Aspects topographiques des potentiels evoques visuels et auditifs chez des schizophrenes

Rev. E.E.G. Neurophysiol. clin., 17 (1987) 271-277

271

© Elsevier, Paris

Article original A S P E C T S T O P O G R A P H I Q U E S DES P O T E N T I E L S E V O Q U E S V I S U E L S E T A U D I T I F S CHEZ

DES

SCHIZOPHRENES

S. L A U R I A N , J . M . G A I L L A R D , L. O R O S et J. S C H O P F Clinique psychiatrique universitaire de Lausanne, H6pital de Cery, 1008 Prilly, Suisse (Re~u le 2-1-1987; acceptd le 3-6-1987)

R6sum6 - Les potentiels 6voqu6s par des stimuli visuels et auditifs non verbaux et non cognitifs en pr6sentation bilat6rale ont 6t6 6tudi6s chez 15 schizophr6nes sans m6dication et chez 15 sujets normaux. Plusieurs anomalies des composantes exog6nes des PEV et PEA ont 6t6 mises en 6vidence chez les patients par rapport aux t6moins, indiquant un fonctionnement c6r6bral anormal. Ainsi, les schizophrbnes pr6sentent: 1. une diff6rence interh6misph6rique de la latence de l'onde P100 des PEV en occipitale significativement plus petite; 2. une diminution ou absence de la pr6dominance de l'onde P2 des PEA en centrale gauche; 3. une similitude r6duite des courbes enregistr6es sur des d6rivations sym6triques aussi bien pour les PEV que pour les PEA. Ces r6sultats sugg&ent une moindre sp6cialisation h6misph6rique et une synchronisation interh6misph6rique chez les schizophrbnes. potentiels ~voqu~s/schizophr~nie Summary - Visual and auditory GPs in schizophrenics: topographic aspects. The EPs to bilaterally presented nonverbal and non-cognitive visual and auditory stimuli were studied in 15 schizophrenics and 15 normal subjects. Many anomalies o f exogenous components o f VEPs and AEPs were observed in schizophrenics in comparison with control subjects, pointing to an abnormal cerebral functioning. So, the patients presented: (1) a less interhemispheric difference in latency o f PIO0 component o f VEPs over the occipital area; (2) a decrease or a lack o f left hemispheric predominance o f P2 component o f AEPs over the central area; (3) a lower interhemispheric waveform similarity both for VEPs and AEPs. These results suggest a lower hemispheric specialization and interhemispheric synchronization o f EPs in schizophrenics.

evoked potentials~schizophrenia

Introduction

r a n t u n e d y s f o n c t i o n de cet h6misphbre. Saitoh et al. (1983) arrivent ~ la m~me

I1 est g6n6ralement admis que les schizophr~nes pr6sentent des a n o m a l i e s de l'activit6 61ectrique c6r6brale qui se m a n i f e s t e n t p a r t i c u l i 6 r e m e n t par u n e d y s f o n c t i o n de l'h6misph~re gauche e t / o u u n e p e r t u r b a t i o n des relations interh6misph6riques. Shagass et al. (1979) o n t observ6 u n e stabilit6 i n t r a - i n d i v i d u e l l e r6duite des P E V et P E A (entre 15 et 100 msec) sur l'h6misph~re gauche chez les schizophr~nes, sugg6-

c o n c l u s i o n , en m e t t a n t en 6vidence chez des schizophr6nes u n e a m p l i t u d e plus faible de l ' o n d e N100 en T3 q u ' e n T4, /t la stimulat i o n de l'oreille droite. U n e 6tude ult6rieure de Shagass et al. (1983) a mis en 6vidence l'existence de facteurs h6misph6riques p o u r les P E V mais pas p o u r les P E A . U n e absence de la p r 6 d o m i n a n c e controlat6rale de l ' o n d e N120 en s t i m u l a t i o n m o n o a u r a l e a 6t6 r e m a r q u 6 e par C o n n o l l y e t al. (1983),

