Các mạng nơron chức năng tiết lộ sự khác biệt trong xử lý cảm xúc ở trẻ em mắc ADHD

Cognitive Neurodynamics - Tập 16 - Trang 91-100 - 2021
Sheida Ansari Nasab1, Shirin Panahi1, Farnaz Ghassemi1, Sajad Jafari1,2, Karthikeyan Rajagopal3, Dibakar Ghosh4, Matjaž Perc5,6,7,8
1Department of Biomedical Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
2Health Technology Research Institute, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
3Center for Nonlinear Systems, Chennai Institute of Technology, Chennai, India
4Physics and Applied Mathematics Unit, Indian Statistical Institute, Kolkata, India
5Faculty of Natural Sciences and Mathematics, University of Maribor, Maribor, Slovenia
6Department of Medical Research, China Medical University Hospital, China Medical University, Taichung, Taiwan
7Alma Mater Europaea, Maribor, Slovenia
8Complexity Science Hub Vienna, Vienna, Austria

Tóm tắt

Rối loạn Tăng động Thiếu chú ý (ADHD) là một rối loạn phát triển thần kinh phổ biến, không chỉ gây ra sự thiếu chú ý, hoạt động thái quá hoặc tính bốc đồng mà còn làm khó khăn cho trẻ em trong việc xử lý cảm xúc khuôn mặt, từ đó ảnh hưởng đến khả năng tương tác với bạn đồng trang lứa. Trong bài nghiên cứu này, chúng tôi phân tích các mạng nơron của trẻ em mắc rối loạn này thông qua phương pháp giá trị khóa pha (PLV). Cụ thể, chúng tôi xác định mức độ đồng bộ pha giữa 62 kênh EEG của 22 cậu bé khỏe mạnh và 22 cậu bé mắc ADHD, thu thập trong khi quan sát các cảm xúc khuôn mặt như giận dữ, hạnh phúc, trung lập, và buồn bã. Chúng tôi xây dựng các mạng nơron dựa trên băng tần gamma, mà theo các nghiên cứu trước đó, cho thấy phản ứng cao nhất đối với các kích thích cảm xúc. Chúng tôi phát hiện rằng tính kết nối chức năng của thùy trán và thùy chẩm ở nhóm ADHD cao hơn đáng kể (giá trị P < 0.01) so với nhóm khỏe mạnh. Sự kết nối chức năng nhiều hơn trong các thùy này cho thấy sự đồng bộ pha nhiều hơn giữa các nơron của các vùng não này, biểu thị một số vấn đề trong trung tâm xử lý cảm xúc của não ở nhóm ADHD. Độ dài đoạn đường ngắn nhất trong các thùy này cũng cao hơn đáng kể (giá trị P < 0.01) ở nhóm ADHD so với nhóm khỏe mạnh. Kết quả này cho thấy hiệu quả truyền tải và phân tách thông tin kém hơn trong các mạng nơron của thùy chẩm và thùy trán của ADHD, chịu trách nhiệm cho việc xử lý hình ảnh và cảm xúc trong não, tương ứng. Chúng tôi hy vọng phương pháp của chúng tôi sẽ giúp thu thập thêm những hiểu biết về ADHD thông qua các phương pháp thuộc khoa học mạng.

Từ khóa

#Rối loạn Tăng động Thiếu chú ý #xử lý cảm xúc #mạng nơron #đồng bộ pha #kết nối chức năng.

