten Ergebnisse, ebenso die Analysen der Unterschiede zwischen akut kranken und remittierten Patienten. Alle Ergebnisse zusammengenommen, ergibt sich folgendes Bild: Wenn die Hirnaktivierung als Korrelat eines gestörten kognitiven Systems gesehen werden kann, und die LPP als Korrelat eines gestörten Emotionsverarbeitungssystems, dann könnte für Patienten mit einer mittleren oder schweren Depression das kognitive System das Hauptproblem darstellen, während für manische Patienten und Patienten im Mischzustand das Emotionsverarbeitungssystem das dominante Problem darstellt. Wenn die Patienten dann remittieren, erhält das kognitive System eine vorübergehende Stabilität zurück, das Emotionsverarbeitungssystem jedoch bleibt dysfunktional, und ist verantwortlich für die bestehenden emotionalen und kognitiven Defizite. KW - Manisch-depressive Krankheit KW - Arbeitsgedächtnis KW - Gefühl KW - Bipolar Disorder KW - working memory KW - emotion processing KW - near-infrared spectroscopy KW - electroencephalogram KW - Emotion KW - NIR-Spektroskopie KW - Elektroencephalogramm Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-97752 ER - TY - JOUR A1 - Real, Ruben G. L. A1 - Kotchoubey, Boris A1 - Kübler, Andrea T1 - Studentized continuous wavelet transform (t-CWT) in the analysis of individual ERPs: real and simulated EEG data N2 - This study aimed at evaluating the performance of the Studentized Continuous Wavelet Transform (t-CWT) as a method for the extraction and assessment of event-related brain potentials (ERP) in data from a single subject. Sensitivity, specificity, positive (PPV) and negative predictive values (NPV) of the t-CWT were assessed and compared to a variety of competing procedures using simulated EEG data at six low signal-to-noise ratios. Results show that the t-CWT combines high sensitivity and specificity with favorable PPV and NPV. Applying the t-CWT to authentic EEG data obtained from 14 healthy participants confirmed its high sensitivity. The t-CWT may thus be well suited for the assessment of weak ERPs in single-subject settings. KW - electroencephalogram KW - wavelet KW - EEG KW - t-CWT KW - significance KW - detection KW - ERP Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-113581 ER - TY - JOUR A1 - Kleih-Dahms, Sonja Christina A1 - Botrel, Loic A1 - Kübler, Andrea T1 - The influence of motivation and emotion on sensorimotor rhythm-based brain-computer interface performance JF - Psychophysiology N2 - While decades of research have investigated and technically improved brain–computer interface (BCI)-controlled applications, relatively little is known about the psychological aspects of brain–computer interfacing. In 35 healthy students, we investigated whether extrinsic motivation manipulated via monetary reward and emotional state manipulated via video and music would influence behavioral and psychophysiological measures of performance with a sensorimotor rhythm (SMR)-based BCI. We found increased task-related brain activity in extrinsically motivated (rewarded) as compared with nonmotivated participants but no clear effect of emotional state manipulation. Our experiment investigated the short-term effect of motivation and emotion manipulation in a group of young healthy subjects, and thus, the significance for patients in the locked-in state, who may be in need of a BCI, remains to be investigated. KW - brain-computer interface KW - sensorimotor rhythm KW - psychological variables KW - motivation KW - emotional state KW - electroencephalogram Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-259664 VL - 58 IS - 8 ER - TY - THES A1 - Heßler, Diana-Christine T1 - Untersuchung der Spektralen Eckfrequenz und der Medianfrequenz zur Beurteilung der Sedationstiefe analgosedierter kardiochirurgischer Intensivpatienten T1 - Examination of the spectral edge frequency and the median frequency to assess the depth of sedation of cardiac surgical patients on the intensive care unit N2 - Eine inadäquate Sedierungstiefe während eines Intensivstationsaufenthaltes ist ebenso unerwünscht und gefährlich wie eine Über- oder Unterdosierung von Analgetika und Sedativa. Zum jetzigen Zeitpunkt steht jedoch kein geeignetes objektives Monitoring zur Verfügung, um die Sedierungstiefe routinemäßig zu bestimmen und den erforder-lichen Medikamentenbedarf zu steuern. Das ist u.a. bei kardiochirurgischen Intensiv-patienten von Nachteil, die aufgrund des Eingriffs und der Vorerkrankungen zu post-operativen neurologischen Auffälligkeiten, Durchgangssyndromen und verändertem Aufwachverhalten neigen. Dieses spezielle Kollektiv könnte von einer exakten Sedierungstiefensteuerung besonders profitieren. In der klinischen