272

S. L A U R I A N et al.

tandis que Jutai et al (1984) ont obtenu des patterns a n o r m a u x d'activation h6misph6rique lors d'une stimulation visuelle. Notre 6tude a pour but d'6tudier les relations inter- et intrah6misph6riques, ainsi que les variations topographiques des P E A et des PEV chez les schizophr6nes. Nous avons limit6 cette recherche ~t l'6tude des composantes exog6nes des potentiels 6voqu6s par des stimuli visuels et auditifs non verbaux et non cognitifs en pr6sentation bilat6rale.

M6thodologie Ce travail porte sur 15 patients souffrant d'une schizophr6nie (5 de type d6sorganis6, 3 de type mixte, 5 de type paranoide et 2 de type r6siduel) selon les crit6res diagnostiques de Spitzer et al. (1978), sans m6dication depuis au moins 2 semaines et ne pr6sentant pas de symptomatologie neurologique dans leurs ant6c6dents. Ils 6taient ~g6s de 22 h 39 ans (moyenne: 28 ans), le d6but de la maladie se situant entre 1 et 14 ans (moyenne: 5 ans) avant l'enregistrement. Le groupe de contr61e est constitu6 de 15 sujets n o r m a u x appari6s en fonction de l'~ge et du sexe. L ' a c t i v i t 6 61ectrique c6r6brale a 6t6 recueillie sur le scalp h partir de 3 paires d'61ectrodes (F3 et F4, C3 et C4, O1 et 0 2 ) avec les oreilles interconnect6es c o m m e r6f6rence, une d6rivation E O G 6tant utilis6e pour le contrfle des mouvements oculaires. Le traitement des donn6es a 6t6 effectu6 avec un ordinateur Nicolet Med-80. Apr~s digitalisation des signaux ~t 500 Hz et rejet a u t o m a t i q u e des a r t e f a c t s p a r n i v e a u ( + 8 5 / z V sur les canaux EEG, + 170 tzV sur le canal EOG), 64 r6ponses aux stimuli auditifs et 256 r6ponses aux stimuli visuels ont 6t6 moyenn6es.

Les stimuli auditifs 6taient des sons de 1 000 Hz et 70 dB n H L , pr6sent6s h des intervalles r6guliers de 2 sec simultan6ment aux deux oreilles, par 6couteurs, les yeux ferm6s. Les stimuli visuels 6taient des inversions de damier, en pr6sentation binoculaire r6guli~re ~t 3 cps. On a mesur6 les latences des principales composantes des PE (P100 pour les PEV, N1 et P2 pour les PEA), ainsi que leurs amplitudes par rapport h une ligne de base pr6stimulus de 100 msec. Les relations interh6misph6riques ont ~t6 ~valu6es par les diff6rences droite-gauche en latence et amplitude, ainsi que par le coefficient de corr61ation entre les valeurs successives des points constituant les courbes enregistr6es sur des d6rivations sym6triques, qui repr6sente une mesure de leur similitude ind6pendante de l'amplitude. Quelquefois, il n ' a pas 6t6 possible de d6terminer de fa~on univoque la position exacte des pics, ce qui nous a amen6s ~t 61iminer certains sujets lors du calcul des moyennes de groupe; par cons6quent, le n est parfois inf6rieur /t 15. P o u r l'6valuation statistique des r6sultats, nous avons utilis6 le test U de MannWhitney, pour valider les diff6rences entre les groupes, et le test de Wilcoxon pour valider les diff6rences interh6misph6riques dans le cadre du m~me groupe (Siegel, 1956).

R~sultats Les sujets n o r m a u x pr6sentent une latence de l'onde P100 des PEV plus courte en O1 qu'en 0 2 (Tableau I). Les schizophrbnes ont montr6 une latence un peu plus longue que les t6moins en O 1 et la diff6rence interh6misph6rique est significativement plus importante chez les normaux que chez les patients.

