Obsesif kompulsif bozukluk olgularının elektroensefalografi (EEG) alfa dalgalarının gücünün ve asimetrisinin sağlıklı kontrol grubu ile karşılaştırılması
Comparison of electroencephalography (EEG) alpha power and asymmetry in obsessive compulsive disorder cases with healthy control group
Yazar: ŞÜKRAN TEKİN
Danışman: PROF. DR. SİNAN YETKİN
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Ruh Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Psikiyatri = Psychiatry
Dizin: Bilişsel işlevler = Cognitive functions ; Elektroensefalografi = Electroencephalography ; Obsessif kompülsif bozukluk = Obsessive compulsive disorder

Özet:
Amaç: Obsesif kompulsif bozukluk (OKB), obsesyon ve/veya kompulsiyonların görüldüğü, genellikle süreğen, kimi zaman dönemsel alevlenmelerle giden, kişinin işlevselliğini belirgin olarak olumsuz etkileyen ruhsal bir hastalıktır. OKB etiyopatogenezinde kortiko-talamo-striatal-kortikal devredeki bozulmaların rolü; prefrontal korteksle ilişkili inhibitör regülasyonda bozulmalara ve ayrıca değişen yürütücü kontrol ve hafıza bozuklukları dahil bilişsel işlevlerde eksikliklere yol açmaktadır. Elektroensefalografi (EEG) alfa dalgaları (8-13 Hz); yukarıdan aşağıya kontrol süreçleri ve görevle ilişkisiz uyaranların baskılanması ile ilişkilidir. Performans sırasında görevden ilgisiz uyaranların alfa dalgaları sayesinde engellenmesiyle daha iyi bilişsel performans gösterilmesi sağlanır. EEG alfa gücü düşüklüğü, talamik-kortikal devrelerdeki, özellikle prefrontal korteks tarafından, önemsiz bilgileri inhibe etme yetersizliği ile ilişkili bir işlev bozukluğunu yansıtabilir. Bu çalışmanın amacı; OKB olgularının EEG alfa güçlerini ve asimetrisini, sağlıklı kontrol grubu ile karşılaştırarak farklılıklar olup olmadığını incelemektir.

Gereç ve Yöntem: Çalışmanın yapıldığı tarihlerde, Gülhane Eğitim ve Araştırma Hastanesi Psikiyatri polikliniğine ayaktan başvuran ve SCID-5 ile tanı konulan 20 OKB olgusu ve 20 sağlıklı kontrol grubu çalışmaya dahil edilmiştir. Tüm katılımcılara Edinburgh El Tercihi Anketi, Beck Depresyon Ölçeği (BDÖ), Beck Anksiyete Ölçeği (BAÖ), Durumluk ve Sürekli Kaygı Ölçeği (STAI-1 ve STAI-2), Montreal Bilişsel Değerlendirme Ölçeği (MoCA) görüşmeci tarafından uygulanmıştır. Yale-Brown Obsesyon Kompulsiyon Ölçeği (Y-BOCS) sadece OKB olgularına uygulanmıştır. Katılımcılar, dış seslerden izole edilmiş bir odada, rahat bir sandalyede otururken istirahat halinde 5 dakika gözler kapalı ve 5 dakika gözler açık olmak üzere EEG kayıtları alınmıştır. 1020 uluslararası sistem kullanılarak saçlı deride seçilen bölgelere (Fz, Cz, Pz, C3, T3, C4, T4, Fp1, Fp2, F3, F4, F7, F8, P3, P4, T5, T6, O1, O2, A1, A2) göre kayıt yapılmıştır. Kaydedilen EEG verileri MATLAB 2021a programına aktarılmıştır. Her kanalın alfa gücü değerleri Welch tekniği kullanılarak hesaplanmıştır. Welch güç yoğunluk spektral metodunda elde edilen sinyalin genlik ortalaması alınarak parametre hesabı yapılmıştır. İkinci parametre olarak da Alfa bandından elde edilen güç yoğunluk spektrallerinin hemisferler arasındaki asimetri indeksleri; homolog derivasyonlar için hemisferler arasındaki güç farkının gücün toplamına bölünmesi ile (sağ-sol/sağ+sol) hesaplanmıştır.