Tài liệu tham khảo

Ahmadlou M, Adeli H (2010) Wavelet-synchronization methodology: A new approach for eeg-based diagnosis of adhd. ClinEEG Neurosci 41:1–10 Ahmadlou M, Adeli H (2011) Fuzzy synchronization likelihood with application to attention-deficit/hyperactivity disorder. Clin EEG Neurosci 42:6–13 An L, Cao QJ, Sui MQ, Sun L, Zou QH, Zang YF, Wang YF (2013) Local synchronization and amplitude of the fluctuation of spontaneous brain activity in attention-deficit/hyperactivity disorder: a resting-state fmri study. Neurosci Bull 29:603–613 Balconi M, Pozzoli U (2009) Arousal effect on emotional face comprehension: Frequency band changes in different time intervals. Physiol Behav 97:455–462 Barttfeld P, Petroni A, Báez S, Urquina H, Sigman M, Cetkovich M, Torralva T, Torrente F, Lischinsky A, Castellanos X et al (2014) Functional connectivity and temporal variability of brain connections in adults with attention deficit/hyperactivity disorder and bipolar disorder. Neuropsychobiol 69:65–75 Conners CK, Sitarenios G, Parker JD, Epstein JN (1998) The revised conners’ parent rating scale (cprs-r): factor structure, reliability, and criterion validity. J Abnorm Child Psychol 26:257–268 Dasdemir Y, Yildirim E, Yildirim S (2017) Analysis of functional brain connections for positive-negative emotions using phase locking value. Cogn Neurodyn 11:487–500 Dini H, Ghassemi F, Sendi MS (2020) Investigation of brain functional networks in children suffering from attention deficit hyperactivity disorder. Brain Topogr 33:733–750 Dockstader C, Gaetz W, Cheyne D, Wang F, Castellanos FX, Tannock R (2008) Meg event-related desynchronization and synchronization deficits during basic somatosensory processing in individuals with adhd. Behav Brain Funct 4:1–13 Gadow KD, Sprafkin J (1997) Child symptom inventory 4: CSI. Checkmate Plus Stony Brook, NY, NewYork Garcia-Garcia M, Yordanova J, Kolev V, Domínguez-Borràs J, Escera C (2010) Tuning the brain for novelty detection under emotional threat: The role of increasing gamma phase-synchronization. Neuroimage 49:1038–1044 Gong A, Liu J, Lu L, Wu G, Jiang C, Fu Y (2019) Characteristic differences between the brain networks of high-level shooting athletes and non-athletes calculated using the phase-locking value algorithm. Biomed Signal Process Control 51:128–137 Kong W, Zhou Z, Jiang B, Babiloni F, Borghini G (2017) Assessment of driving fatigue based on intra/inter-region phase synchronization. Neurocomput 219:474–482 Kong W, Wang L, Xu S, Babiloni F, Chen H (2019) Eeg fingerprints: Phase synchronization of eeg signals as biomarker for subject identification. IEEE Access 7:121165–121173 Liao X, Vasilakos AV, He Y (2017) Small-world human brain networks: Perspectives and challenges. Neurosci Biobehav Rev 77:286–300 Lin P, Sun J, Yu G, Wu Y, Yang Y, Liang M, Liu X (2014) Global and local brain network reorganization in attention-deficit/hyperactivity disorder. Brain Imaging Behav 8:558–569 Liu T, Chen Y, Lin P, Wang J (2015) Small-world brain functional networks in children with attention-deficit/hyperactivity disorder revealed by eeg synchrony. Clin EEG Neurosci 46:183–191 Lowet E, Roberts MJ, Bonizzi P, Karel J, De Weerd P (2016) Quantifying neural oscillatory synchronization: A comparison between spectral coherence and phase-locking value approaches. PLoS ONE 11:1–37 Lucey P, Cohn JF, Kanade T, Saragih J, Ambadar Z, Matthews I (2010) The extended cohn-kanade dataset (ck+): A complete dataset for action unit and emotion-specified expression. In: 2010 IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition - Workshops, pp 94–101 Parastesh F, Azarnoush H, Jafari S, Hatef B, Perc M, Repnik R (2019) Synchronizability of two neurons with switching in the coupling. Appl Math Comput 350:217–223 Perrin F, Pernier J, Bertrand O, Echallier J (1989) Spherical splines for scalp potential and current density mapping. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 72:184–187 Pitcher D, Walsh V, Duchaine B (2011) The role of the occipital face area in the cortical face perception network. Exp Brain Res 209:481–493 Razavi MS, Tehranidoost M, Ghassemi F, Purabassi P, Taymourtash A (2017) Emotional face recognition in children with attention deficit/hyperactivity disorder: Evidence from event related gamma oscillation. Basic Clin Neurosci 8:419 Rubia K (2018) Cognitive neuroscience of attention deficit hyperactivity disorder (adhd) and its clinical translation. Front Hum Neurosci 12:100 Rubinov M, Sporns O (2010) Complex network measures of brain connectivity: Uses and interpretations. NeuroImage 52:1059–1069 Sato W, Kochiyama T, Uono S, Matsuda K, Usui K, Inoue Y, Toichi M (2011) Rapid amygdala gamma oscillations in response to fearful facial expressions. Neuropsychologia 49:612–617 Stuss DT, Knight RT (2013) Principles of frontal lobe function. Oxford University Press, Oxford Wang Z, Zhou R, He Y, Guo X (2020) Functional integration and separation of brain network based on phase locking value during emotion processing. IEEE T Cogn Dev Syst pp 1–1 Yu D (2013) Additional brain functional network in adults with attention-deficit/hyperactivity disorder: A phase synchrony analysis. PLoS ONE 8:1–10 Zhang H, Wang Q, Perc M, Chen G (2013) Synaptic plasticity induced transition of spike propagation in neuronal networks. Commun Nonlinear Sci Numer Simul 18:601–615
Thông tin
Thông tin xuất bản

Cognitive Neurodynamics

Tập 16

91-100

Thông tin tác giả