POTENTIELS EVOQUES E T SCHIZOPHRENIE T a b l e a u I. Potentiels 6voqu6s visuels.

En ce qui concerne les PEA, la latence de l'onde N1 est plus courte sur l'h6misph6re gauche, les diff6rences 6tant statistiquement significatives dans les deux groupes en frontale (Tableau II). L'onde P2 pr6sente une latence plus courte sur l'h6misph~re gauche en r6gion centrale chez les normaux, tandis que, chez les patients, les diff6rences interh6misph6riques ne sont pas significatives (Tableau III). Quant aux amplitudes, on n'observe pas d'effet h6misph6rique en r6gion frontale

Latences de l'onde P100 (moyennes et 6carts types)

Visual evoked potentials. Latencies o f PIO0 wave (means and sd) Latence (msec) D~rivation

T~moins

Patients

T~moins vs patients

02 O1 O2-O1

109,2 (4,2) 103,1 (4,6) P<0,05

108,5 (6,8) 106,9 (5,1) n.s.

n.s. 0,05
273

T a b l e a u II. Potentiels 6voqu~s auditifs. Latences et amplitudes de l'onde N1 (moyennes et 6carts types).

Auditory evoked potentials. Latencies and amplitudes o f N1 wave (means and sd). Latenee (ms) D~rivation

F4 F3 F 4 - F3 C4 C3 C4 - C3

T~moins

92,8 (9,1) 88,6 (9,2) P < 0,05 92,1 (9,5) 90,1 (10) n.s.

Patients

86,8 (8,6) 84,1 (7,7) P < 0,05 88,3 (11,9) 86,1 (10) n.s.

Amplitude OzV) Tdmoins

Tdmoins

Patients

T~moins

VS

VS

patients

patients

n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s.

7,39 (2,33) 7,04 (2,42) n.s. 7,62 (2,25) 8,07 (2,30) P < 0,05

5,05 (2,23) 5,22 (2,10) n.s. 5,01 (1,91) 6,06 (2,58) P < 0,05

P<0,05 0,05
T a b l e a u IlL Potentiels 6voqu6s auditifs. Latences et amplitudes de l'onde P2 (moyennes et 6carts types).

Auditory evoked potentials. Latencies and amplitudes o f P2 wave (means and sd). Latenee (ms) D~rivation

F4 F3 F4-F3 C4 C3 C4 - C3

T~moins

163,8 (18,5) 157,8 (11,0) n.s. 166,2 (16,1) 162,7 (12,6) P < 0,05

Patients

173,9 (22,6) 175,2 (21,9) n.s. 176,9 (23,1) 171,9 (25,7) n.s.

Amplitude (tzV) Tdmoins

T~moins

Patients

T~moins

VS

VS

patients

patients

n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s.

6,63 (3,01) 6,94 (2,66) n.s. 6,68 (2,44) 7,84 (2,49) P < 0,05

4,09 (2,18) 4,20 (2,02) n.s. 3,96 (1,83) 4,19 (1,65) n.s.

P<0,05 P<0,05 n.s. P<0,05 P<0,05 P < 0,05

S. L A U R I A N

274

(Tableaux II et III); par contre, l'amplitude de l'onde N1 est plus grande en C3 qu'en C4 aussi bien chez les sujets normaux que chez les schizophr6nes, de m~me que celle de l'onde P2 chez les t6moins, mais pas chez les patients (diff6rence intergroupes significative). L'amplitude des ondes N1 et P2 est plus faible chez les schizophr6nes que chez les sujets de contr61e sur les r6gions 6tudi6es, les diff6rences intergroupes 6tant statistiquement significatives, ~. l'exception de l'onde N1 sur l'h6misph6re gauche, qui est ~ la limite de la signification. Les diff6rences interh6misph6riques des param6tres des PE montrent doric une pr6dominance de l'onde N1 sur l'h6misphbre gauche (latence plus courte en F3, amplitude plus grande en C3) darts les deux groupes. L'onde P2 pr6sente & la fois une latence plus courte et une amplitude plus grande en C3 qu'en C4 chez les sujets de

