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Neurophysiologische Abweichungen bei der adoleszenten Depression: Identifikation von State- und Trait-Biomarkern
Neurophysiologische Abweichungen bei der adoleszenten Depression: Identifikation von State- und Trait-Biomarkern
Die Depression ist eine schwerwiegende psychiatrische Erkrankung, die ihren Beginn häufig im Kindes- und Jugendalter hat. Die Erkrankung weist eine sehr hohe Rückfallrate auf und hat gravierende Folgen für die Betroffenen und die Gesellschaft. Im Zusammenhang mit einer Verbesserung der Therapiemöglichkeiten und der Diagnostik wird häufig die Relevanz biologischer Marker diskutiert. Während State-Marker nur während einer akuten Krankheitsphase zu beobachten sind und ergänzend zur Diagnostik sowie als objektives Maß der Remission eingesetzt werden könnten, sind Trait-Marker stabil und somit auch vor und nach der Erkrankung zu beobachten. Trait-Marker könnten somit zusätzlich zu anderen bekannten Risikofaktoren für die Identifikation von Jugendlichen mit einem erhöhten Risiko für eine Depression eingesetzt werden. Im Vergleich zu einer Reihe anderer Biomarker wie z.B. metabolischer und endokriner Parameter, weisen elektroenzephalographische Biomarker diverse Vorteile auf, da die EEG (Elektroenzephalographie)-Methode bereits etabliert und auch vergleichsweise kostengünstig ist. Daher ist das übergreifende Ziel der vorliegenden Dissertation, zur Identifikation elektroenzephalographischer Biomarker der adoleszenten Depression beizutragen und zu bestimmen, ob es sich bei den Biomarkern um Trait-oder State-Merkmale handelt. Hierfür wurden in zwei Studien gesunde Jugendliche, Jugendliche mit einer akuten Depression und Jugendliche mit einer remittierten Depression eingeschlossen. In Studie 1 wurden ereigniskorrelierte Potenziale (EKPs) der auditiven selektiven Aufmerksamkeit und in Studie 2 die frontale EEG-Alphaasymmetrie als Biomarker untersucht. In Studie 1 wurden die EKPs N100, P200, N200 und P300 während eines auditiven Oddball-Paradigmas aufgezeichnet. Jugendliche mit einer akuten und einer remittierten Depression wiesen dabei eine geringere N200-Amplitude als die gesunden Jugendlichen auf, was auf Defizite im automatisierten Abgleich zwischen der internalen Repräsentation eines Stimulus und dem präsentierten Stimulus hindeutet. Die verringerte N200-Amplitude scheint somit ein Trait-Merkmal der adoleszenten Depression zu sein. In Studie 2 wurde die frontale EEG-Alphaasymmetrie in einer Ruhebedingung untersucht. Hierbei zeigten sich keine Unterschiede zwischen gesunden, akut depressiven und remittierten Jugendlichen. Lediglich depressive Jugendliche mit einer komorbiden Angststörung zeigten eine erhöhte relative rechtsfrontale Aktivierung im Vergleich zu gesunden Jugendlichen. Daher scheint die frontale EEG-Alphaasymmetrie nicht als Marker für die adoleszente Depression ohne komorbide Angststörung geeignet zu sein. Zusammenfassend deuten die Ergebnisse darauf hin, dass eine verringerte N200-Amplitude einen Trait-Marker der adoleszenten Depression darstellt. In zukünftigen Längsschnittstudien sollte überprüft werden, ob dieser Trait-Marker begleitend zu anderen Indikatoren dazu eingesetzt werden könnte, Jugendliche mit einem erhöhten Erkrankungsrisiko zu identifizieren. Entsprechende Ansätze könnten sich auf längere Sicht als hilfreich erweisen, um präventive Maßnahmen möglichst frühzeitig einzuleiten., Major depression is a severe psychiatric disorder, often beginning in childhood and adolescence. The illness has a high relapse rate and results in serious consequences for the affected person and society. Biological markers are often discussed in the context of improving therapeutic treatment and diagnostics of depression. State-markers only persist during acute phases of the disorder and could be applied as an additional diagnostic tool and an objective measure for remission. By contrast, trait-markers are stable and are therefore observable before, during and after acute phases of the illness. Along with other indicators, trait-markers could thus be applied to identify adolescents with a heightened risk for depression. In comparison to other biomarkers currently under investigation (such as