Bulgular: OKB grubunun ortalama MoCA puanları, sağlıklı kontrol grubuna göre anlamlı olarak daha düşük bulunmuştur. OKB ve sağlıklı kontrol grupları arasında, EEG kanallarının tümünde gözler açıkken ve kapalıyken alfa güçleri arasında anlamlı bir farklılık bulunmamıştır. MoCA puanları ile gözler kapalı iken FP1, P3, PZ kanallarındaki alfa gücü arasında pozitif yönlü korelasyon saptanmıştır. OKB grubunun MoCA puanları arttıkça FP1, P3, PZ kanallarındaki alfa gücü de artmaktadır. OKB grubunun Y-BOCS puanları ile alfa güçlerini karşılaştırdığımızda; toplam Y- BOCS puanları ve Y-BOCS 1. madde (obsesif düşüncelerle geçen zaman) puanları ile gözler açıkken O1 kanalındaki alfa gücü arasında pozitif yönlü korelasyon, Y-BOCS 6. madde (kompulsif davranışlar için harcanan süre) puanları ile gözler açıkken Fp1, Fp2, T6, P3, O1 kanalındaki alfa gücü arasında pozitif yönlü korelasyon, Y-BOCS 5. madde (obsesyonlar üzerindeki kontrolün derecesi) puanları ile gözleri kapalı iken PZ kanalındaki alfa gücü arasında negatif yönlü korelasyon saptanmıştır. Her iki grubun alfa gücü değerlerini asimetri açısından karşılaştırdığımızda; OKB grubunda gözler açıkken temporal bölgede (T5-T6) rölatif sol asimetri saptanmıştır. Asimetri açısından yüzdelik dağılıma bakıldığında; OKB grubunda frontal (F3-F4), parietal (P3-P4) ve orta temporal (T3-T4) bölgelerde sol asimetrinin kontrol grubuna kıyasla daha fazla olduğu gözlenmiştir ancak istatistiksel açıdan anlamlı fark saptanmamıştır.

Sonuç: Çalışmamızda OKB grubunun MoCA puanlarının sağlıklı kontrol grubuna göre anlamlı olarak daha düşük saptanması ve OKB olgularının MoCA testi puanları ile sol frontal, sol pariyetal, orta parietal bölgelerdeki (FP1, P3, PZ kanallarında) alfa güçleri arasında anlamlı pozitif yönlü korelasyon bulunması; OKB olgularında yürütücü işlev bozuklukları ve bilişsel işlevlerde eksiklikler olduğu hipotezini desteklemektedir. OKB'de anterior singulat ve orbitofrontal kortekslerin yapısal ve işlevsel olarak bozulduğu bilinmekle birlikte bu hastalarda dorsolateral PFK ve/veya orbitofrontal kortekse duyarlı nöropsikolojik testlerde bozukluklar saptanması, OKB'nin etiyopatogenezi ile yürütücü işlev bozuklukları ve OKB
belirtilerinin ortaya çıkışının iç içe geçmiş mekanizmalar olduğunu düşündürmektedir. OKB olguları ve sağlıklı kontrol grubunun EEG alfa güçleri karşılaştırıldığında; tüm kanallarda istatiksel olarak anlamlı düzeyde fark tespit edilememiştir. Ancak literatürdeki başka bir çalışmanın sonuçlarıyla uyumlu olarak temporal bölgede (T5- T6) rölatif sol alfa asimetrisi saptanmıştır. Olguların kompulsiyonları için harcadığı süre arttıkça prefrontal bölgedeki (Fp1, Fp2) ve temporal bölgedeki (T6) alfa gücünün artması OKB olgularındaki frontotemporal disfonksiyon hipoteziyle uyumlu olarak değerlendirilebilir. Obsesyonlar üzerindeki kontrolün derecesi arttıkça orta parietal (PZ) bölgedeki alfa gücünün azalması ile; kompulsif davranışlar için harcanan süre arttıkça sol parietal bölgedeki (P3) alfa gücünün artması birbirlerini destekleyici olarak yorumlanabilir. OKB olgularına ilişkin klinik gözlemde; hastaların obsesyonları üzerindeki kontrolleri azaldıkça kompulsiyonlarına harcadıkları zamanın arttığı görülmektedir. Obsesif kompulsif bozuklukta alfa gücünün ve asimetrisinin anlaşılabilmesi için daha çok çalışmaya ihtiyaç duyulmaktadır.

Anahtar Kelimeler: alfa gücü, frontal alfa asimetrisi, bilişsel fonksiyonlar, obsesif kompulsif bozukluk

Abstract:
Objective: Obsessive-compulsive disorder (OCD) is a mental illness in which obsessions and/or compulsions are observed, which is usually chronic, sometimes with periodic exacerbations, and affects the functionality of the individual negatively. The role of disruptions in the cortico-thalamo-striatal-cortical circuit in the etiopathogenesis of OCD; it causes impairments in inhibitory regulation associated with the prefrontal cortex, as well as deficits in cognitive functions, including altered executive control and memory impairments. Electroencephalography (EEG) alpha waves (8-13 Hz); It is associated with top-down control processes and suppression of task-related stimuli. Better cognitive performance is achieved by inhibiting stimuli that are irrelevant to the task during performance by alpha waves. Low EEG alpha power may reflect a dysfunction in thalamic-cortical circuits, particularly by the prefrontal cortex, associated with an inability to inhibit trivial information. The aim of this study is to compare the EEG alpha powers and alpha asymmetry of Obsessive Compulsive Disorder (OCD) cases with the healthy control group and to examine whether there is a difference.