c

o

PEV

i .00

et al. contr61e; aucun effet h6misph6rique de l'onde P2 n'est visible chez les schizophr6nes. Aucune des diff6rences intrah6misph6riques des param6tres des PEA n'est statistiquement significative. Les coefficients de corr61ation entre les courbes enregistr6es sur des d6rivations sym6triques (Fig. 1) pr6sentent r6guli6rement des valeurs plus faibles chez les patients par rapport aux sujets de contr61e, les diff6rences intergroupes 6tant statistiquement significatives en frontale et centrale pour les PEA, et en frontale seulement pour les PEV.

Discussion

Plusieurs anomalies des composantes exog~nes des PEV et P E A ont 6t6 raises en 6vi-

(n=iS)

PEA

(n='l 4)

"~ o.~B ilJ

c

0.92

~

o.gB

o o

1

"- 0.84 ,4-

g

/

0.80

F

C

F

C

F=Frontale D ~]

~moins Schizophr@nes

C=Centrale O=Occipitale

Fig. 1. Coefficients de corr61ation des courbes des

Correlation coefficients o f visual and auditory evoked

potentiels 6voqu6s visuels et auditifs enregistr6es sur

potentials waveforms recorded on symmetrical leads.

des d6rivations sym6triques. * = P < 0 , 0 5 .

*=P
POTENTIELS EVOQUES E T SCHIZOPHRENIE

dence chez les schizophr6nes par rapport aux t6moins, indiquant un fonctionnement c6r6bral anormal. Une amplitude plus faible des PEA, telle qu'on l'a observ6e chez nos patients, est une observation constante dans les recherches sur les PE chez les schizophrbnes (Saletu et al., 1971; Shagass et al., 1977; Lifshitz et al., 1979; Roth et al., 1979). Cette diminution d'amplitude chez ces patients pourrait ~tre le r6sultat d ' u n e moindre r6activit6 e t / o u d'une plus grande variabilit6 des r6ponses aux stimuli sensoriels. On admet g6n6ralement que dans le systbme auditif la projection principale se fait sur le cortex temporal controlat6ral l'oreiUe stimul6e, mais avec une projection secondaire sur le cortex temporal ipsilat6ral. La plupart des 6tudes portant sur la lat6ralisation des PEA, en utilisant une stimulation monoaurale, confirment la pr6dominance de l'effet controlat6ral (latence plus courte, ou amplitude plus grande, ou les deux mesures ~ la fois), la direction 6tant d6termin6e par la nature des stimuli et/ou de la tgche (Ruhm, 1971; Taub et al., 1976; Mononen et Seitz, 1977; Tanguay et al., 1977; Wolpaw et Penry, 1977; McCallum et Curry, 1979; Peronnet et Giard, 1980). La stimulation binaurale a 6t6 utilis6e plus rarement dans les 6tudes sur la lat6ralisation des P E A ; Andreassi el al. (1975), avec des stimuli binauraux constitu6s par des boufo f6es de bruit blanc, ont observ6 une amplitude plus grande des r6ponses en C4 qu'en C3. Les r6sultats de notre 6tude ont mis en 6vidence, aussi bien chez les t6moins que chez les patients, une pr6dominance des r~ponses sur l'h6misph~re gauche pour l'onde N1 (latence plus courte en F3, amplitude plus grande en C3). Par contre, l'onde P2 ne montre aucun effet h6misph6rique