epigenetic biomarkers), electroencephalographic markers demonstrate a variety of advantages, including the fact that they are well-established and relatively inexpensive. Thus, the overall aim of this dissertation thesis is to identify electroencephalographic biomarkers in adolescent major depression and to determine whether these biomarkers depict state- or trait-markers of the disorder. In two studies, healthy adolescents, adolescents with acute major depression and adolescents with major depression in remission were included. In study 1, event-related potentials (EPRs) of auditory selective attention were recorded; in study 2, frontal EEG alpha asymmetry during resting state was assessed as a potential biomarker. In study 1, the ERPs N100, P200, N200 and P300 were elicited in an auditory oddball-paradigm. Adolescents with acute and remitted major depression demonstrated a reduced N200-amplitude compared to healthy adolescents, which can be interpreted as a difficulty to automatically match the internal representation of a stimulus and an externally presented stimulus. Thus, the abnormal N200- amplitude seems to be a trait-marker of adolescent depression. In study 2, frontal EEG alpha asymmetry was assessed during resting state. No differences emerged between adolescents with acute and remitted major depression and healthy adolescents. Only adolescents with major depression and a comorbid anxiety disorder demonstrated a relative right-frontal activity compared to healthy adolescents. Thus, frontal EEG alpha asymmetry does not seem to represent a trait-marker for adolescent depression when not comorbid with anxiety disorder. In summary, the data suggests that a reduced N200-amplitude might represent a trait-marker of adolescent depression. Future longitudinal studies have to examine whether this trait-marker can be applied to identify adolescents with a heightened risk for major depression. In the long run, these approaches could be helpful to initiate preventive measures at an early point of time.
major depression, adolescence, event-related potentials (ERPs), biomarker, frontal alpha asymmetry
Feldmann, Lisa
2020
German
Universitätsbibliothek der Ludwig-Maximilians-Universität München
Feldmann, Lisa (2020): Neurophysiologische Abweichungen bei der adoleszenten Depression: Identifikation von State- und Trait-Biomarkern. Dissertation, LMU München: Faculty of Medicine
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Abstract

Die Depression ist eine schwerwiegende psychiatrische Erkrankung, die ihren Beginn häufig im Kindes- und Jugendalter hat. Die Erkrankung weist eine sehr hohe Rückfallrate auf und hat gravierende Folgen für die Betroffenen und die Gesellschaft. Im Zusammenhang mit einer Verbesserung der Therapiemöglichkeiten und der Diagnostik wird häufig die Relevanz biologischer Marker diskutiert. Während State-Marker nur während einer akuten Krankheitsphase zu beobachten sind und ergänzend zur Diagnostik sowie als objektives Maß der Remission eingesetzt werden könnten, sind Trait-Marker stabil und somit auch vor und nach der Erkrankung zu beobachten. Trait-Marker könnten somit zusätzlich zu anderen bekannten Risikofaktoren für die Identifikation von Jugendlichen mit einem erhöhten Risiko für eine Depression eingesetzt werden. Im Vergleich zu einer Reihe anderer Biomarker wie z.B. metabolischer und endokriner Parameter, weisen elektroenzephalographische Biomarker diverse Vorteile auf, da die EEG (Elektroenzephalographie)-Methode bereits etabliert und auch vergleichsweise kostengünstig ist. Daher ist das übergreifende Ziel der vorliegenden Dissertation, zur Identifikation elektroenzephalographischer Biomarker der adoleszenten Depression beizutragen und zu bestimmen, ob es sich bei den Biomarkern um Trait-oder State-Merkmale handelt. Hierfür wurden in zwei Studien gesunde Jugendliche, Jugendliche mit einer akuten Depression und Jugendliche mit einer remittierten Depression eingeschlossen. In Studie 1 wurden ereigniskorrelierte Potenziale (EKPs) der auditiven selektiven Aufmerksamkeit und in Studie 2 die frontale EEG-Alphaasymmetrie als Biomarker untersucht. In Studie 1 wurden die EKPs N100, P200, N200 und P300 während eines auditiven Oddball-Paradigmas