Routine werden heute immer noch traditionelle Sedationsscores wie z. B. der Ramsay-Score oder die Kombination kardiovaskulärer Parameter, wie Herz-frequenz und Blutdruck verwendet, um die Sedierungstiefe der Patienten einzuschätzen. Die Verwendung des EEG und bestimmter daraus abgeleiteter Parameter könnte eine Möglichkeit darstellen, die Sedierungstiefe der Intensivpatienten in der Zukunft zu bestimmen. In der durchgeführten Studie wurde bei 22 kardiochirurgischen Intensivpatienten post-operativ untersucht, inwieweit die EEG-Parameter Spektrale Eckfrequenz (SEF) und Medianfrequenz (MF) zur Bestimmung der Sedierungstiefe bei diesem speziellen Patientenkollektiv geeignet sind. Die erste Messung wurde unmittelbar postoperativ nach dem Eintreffen des Patienten auf der Intensivstation durchgeführt. Stündlich wurden die SEF und die MF bestimmt und dokumentiert, um den Verlauf der Sedierung bis zur Extubation darzustellen. Die Patienten wurden mit Propofol und Sufentanil analgosediert. Die letzte Messung erfolgte nach der Extubation beim wachen Patienten. Zusätzlich zu der Bestimmung der SEF und der MF wurde stündlich die Sedierungstiefe der Patienten mithilfe von Sedationsscores eingeschätzt und die wichtigsten hämo-dynamischen Daten der Patienten notiert. Die grafische Auswertung und die Berechung der PK-Werte führten zur Einteilung der 22 Patienten in jeweils drei Gruppen (SEF-Patienten, Non-SEF-Patienten und Inverse-SEF-Patienten, sowie MF-Patienten, Non-MF-Patienten und Inverse-MF-Patienten). Die möglichen Gruppenunterschiede wurden durch den Chiquadrat und den Mann-Whitney-U-Test mithilfe des Statistikprogramms SPSS dargestellt. Es konnte bei der SEF in 36 % eine positive Korrelation zwischen der SEF und den Sedationsscores gefunden werden. Bei der MF war dies in 23 % der Patienten der Fall. Hierfür konnte keine Erklärung anhand der demografischen und hämodynamischen Daten gefunden werden. Zudem gab es keine Möglichkeit, Parameter aufzuzeigen, um zwischen den verschiedenen Gruppen unterscheiden zu können. Zusammenfassend weisen die Ergebnisse der vorliegenden Studie darauf hin, dass die EEG-Parameter SEF und MF ungeeignet sind zur Bestimmung der Sedierungstiefe bei kardiochirurgischen Intensivpatienten. N2 - An inadequate sedation during the stay on an intensive care unit is as unwelcome and dangerous as an oversedation of analgesics and sedatives or an agitation. Until now there exists no suitable objective monitoring to measure the depth of sedation. Traditional sedation scoring systems like the Ramsay-Scale or the combination between various cardiac vascular parameters such as the heart ratio and blood pressure are still used to solve the problem. The spectral parameters SEF (spectral edge frequency) and MF (median frequency) derived from electroencephalography (EEG) could be an objective possibility to determine the depth of sedation. This study examined whether the EEG-Parameters SEF and MF are suitable to measure the depth of sedation of 22 mechanically ventilated patients on the cardiac surgery intensive care unit. These special patients would profit greatly from an adequate control of sedation because they are susceptible to conspicuous postoperative neurological characteristics, to symptomatic transitory psychotic syndromes and to different behaviour while coming round from sedation. SEF and MF were measured with the Aspect A-1000 Monitor and the clinical depth of sedation was assessed by the Ramsay-Scale, the Sedation-Agitation-Scale, the Motor-Activity-Assessment-Scale and a Visual Analogue Scale every hour and the last time a few minutes after extubation. There was a positive correlation between SEF and each sedation score in 8 patients (36 %, SEF-patients), no correlation in 7 patients (32 %, Non-SEF-patients) and a reversed correlation in 7 patients (32 %, Inverse-SEF-patients). In the case of the MF there was a positive correlation between MF and the sedation score in 5 patients (23 %, MF-patients), no correlation in 13 patients (59 %, Non-MF-patients) and a reversed correlation in 4 patients (18 %, Inverse-MF-patients). The study could not establish any hemodynamic or demographic parameters to distinguish between these groups. In conclusion the EEG-parameters SEF and MF are not suitable to measure the depth of sedation of cardiac surgery intensive care unit patients. KW - Spektrale Eckfrequenz KW - Medianfrequenz KW - Sedierungstiefe KW - Elektroenzephalogramm KW - Intensivpatienten KW - spectral edge frequency KW - median frequency KW - depth of sedation KW - electroencephalogram KW - patients on the intensive care unit Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-16614 ER -