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chez les schizophr6nes, tandis que chez les sujets de contr61e on observe une nette prddominance de cette composante sur I'h6misph6re gauche en centrale (~ la fois une latence plus courte et une amplitude plus grande en C3 queen C4). Ainsi, les schizophr6nes semblent pr6senter un ddfaut de lat6ralisation de la composante P2 dans la r6gion centrale, ce qui pourrait ~tre la cons6quence d'une dysfonction de l'h6misph6re gauche et/ou d'une alt6ration des relations interh6misph~riques. La discordance entre ces r6sultats et ceux d'Andreassi et al. (1975) pourrait ~tre due la dissemblance des stimuli utilis6s dans les deux 6tudes. A c e propos, il est int6ressant de mentionner une investigation de Roth et al. (1980) sur les PEA chez les schizophrbnes. Ces auteurs ont observ6 que plusieurs composantes des PEA sont diff6rentes chez les patients et chez les t6moins; ainsi, dans certaines conditions, l'amplitude des 0ndes N1 et P2 6tait plus faible chez les schizophrbnes, lls d6montrent aussi que la sensibilit6 de ces composantes pour discriminer les schizophr6nes et les t6moins est 6troitement li6e aux conditions dans lesquelles elles sont mises en 6vidence, notamment le type de stimuli et le paradigme exp6rimental. En ce qui concerne les PEV, les patients montrent une tendance ~ un allongement de la latence de l'onde PI00 en occipital gauche par rapport aux t6moins, tandis qu'en occipital droit les latences pr6sentent des valeurs semblables dans les deux groupes. En outre, la diff6rence des latences droitegauche est sensiblement plus marqu6e chez les sujets de contr61e. Cette apparente alt6ration des relations interh6misph6riques chez les schizophr6nes pr6sente une certaine analogie avec les observations susmentionn6es sur l'onde P2 des PEA en centrale. Cette diminution, voire absence de lat6ralisation sugg6re une moindre sp6cialisation

276

S. LA URIAN et al.

h6misph6rique. Wexler et Heninger (1979), en utilisant un test d'6coute dichotique chez des schizophr6nes et des d6pressifs, ont not6 une diminution de la lat6ralisation avec l'aggravation de l'6tat clinique des patients; une observation semblable a 6t6 rapport6e par Bruder et al. (1981) chez des d6pressifs. La similitude des r6ponses sur des d6rivations sym6triques apparalt r6duite chez les schizophr~nes pour les deux modalit6s sensorielles, ce qui laisse supposer une stabilit6 diff6rente des PE sur les deux h6misph6res e t / o u une synchronisation diminu6e.

Conclusion Ces r6sultats montrent que l'activit6 61ectrique c6r6brale 6voqu6e par des stimuli sensoriels non verbaux et non cognitifs est alt6r6e chez des patients schizophr6nes par rapport aux Sujets normaux. Les relations interh6misph6riques 6tudi6es par les r6ponses aux stimuli bilat6raux visuels et auditifs apparaissent perturb6es, sugg6rant une moindre sp6cialisation h6misph6rique et u n e synchronisation diminu6e. D'autre part, la stimulation bilat6rale s'avbre une approche utile pour l'6tude des effets h6misph6riques et des relations interh6misph6riques dans des conditions d'interaction binoculaire et binaurale.

R6f6rences Andreassi J.L., De Simone J.J., Friend M.A. & Grota P.A. (1975) Hemispheric amplitude asymmetries in the auditory evoked potential with monoaural and binaural stimulation. Physiol. Psychol. 3, 169-171 Bruder G., Sutton S., Berger-Gross P., Quitkin F. & Davies S. (1981) Lateralised auditory processing in depression: dichotic click detection. Psychiatr. Res. 4, 253-266

