Messung von kortikalen Hirndurchblutungsänderungen unter kognitiver Stimulation bei Depressiven und gesunden Personen mittels Nahinfrarot-Spektroskopie

Abstract

Es wurden mit einem 4-Kanal-Nirsgerät zwei in Alters- und Geschlechtsverteilung vergleichbare Gruppen von jeweils ca. 30 Probanden untersucht. Es handelte sich um Patienten der Universitätsklinik für Psychiatrie mit der Diagnose eines depressiven Syndroms. Die Kontrollgruppe bestand aus gesunden Personen. Mittels NIRS wurde an vier Positionen über dem Frontalkortex die Veränderung der Konzentrationen von Hämoglobin und der Oxydationszustand der Cytochromoxidase a/a3 im Vergleich zur Ruhe während einer Kopfrechenaufgabe, sowie drei Zeichenaufgaben gemessen. Es wurde untersucht, ob es hierbei Unterschiede der Konzentrationsänderungen der genannten Chromophoren in zeitlichem Verlauf bzw. Seitenunterschiede zwischen Gesunden und Depressiven gibt. Es zeigten sich keine Seitenunterschiede bei Patienten im Vergleich zu gesunden Kontrollen. Aber in der Dynamik der Konzentrationsunterschiede traten Unterschiede auf. Die Kontrollen zeigten von Aufgabe zu Aufgabe geringer werdende Durchblutungsanstiege, was als eine Art Lerneffekt gedeutet wird. Bei den Kranken war dieser Effekt schwächer ausgebildet. Die Hämoglobinkonzentration der Patienten stieg nach Beginn der jeweiligen Aufgabe weniger schnell an als die der Kontrollen. Bei den Kontrollen zeigten sich negative Korrelationen von kognitiver Leistung mit dem Durchblutungsanstieg. Bei den Patienten war dieser Effekt aufgehoben. Ähnliche Effekte zeigten sich auch bei Aufteilung der Kontrollgruppe nach dem Alter in eine jüngere und ältere Gruppe. Die älteren (jüngeren) Probanden zeigten Effekte wie die Depressiven (gesunden Kontrollen). Somit konnte gezeigt werden, daß die Nahinfrarot-Spektroskopie ein Mittel ist, mit dem beim erwachsenen Menschen in nahezu Echtzeit Änderungen von Hirnaktivitäten gemessen werden können. Darüber hinaus zeigten sich Unterschiede in der Funktion des präfrontalen Kortex zwischen Patienten und gesunden Kontrollen einerseits und älteren und jüngeren Probanden andererseits.

Two age- and gender-matched groups of 30 probands were assessed by a four channel NIRS apparatus. One group of healthy probands (control group) were compared to patients of the University Hospital of Psychiatry and Psychotherapy of Tübingen with the ICD-10 diagnosis of a depressive disorder. At four positions of the prefrontal cortex changes of the concentration of oxy- and deoxyhaemoglobin and the oxidative state of cytochrome-oxidase aa3 were measured by the means of NIRS during four cognitive tasks (one calculating task and three mirror drawing tasks). It was assessed whether there were time dependent changes of the concentrations of both haemoglobins and the oxidative state of the cytochrome oxidase and if there were hemispheric specific differences between the groups. There were no hemispheric differences between the groups but there were differences in the dynamic changes of the chromophore concentrations. The control group showed decreasing changes of the concentration of the chromophores from task to task. This effect was smaller in the patient’s group. That was interpreted as an implicite learning effect. The concentration of oxyhaemoglobin increased slower at the beginning of each cognitive task in the depressive group than in the healthy group. There were negative correlations of the cognitive performance with the increase of the circulation of blood in the healthy group. In the patient group this effect was not visible or even reversed. Similar effects could be revealed after splitting the control group into a younger and an older group. The older ones showed effects similar to the depressive patients. Therefore NIRS could be revealed as an adequate method to show cortical responsivity in almost real time in the adult. Furthermore there were differences in the function of the prefrontal cortex between patients with depressive syndrome and healthy persons on one hand and between older and younger healthy persons on the other hand.