aufgezeichnet. Jugendliche mit einer akuten und einer remittierten Depression wiesen dabei eine geringere N200-Amplitude als die gesunden Jugendlichen auf, was auf Defizite im automatisierten Abgleich zwischen der internalen Repräsentation eines Stimulus und dem präsentierten Stimulus hindeutet. Die verringerte N200-Amplitude scheint somit ein Trait-Merkmal der adoleszenten Depression zu sein. In Studie 2 wurde die frontale EEG-Alphaasymmetrie in einer Ruhebedingung untersucht. Hierbei zeigten sich keine Unterschiede zwischen gesunden, akut depressiven und remittierten Jugendlichen. Lediglich depressive Jugendliche mit einer komorbiden Angststörung zeigten eine erhöhte relative rechtsfrontale Aktivierung im Vergleich zu gesunden Jugendlichen. Daher scheint die frontale EEG-Alphaasymmetrie nicht als Marker für die adoleszente Depression ohne komorbide Angststörung geeignet zu sein. Zusammenfassend deuten die Ergebnisse darauf hin, dass eine verringerte N200-Amplitude einen Trait-Marker der adoleszenten Depression darstellt. In zukünftigen Längsschnittstudien sollte überprüft werden, ob dieser Trait-Marker begleitend zu anderen Indikatoren dazu eingesetzt werden könnte, Jugendliche mit einem erhöhten Erkrankungsrisiko zu identifizieren. Entsprechende Ansätze könnten sich auf längere Sicht als hilfreich erweisen, um präventive Maßnahmen möglichst frühzeitig einzuleiten.

Abstract

Major depression is a severe psychiatric disorder, often beginning in childhood and adolescence. The illness has a high relapse rate and results in serious consequences for the affected person and society. Biological markers are often discussed in the context of improving therapeutic treatment and diagnostics of depression. State-markers only persist during acute phases of the disorder and could be applied as an additional diagnostic tool and an objective measure for remission. By contrast, trait-markers are stable and are therefore observable before, during and after acute phases of the illness. Along with other indicators, trait-markers could thus be applied to identify adolescents with a heightened risk for depression. In comparison to other biomarkers currently under investigation (such as epigenetic biomarkers), electroencephalographic markers demonstrate a variety of advantages, including the fact that they are well-established and relatively inexpensive. Thus, the overall aim of this dissertation thesis is to identify electroencephalographic biomarkers in adolescent major depression and to determine whether these biomarkers depict state- or trait-markers of the disorder. In two studies, healthy adolescents, adolescents with acute major depression and adolescents with major depression in remission were included. In study 1, event-related potentials (EPRs) of auditory selective attention were recorded; in study 2, frontal EEG alpha asymmetry during resting state was assessed as a potential biomarker. In study 1, the ERPs N100, P200, N200 and P300 were elicited in an auditory oddball-paradigm. Adolescents with acute and remitted major depression demonstrated a reduced N200-amplitude compared to healthy adolescents, which can be interpreted as a difficulty to automatically match the internal representation of a stimulus and an externally presented stimulus. Thus, the abnormal N200- amplitude seems to be a trait-marker of adolescent depression. In study 2, frontal EEG alpha asymmetry was assessed during resting state. No differences emerged between adolescents with acute and remitted major depression and healthy adolescents. Only adolescents with major depression and a comorbid anxiety disorder demonstrated a relative right-frontal activity compared to healthy adolescents. Thus, frontal EEG alpha asymmetry does not seem to represent a trait-marker for adolescent depression when not comorbid with anxiety disorder. In summary, the data suggests that a reduced N200-amplitude might represent a trait-marker of adolescent depression. Future longitudinal studies have to examine whether this trait-marker can be applied to identify adolescents with a heightened risk for major depression. In the long run, these approaches could be helpful to initiate preventive measures at an early point of time.