Neurobiological Basis of Adult Attention-deficit Hyperactivity Disorder (ADHD): a functional MRI and High-density Event Related Brain Potential (ERP) Investigation
A felnőttkori figyelemhiányos/hiperaktivitás zavar (ADHD) neurobiológiai alapjai: funkcionális MR és nagy denzitású, eseménykapcsolt kiváltott válasz (EKP) vizsgálat
Title in English
Neurobiological Basis of Adult Attention-deficit Hyperactivity Disorder (ADHD): a functional MRI and High-density Event Related Brain Potential (ERP) Investigation
Keywords in Hungarian
felnőttkori ADHD, fMRI, EEG, EKP, eseménykapcsolt
Keywords in English
adult ADHD, fMRI, EEG, ERP, event-related
Discipline
Biological basis of neurological and psychiatric disorders (Council of Medical and Biological Sciences)
60 %
Neuroimaging and computational neuroscience (Council of Medical and Biological Sciences)
20 %
Neuroanatomy and neurophysiology (Council of Medical and Biological Sciences)
20 %
Panel
Neurosciences
Department or equivalent
Dept. of Psychiatry and Psychotherapy (Semmelweis University)
Participants
Bitter, István Kozák, Lajos Rudolf Rudas, Gábor
Starting date
2012-06-01
Closing date
2014-05-31
Funding (in million HUF)
21.516
FTE (full time equivalent)
2.20
state
closed project
Summary in Hungarian
Összefoglalás A legújabb kutatások szerint a figyelemhiányos/hiperaktivitás zavar (ADHD), amit korábban kifejezetten gyermekkori zavarnak tartottak, az esetek nagy százalékában felnőttkorra is fennmarad. A kórkép neurobiológiai alapjai továbbra sem ismertek, még a krónikusan fennálló forma esetén sem. Célunkul specifikus, a felnőttkori ADHD-vel összefüggő biomarkerek azonosítását és ezáltal a kórkép neurobiológiai alapjainak jobb megértését tűztük ki. Az Utrechti Egyetem Gyermek- és Serdülőpszichiátriai részlegével való kollaboráció során lehetővé válik két külön korcsoportba tartozó, ADHD-ban szenvedő betegpopuláció azonos funkcionális mágneses rezonancia (fMRI) paradigma alkalmazásával történő összehasonlítása. Az ADHD gyermek- és felnőttkori formájának tanulmányozása a mögöttes idegfejlődési jellemző megértése miatt kiemelten fontos. A gátló funkciókat vizsgáló paradigma eseménykapcsolt funkcionális mágneses rezonancia felvételek és nagy denzitású, eseménykapcsolt agyi potenciálok három napon belüli regisztrációjával egyesíti a két módszer kiváló idő- és térbeli feloldóképességét. A vizsgálómódszerek egyesítésének jelentőségét adja, hogy napjainkban mind az fMRI, mind pedig a nagy denzitású elektroenkefalográfia (EEG) külön-külön is a legfontosabb neurobiológiai vizsgálómódszernek számít. Az Utrechti Egyetem és a Semmelweis Egyetem (SE) pszichiátriai részlegei közötti együttműködés több mint egy évtizedes múltra tekint vissza. Ezalatt az idő alatt kutatóink tapasztalatokat cseréltek, mely a pszichiátria számos, különböző részterületén létrejött közös publikációt eredményezett. Egy ilyen régóta fennálló, eredményes együttműködés megteremti a további, alacsony kockázatú, fenntartható közös munka alapjait teremti meg, a két újabb kutatási partnerrel kiegészülve is. A tágabb spektrumot felölelő kooperáció kölcsönös csereprogramok révén a neurobiológiai képalkotó kutatás legfrissebb eredményeinek megismerését, valamint a fiatal kutatók között létrejövő széleskörű szakmai hálózatok kialakítását kínálja.