Connoly J.F., Manchanda R., Gruzelier J.H. & Hirsch S.R. (1983) Auditory event-related potentials in schizophrenic patients. Adv. Biol. Psychiatr. 13, 93-97 Jutai J.W., Gruzelier J.H., Connolly J.F., Manchanda R. & Hirsch S.R. (1984) Schizophrenia and spectral analysis of visual evoked potential. Br. J. Psychiatr. 145, 496-501 Lifshitz K., Susswein S. & Lee K. (1979) Auditory evoked potentials and psychopathology. In: Evoked brain potentials and behavior (Begleiter H. ed), Plenum Press, New York, pp. 419-435 McCallum W.C. & Curry S.H. (1979) Hemisphere differences in event related potentials and CNVs associated with monoaural stimuli and lateralised motor responses. In: Human evoked potentials (Lehmann D. & Callaway E. eds), Plenum Press, New York, pp. 235-250 Mononen L.J. & Seitz M.R. (1977) An AER analaysis of contralateral advantage in the transmission of auditory information. Neuropsychologia 15, 165-173 Peronnet F. & Giard M.H. (1980) Inter-hemispheric and inter-aural differences in the human auditory evoked potential. In: Evoked potentials (C. Barber ed.), MTP Press Ltd, Lancaster, pp. 317-324 Roth W.T., Ford J.M., Pfefferbaum A., Horvath T.B., Doyle C.M. & Kopell B.S. (1979) Event related potential research in psychiatry. In: Human evokedpotentials (Lehman D. & Callaway E. eds), Plenum Press, New York, pp. 331-345 Roth W.T., Horvath T.B., Pfefferbaum A. & Kopell B.S. (1980) Event related potentials in schizophrenics. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 48, 127-139 Ruhm H.R. (1971) Lateral specificity of acousticallyevoked EEG responses: I. Non-verbal, nonmeaningfull stimuli. J. Aud. Res. 11(1), 1-8 Saitoh O., Hiramatsu K.I., Niwa S.I., Kameyama T. & Itoh K. (1983) Abnormal ERP findings in schizophrenics with special regards to dichotic detection tasks. In: Laterality and psychopathology (FlorHenry P. & Gruzelier J. eds), Elsevier Science Publishers, Amsterdam, pp. 379-394 Saletu B., ltil T.M. & Saletu M. (1971) Auditory evoked response, EEG, and thought process in schizophrenics. Amer. J. Psychiatr. 128, 336-344 Shagass C., Straumanis J.J., Roemer R.A. & Amadeo M. (1977) Evoked potentials of schizophrenics in several sensory modalities. Biol. Psychiatr. 12(2), 221-235 Shagass C., Roemer R.A., Straumanis J.J. & Amadeo M. (1979) Evoked potential evidence of lateralised

POTENTIELS EVOQUES E T SCHIZOPHRENIE hemispheric dysfunction in schizophrenia. In: Biological Psychiatry Today (Obiols J., Ballus C., Gonzalez Monclus E. & Pujol J. eds), Elsevier, Amsterdam, pp. 1335-1339 Shagass C., Roemer R.A. & Straumanis J.J. (1983) Evoked potential studies of topographic correlates of psychopathology. In: Laterality and psychopathology (Flor-Henry P. & Gruzelier J. eds), Elsevier Science Publishers, Amsterdam, 397-407 Siegel S. (1956) Nonparametric Statistics for the Behavioral Sciences. McGraw-Hill, New York Spitzer R.L., Endicott J. & Robins E. (1978) Research diagnostic criteria: rationale and reliability. Arch. Gen. Psychiatry 35, 773-782

277

Tanguay P.E., Taub J.M., Doubleday C. & Clarkson D. (1977) An interhemispheric comparison of auditory evoked responses to consonant-vowel stimuli. Neuropsychologia 15, 123-131 Taub J.M., Tanguay P.E., Doubleday C., Clarkson D. & Remington R. (1976) Hemisphere and ear asymmetry in the auditory evoked response to musical chord stimuli. Physiol. Psychol. 4(1), 11-17 Wexler B.E. & Heninger G.R. (1979) Alterations in cerebral laterality during acute psychotic illness. Arch. Gen. Psychiatry 36, 278-284 Wolpaw J.R. & Penry J.K. (1977) Hemispheric differences in the auditory evoked response. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 43, 99-102