EEG based biomarkers in pediatric neuropsychiatry: ADHD and ASD

Transkript

1 EEG based biomarkers in pediatric neuropsychiatry: ADHD and ASD Neuropsychologist PhD Geir Ogrim NORWAY Affiliations Neuroteam, Child psychiatry service, Østfold Hospital Trust The Norwegian University of Science and Technology (NTNU), Trondheim Norway Gillberg Neuropsychiatry Centre (GNC) Gothenburg, Sweden Head of professional board, ADHD Norge (patient organization) Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 1

2 Bakteppe: ADHD ADHD: Overdiagnostisering? Underdiagnostisering? Kritikk av: Biologisering Psykologisering Medisinering: For hvem? På hvilket grunnlag? Alternativ til pedagogikk og psykososiale tiltak? Forutsetning for andre tiltak? Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 2

3 Bakteppe autismespekter (ASF) Markert økning i forekomst Grenseoppganger Gullstandard utredning: ADOS, ADI-R: Til å stole på? / reliable? Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 3

4 Generelt om diagnoser Psykiatriske diagnoser basert på atferd Deskriptive, ikke årsaksdiagnoser Objektive metoder forutsettes ikke brukt Eks.: Moderne bildeteknikker: fmri, PET-scan- SPECT Kvantitativt EEG (Q-EEG) Nevropsykologiske tester Svekket funksjon ( impairment ). Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 4

5 ESSENCE - Early Symptomatic Syndromes Eliciting Neuropsychiatric/Neurodevelopmental Clinical Examinations (ESSENCE) - C. Gillberg (2010) ESSENCE innebærer senere risiko for nederlag i skole, sosial ekskludering, rus, psykiske lidelser, empati- problemer, antisosial livsstil. Prevalens: ADHD med eller uten atferdsforstyrrelse (ODD/CD): 5-7% Språkforstyrrelser: 5% Autismespekter - ASF: 1% Developmental coordination disorder (DCD): 5% Mental retardasjon / utviklingshemning: 2% Tics/TS/OCD: 1% Annet: ca.3% Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 5

6 ESSENCE III Minst 10 % av barn/unge under 18 år har/ har hatt en eller flere nevropsykiatriske tilstander (Gutter: 12% jenter: 8%) 50% oppdaget ved 6 år. Mer enn halvparten har vedvarende vansker som voksne. Et folkehelseproblem i behov av bedre oppfanging og oppfølging Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 6

7 Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 7

8 EEG based biomarkers in pediatric neuropsychiatry: ADHD and ASD Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 8

9 I claim that: Neuropsychiatry: In the future the present behavior based diagnostic criteria have to be supplemented by more objective measurements, closer to brain function ADHD and ASD: The credibility of these diagnoses will increase if objective criteria are included. Subgroups of ADHD and ASD based on QEEG, ERPs and neuropsychological tests are potentially useful as guidelines for treatment. Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 9

10 Prevalence of pediatric ADHD in Norwegian counties From 1.6% to 3.4% in two neighbor counties: Lack of objective criteria? Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 10

11 ADHD og ASF: Noen utfordringer Kalles en nevrologiske/genetiske utviklingsforstyrrelser, men baserer seg kun på atferdskriterier (som øvrig psykiatri) Åpner for mye skjønn og tilfeldigheter Ulike mekanismer bak symptombilder som likner hverandre Gode subtyper viktig for behandling og prognose Skepsis til diagnoser som hovedsaklig bygger på spørreskjemaer og intervjuer og observasjoner Godt dokumentert grunnlag for medisinering av barn etterspørres Objektive metoder i differensialdiagnostikk etterspørres F.eks.: ADHD vs. omsorgssvikt Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 11

12 Biomarkør En biomarkør er et objektivt mål på en normal eller sykelig tilstand eller prosess. (eks.: feber som markør for influensa, BMI for overvekt). Biomarkører kan være objektiv basis for diagnoser, valg av behandling, eller mål på effekt av behandling.. I psykiatrien brukes begrepet endofenotyp som markør for genetisk risiko. (mellom gen-nivå og atferd) Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 12

13 Biomarkører til klinisk bruk Test-retest stabilitet. (Test 1 Test 2) Må skille mellom diagnostiserte og friske kontroller. Må skille mellom diagnoser med overlappende symptomer, f.eks. ADHD og lærevansker. Det vil være naivt å tro at en enkelt biomarkør kan være spesifikk for en diagnose som ADHD. Det er mer sannsynlig at en biomarkør identifiserer (sider ved) en funksjonsvanske som finnes i flere diagnosegrupper, f.eks. uoppmerksomhet. Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 13

14 x: look-a-likes? x x x x x x x Diagnoses and biomarkers Y- axis: A disorder scale. Red line: Diagnos3c threshold. X- axis: A biomarker scale. Le: side of blue line; deviant score. Four groups: Green: Healthy Red: Disordered Blue: At risk X: Look- a- likes? Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 14

15 EEG: Registration of electrical activity from large groups of brain cells firing simultaneously system: How electrodes are placed Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 15

16 Seven sec. EEG from 19 sites. Examples of theta, alpha and beta highlighted Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 16

