Beispiele für die Projektion von Substanzwirkungen typischer Psychopharmaka auf eine elektrophysiologische Meßebene

Summary

A long existing hypothesis, i.e. that the EEG effects, in lead O₂A₂, of typical psychotropic drugs are substance class specific, when given as single oral dosages to healthy volunteeres, is discussed. Using the technique of pharmacoelec-troencephalography, five typical representatives of neuroleptics, anxiolytics, antidepressives, psychostimulants (Fig. 2) as well as placebo were investigated in 75 volunteers, each receiving one respresentative of each substance class in a double blind 5-fach change over latin square design (Fig. 3).

A five minute EEG record for lead O₂A₂ was obtained pre, 1 h and 3 hrs post drug intake unter RR (Relaxed Recording) conditions. Typical samples of the EEG records are shown in Figs. 4-7. Parametrisation was done using power spectrum analysis. Then 3 × 7 target variables were formed - six relative power values in predetermined frequency bands and the total power between 1.5 and 30.0 Hz for 3 occasions of measurement (Fig. 4-7).

Using a (five-group) linear discriminant analysis the substance effects on the EEG were transformed into 5 probability measures for the five substance classes (Fig. 4-7).

The present paper should provide a demonstration of some typical examples, using single subjects, of the projection of substance effects onto an electrophysiological level using a vector of 21 components (7 target variables for 3 occasions of measurement) as can be seen from Table 1. Furthermore, the transformation into probability measures of the five substance classes are shown in Table 2. Table 3 shows five examples of projections of substance effects, which do not fit into the classifications to which they belong.

An attempt is made to explain, whether single target variables from the power spectrum can contribute differently to the discrimination between single substances of different substance classes. Within the accepted system of 4 psychotropic drug classes, the following variables seem to be of importance:

a) The benzodiazepine anxiolytics show a marked increase in β^F ₁ (12.0-18.0 Hz) power and activity and, related to sedation, an increase in δ^F-power and a decrease in α-power;

b) The psychostimulants of the amphetamine type show an increase in total power and α-power, an increase in the power of the frequency ranges near to the Of-band (slow β, fast ϑ). and a decrease in δ^F (1.5-5.5 Hz)-power, when δ^F-power is high in the pre-values, indicating a stabilization in vigilance;

c) The neuroleptics show a marked increase in ϑ^F(5.5- 8.5 Hz)-power, some increase in the δ^F- and a decrease in the β^F ₁-and β^F ₃-power;

d) Tricyclic antidepressants show an interaction between δ^F-, ϑ^F-, α- and β-power, in the sense of a dissociative shift in vigilance.

Zusammenfassung

Seit Jahren besteht die Hypothese, daß sich EEG-Wirkungen typischer Psychopharmaka nach einmaliger oraler Applikation in einer klinisch-pharmakologischen Prüfungsanordnung und unter Anwendung der Technik der Pharmako-Elektroenzephalographie substanzklassenspezifisch darstellen lassen. Auf dieser Basis wurden je 5 typische Vertreter der Klassen: Neuroleptika, Anxiolytika, Antidepressiva und Psychostimulantia sowie fünfmal Plazebo untersucht. Es wurden jeweils fünf Minuten vor, sowie eine und drei Stunden nach einer einmaligen oralen Applikation in der Ableitung O₂A₂ aufgezeichnet, mit Hilfe der Power-Spektral-Analyse parametrisiert und in 3 mal 7 Zielvariabeln, 6 relative Poweranteile in vorgegebenen Frequenzbändern und die absolute Power im Bereich 1,5-30,0 Hz für drei Meßzeitpunkte transformiert.

Mit Hilfe einer (fünf-Gruppen) linearen Diskriminanzanalyse wurden die Substanzwirkungen durch Zuordnungswahrscheinlichkeiten zu fünf Substanzklassen dargestellt.

In der vorliegenden Arbeit werden einige typische Beispiele einzelner Probanden für die Projektion von Substanzwirkungen auf eine elektrophysiologische Meßebene anhand eines Vektorsaus 21 Komponenten (7 Zielvariablen aus den Powerspektren für 3 Meßzeiten) und durch Zuordnungswahrscheinlichkeiten zu fünf Substanzklassen dargestellt. Es wird untersucht ob einzelne Zielvariablen aus dem Prowerspektrum in besonderer Weise zur Diskriminierung zwischen Substanzvertretern verschiedener Klassen beitragen können. Innerhalb des vorgegebenen Systems von 4 Psychopharmakaklassen scheint für die Identifizierung der Benzodiazepin-Anxiolytika eine Zunahme der absoluten und relativen Power im Frequenzband β^F ₁ (12,0- 18,0 Hz) von besonderer Bedeutung zu sein; für die Psychostimulantia die Zunahme der Gesamtpower, eine Abnahme der δ^F (1,5-5,5 Hz)-power, wenn diese in den Ausgangswerten hoch ist, eine Zunahme der α-Power und der Power in den Frequenzen um den α-Bereich (schnelle ϑ- und langsame β-Wellen), im Sinne einer Vigilanzstabilisierung; für die Neuroleptika eine Zunahme der absoluten und relativen Power im ϑ^F-Band (5,5-8,5 Hz); für die Antidepressiva ein Wechselspiel zwischen δ^F, ϑ^F, dem gesamten α-Bereich und β^F ₂ im Sinne einer dissoziativen Vigilanzverschiebung.

Key Words:

Psychotropic drugs - Normal awake volunteers - Pharmacoelectroencephalography - Discriminant function analysis - Multivariate analysis of variance