Materials and Methods: 20 OCD cases diagnosed with SCID-5 and 20 healthy control, who applied to the Gulhane Training and Research Hospital Psychiatry outpatient clinic at the time of the study, were included in the study. Edinburgh Handedness Inventory, Beck Depression Inventory, Beck Anxiety Inventory, State and Trait Anxiety Inventory (STAI-1 and STAI-2), Montreal Cognitive Assessment scala (MoCA) were administered to all participants by the interviewer. Yale-Brown Obsessive Compulsive Scale (Y-BOCS) was applied only to OCD cases. While the participants were sitting in a comfortable chair in a room isolated from external sounds, EEG recordings were taken while resting for 5 minutes with eyes closed and 5 minutes with eyes open. Using the 10-20 international system, EEG was recorded according to predetermined locations on the scalp (Fz, Cz, Pz, C3, T3, C4, T4, Fp1, Fp2, F3, F4, F7, F8, P3, P4, T5, T6, O1, O2, A1, A2). The recorded EEG data were transferred to the MATLAB 2021a program. The alpha power values of each channel were calculated using the Welch technique. The parameter calculation was made by taking the average amplitude of the signal obtained in the Welch power density spectral method. As the second parameter, the asymmetry indexes between the hemispheres of the power density spectrals obtained from the Alpha band; for homologous leads, it was calculated by dividing the power difference between the hemispheres by the sum of the power (right-left/right+left).

Results: The mean MoCA scores of the OCD group were found to be significantly lower than the healthy control group. No significant difference was observed in alpha power between the OCD and healthy control groups in all EEG channels with eyes open and closed. A positive correlation was found between MoCA scores and alpha power in FP1, P3, PZ channels with eyes closed. As the MoCA scores of the OCD group increase, the alpha power in the FP1, P3, PZ channels also increases. When the Y-BOCS scores of the OCD group with their alpha power were compared; Positive correlation between total Y-BOCS scores and Y-BOCS 1st item (time occuped by obsessive thoughts) scores and alpha power in O1 channel with eyes open, Y-BOCS 6th item (time spent performing compulsive behaviors) scores and Fp1, Fp2, T6, P3, with eyes open Positive correlation was found between alpha power in the O1 channel, and a negative correlation between Y-BOCS 5th item (degree of control over obsessive thoughts) scores and alpha power in the PZ channel with eyes closed. When the alpha power values of both groups were compared in terms of asymmetry; Relative left asymmetry was detected in the temporal region (T5-T6) when eyes were open in the OCD group. Considering the percentage distribution in terms of asymmetry; It was observed that the left asymmetry in the frontal (F3-F4), parietal (P3-P4) and middle temporal (T3-T4) regions was higher in the OCD group compared to the control group, however no statistically significant difference was found.

Conclusion: In our study, the MoCA scores of the OCD group were found to be significantly lower than those of the healthy control group, and there was a significant positive correlation between the MoCA test scores of the OCD cases and the alpha powers in the left frontal, left parietal, middle parietal regions (FP1, P3, PZ channels); It supports the hypothesis that there are executive dysfunctions and deficits in cognitive functions in OCD cases. Although it is known that the anterior cingulate and orbitofrontal cortices are structurally and functionally impaired in OCD, the detection of abnormalities in neuropsychological tests sensitive to the dorsolateral PFC and/or orbitofrontal cortex in these patients suggests that the etiopathogenesis of OCD, executive dysfunction and the emergence of OCD symptoms are intertwined mechanisms. When the EEG alpha powers of OCD cases and healthy control groups were compared; no statistically significant difference was detected in all channels. However, in accordance with the results of another study in the literature, relative left alpha asymmetry was detected in the temporal region (T5-T6). The increase in alpha power in the prefrontal region (Fp1, Fp2) and temporal region (T6) as the time spent by the subjects for their compulsions increases can be considered in line with the frontotemporal dysfunction hypothesis in OCD subjects. As the degree of control over obsessions increases, alpha power decreases in the middle parietal (PZ) region; As the time spent for compulsive behaviors increases, the increase in alpha power in the left parietal region (P3) can be interpreted as supporting each other. In clinical observation of OCD cases; It is seen that as the control of the patients on their obsessions decreases, the time they spend on their compulsions increases. More studies are needed to understand alpha power and asymmetry in obsessive compulsive disorder.

Keywords: alpha power, frontal alpha asymmetry, cognitive functions, obsessive compulsive disorder