17 Event Related Potentials: ERPs Sensorisk og kognitiv aktivitet ( events ) gir ørsmå utslag i EEG. Ved mange gjentakelser og fast tidsintervall (f.eks.: 3 sek.) kan bakgrunns-eeg nulles ut, og EEG utslaget knyttet til eventen står fram som en komponent. ERP komponent P1 hos pasient M (blå linje) sammenliknet med norm (rød). (Forskjellen er signifikant (p=0.0001). (Sensorisk følsomhet/ alarmberedskap?) Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 17

18 Registrering i WinEEG Barnet /ungdommen blir forklart hva som skal skje Ufarlig smertefritt kun avlesning leser ikke tanker se hvordan hjernen jobber når den slapper av og når den konsentrerer seg sammenlikne med hva som er vanlig Montering min. Tilbud om tegnefilm Registrering 3 min. øyne åpne 3 min øyne lukket 20 min VCPT oppgave (2-3 korte pauser) Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 18

19 Visual Continuous Performance Test: VCPT Condi3ons of the VCPT: Animal followed by animal: press bunon. Animal followed by plant: do not press bunon. Plant followed by plant, and plant followed by human (+ sound): ignore. Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 19

20 VCPT: Visual Continuous Performance Test 20 min. oppmerksomhetstest (Cued visual Go- Nogo test) mens EEG og ERP registreres: Atferdsmål: Omission feil (utelatelser): oppmerksomhet Commission feil (ekstratrykk): impulsivitet Reaksjonstid (RT): prosesseringshastighet Reaksjonstid-variabilitet (RT-var): oppmerksomhet Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 20

21 Hva ser vi etter? Hva skjer i forhold til norm når: Når visuell stimulering treffer i occipitalområdet? Når visuell stimulering identifiseres som target (her: dyr )? Når bilde 1 var et dyr og man forbereder trykking? Når bilde nr. 2 var et dyr og man skal trykke ( Go ) Når bilde nr. 2 ikke var dyr ( NoGo )? Når uventet lyd dukker opp ( Novelty )? Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 21

22 EEG baserte biomarkører for ADHD Tydelig overvekt av (langsom) theta aktivitet i EEG spectra. Er ikke typisk for emosjonelle vansker. Assosiert med god medisinrespons Svak ERP komponent P3No-go Kan indikere dopamin-mangel og god medisinrespons Svak ERP komponent CNV forberedelse til respons Kan indikere god medisinrespons Cue P3 : Identifisering av target Indikerer oppmerksomhetsvansker av mer perseptuell karakter. Parietal lokalisering. Mer usikker medisinrespons Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 22

23 Supplementary biomarkers in pediatric neuropsychiatry: Measures from electroencephalography (EEG), Event Related Potentials (ERPs) and neuropsychological tests Multisite study with a focus on ADHD and ASD Four groups: ADHD ASD ADHD+ASD - controls Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 23

24 Highlights: Diagnosing neuropsychiatric disorders like ADHD and Asperger s syndrome/high functioning autism (HFA) is often difficult and controversial partly because criteria based on objective measures are missing. Internationally there is an increasing focus on the need for clinically useful biomarkers. EEG based biomarkers are excellent candidates as they are non-invasive, can be applied to children, and are affordable. This is a multi-site study, building on our ten years of experience, and published research aiming at finding profiles of biomarkers for ADHD and HFA. Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 24

25 Formål Redusere uenighet og usikkerhet gjennom objektive mål med kjent prediksjonsverdi Effektivisere diagnostisering Redusere ressurskrevende observasjoner mm. Influere valg av behandlingsmetode Supplerende info om intakte og reduserte kognitive og emosjonelle funksjoner Egnethet for medisinering Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 25

26 Foreløpige data 58 ADHD pasienter alder 8-18 år sammenliknet med 90 kontroller matchet for kjønn og alder Data fra oppmerksomhetstest ERP data Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 26

27 Oppmerksomhetstest (VCPT) 58 ADHD vs. 90 kontroller 58 ADHD uten medisin 58 ADHD på medisin 90 kontroller (Sveits) Omissions glipp Commissions ekstratrykk Reak.tid RT 15.0% 5.9% 420 ms % 3.1% 389 ms % 1.2% 450 ms RT variasjon Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 27

28 58 ADHD vs. 90 kontroller: ERP komponenter Registrering av stimuli Tolkning av stimuli Forberedelse til respons Utføre respons Stoppe / erstatte forberedt respons Reaksjon på uventede lyder FIGURER Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 28

29 Based on a test lasting one hour plus one hour of scoring/editing, in three years we can tell the probability of an ADHD or ASD diagnosis being correct Our vision Daniel 17 years Jonas 14 years Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 29

30 Innovasjonsprosjekt: Prediksjon av effekter og bivirkninger ved ADHD medisinering Bakgrunn: 87 ADHD pasienter klassifisert som medisinrespondere eller non-respondere basert på 4 uker (+) systematisk utprøving (RE vs. non-re) Tilsvarende klassifisering av bivirkninger (SE, no-se) Før utprøving testet to ganger med QEEG/ERP, siste gang på en-dose MPH Gruppene er sign. ulike på flere variabler Variabler som skiller med stor effektstørrelse er blitt kombinert til to prediktorer: RE-skala, SE-skala Link Neuropsychologist PhD Geir Ogrim 30