Scalp Distribution of Slow Cortical Potentials in Schizophrenic Patients

Abstract

Surface-negative slow cortical potentials (SPs) indicate increased excitability of the underlying cortical networks. Deviant patterns of SPs in schizophrenic patients may reveal in atypical regulation of cortical excitability. This hypothesis was examined by comparing SP-scalp distribution between patients with a chronic schizophrenic disorder and matched control Ss using reaction time paradigms. In study 1 (12 Ss / group) a CNV was evoked during a 3-s visual S1, while the parallel presentation of clicks at various time intervals should "probe" the brain state during the CNV. The CNV showed a frontal predominance in patients compared to a centroparietal maximum in controls, suggesting an atypical spatio-temporal regulation of SPs in patients. Similar modulation of probe-evoked responses parallel to the CNV in both groups indicated the functional significance of SPs to be similar in schizophrenics and controls. In study II (17 Ss / group) association between a visual S1 and a lateralised tactile S2 allowed fast responses with the respective hand. This association could be formed in one trial series, while the side of tactile stimulation was unpredictable in another. Feedback of response adequacy was provided 1.5 s after S2. Groups did not differ in mean CNV-amplitudes or -lateralisation. On the other hand, patients developed a pronounced, broadly distributed feedback-preceding negativity (FNP) on all trials, while controls exhibited a right-hemisperic FPN only, when the side of S2 was unpredictable and feedback became salient.

Zusammenfassung

Langsame Hirnpotentiale (LP) reflektieren die Erregbarkeit in neuronalen Netzwerken; die für sehizophrene Patienten oft berichteten abweichenden LP-Muster könnten daher auf atypische raumzeitliche Regulation der LP hinweisen. Zur Klärung dieser Frage wurde in zwei Studien die LP-Verteilung in Reaktionszeitanordnungen zwischen Patienten mit einer chronisch schizophrenen Störung und parallelisierten gesunden Probanden verglichen. In Studie 1 (12 Pbn/Gruppe) wurde eine CNV während eines 3-s visuellen S1 induziert, während parallel dargebotene akustische Testreize der Prüfung der ,,funktionalen" Bedeutung der CNV dienten. Während Kontrollpersonen eine bei visuellem S1 zu erwarten de posteriore Dominanz der CNV aufwiesen, erreichte die CNV bei Patienten ein frontales Maximum. Eine in beiden Gruppen vergleichbare Modulation der testreizevozierten Reaktionen läßt darauf schließen, daß zwar die raumzeitliche Generierung der LP, nicht aber deren funktionale Bedeutung bei schizophrenen Patienten atypisch ausfällt. In Studie 2 (17 Pbn/Gruppe) war die Assoziation zwischen einem visuellen S1 und lateralisierter taktiler Stimulation einer Hand (S2) Voraussetzung für schnelle motorische Reaktion. In einer 2. Phase sagte der S1 nicht voraus, welche Hand stimuliert wurde. Rückmeldung über richtige und schnelle Reaktion erfolgte 1,5 s nach dem S2. Während die CNV in beiden Gruppen die erwartete lateralisierte Verteilung und vergleichbare Amplituden zeigte, entwickelten Patienten vor der Rückmeldung in allen Durchgängen eine ausgeprägte, fronto-zentrale Negatvierung; diese zeigte sich bei Kontrollpersonen über der rechten Hemisphäre nur nach unvorhersehbarer S2-Stimulation, also nach relevanter Rückmeldung. Beide Studien sprechen gegen die Annahme unspezifisch reduzierter LP bei schizophrenen Patienten, sondern betonen die Notwendigkeit, aufgabenspezifische Verteilungen der LP stärker zu berücksichtigen.