Summary
Summary Recent research indicates that attention-deficit hyperactivity disorder (ADHD) which was thought to be an exclusively childhood disorder persists into adulthood in a high proportion of cases. Neurobiological background in the persisting form remains still unknown. We aim to identify specific biomarkers that are related to the impairments in adult ADHD and thereby gain insight in its neurobiological basis. In collaboration with the Child and Adolescent Psychiatry of University Medical Center Utrecht we are able to make comparisons between two different age groups with the same disorder by using the same fMRI paradigm. Studying both the childhood and the adult from of ADHD is highly relevant in the understanding of its neurodevelopmental features. The study will apply event-related functional magnetic resonance imaging (fMRI) and high-density event-related brain potential paradigms of inhibitory functions within three days, combining the excellent temporal and spatial resolution of the two methods. Both the fMRI and the high-density EEG are the most relevant neuroimaging research methods separately as well. The collaboration between the psychiatric departments of UMC Utrecht and Semmelweis University has a history longer than a decade. During this period researchers have exchanged their expertise, resulting in a number of publications in various fields. Such a long-standing, efficient collaboration provides the foundation of a low-risk, maintainable cooperation with our two latest partners as well. This broader spectrum of collaboration offers the opportunity of mutual scholarships for learning the latest advances in neuroimaging and for establishing a broad, novel network of younger researchers.
Final report
Results in Hungarian
A projekt célja klinikai és neuropszichológiai (NP) károsodásokkal összefüggésben álló specifikus neurobiológiai markerek azonosítása ADHD-ban. A projekt során felnőtt ADHD-ban szenvedő betegek és egészséges kontroll-személyek vizsgálata történt nagy denzitású EEG valamint fMRI segítségével. Az NP teszt battéria alkalmazása olyan egymással kölcsönhatásban álló agyi hálózatok vizsgálatát tette lehetővé, melyek kapcsolatban állnak a kognitív szabályozással; az érzelmi önszabályozással és impulzivitással; valamint a hiba-feldolgozással és a száliencia kiértékelésével. Adataink arra utalnak, hogy az érzelmi feldolgozás ADHD-ban történő károsodása a végrehajtó működéseket gyengíti, a válaszgátlást csökkenti. Eredményeink alátámasztják, hogy a P300 potenciál csökkenése a kognitív-kontroll érzelmi ingerek által történő diszregulációjának neurobiológiai markere. A választ megelőző agyi aktivitásban olyan eltérést sikerült azonosítani, mely a prefrontális idegi hálózatok fokozott működésére utalnak ADHD-ban. Végezetül, a hibázással összefüggő agyi válaszok amplitudó csökkenését azonosítottuk; ez a neurobiologiai eltérés a hibák visszajelzésének károsodását valamint a viselkedés-gátlás csökkenését magyarázhatja ADHD-ben. Értelmezésünk szerint a projekt által azonosított neurális eltérések a dorzális középvonali hiba-feldolgozási hálózatnak valamint a jobb-oldali lateralizációt mutató száliencia hálózatnak a megváltozott működését tükrözik. Ezeket ADHD-ben korábban még nem írták le.
Results in English
The project aimed to identify specific neurobiological markers that are associated with basic clinical and neuropsychological (NP) impairments in ADHD. We conducted high-density EEG recording and fMRI imaging in patients with adult ADHD and matched healthy controls. Using a battery of NP tasks, we probed major interacting brain circuits, including those linked with cognitive control; emotional self-regulation and impulsivity; and evaluation of errors and salience. Our findings indicate that impaired emotional processing in ADHD may interfere with executive functioning and impair response inhibition, and suggest that reduced P300 may serve as a neurobiological maker of dysregulation in cognitive control by emotional triggers. Moreover, we delineated alterations in response-preceding brain activity in ADHD, suggestive of excessive activation of prefrontal circuits that underlie conflict-monitoring and response-preparation. Finally, we identified pronounced changes in error-related ERP signals, which may underlie an inability to utilize feedback information and a failure in self-regulation and disinhibited behavior associated with ADHD. The neural patterns may be the result of altered interactions between a dorsal midline error-processing brain network involved in “error-processing proper” and a right lateralized temporo-parietal salience network, which is involved in the evaluation of the error-signals, and has not been identified before.
Czobor,P., Kakuszi,B., Nemeth,K., Balogh,L., Papp,S., Tombor,L. and Bitter,I.: Electrophysiological Indices of Aberrant Error-Processing in Adults with ADHD: A New Region of Interest., Manuscript submitted for publication to the British Journal of Psychiatry., 2014
Kakuszi,B., Tombor,L., Papp,S., Bitter,I. and Czobor,P.: Acting at the Spur of the Moment: An ERP study of Altered Response-Preparation in Patients with Adult ADHD, Manuscript submitted for publication to Psychological Medicine., 2014
Kakuszi,B., Papp,S., Tombor,L., Balogh,L., Bitter,I. and Czobor,P.: Neural Correlates of Impairments in Conflict Monitoring in ADHD: An Event Related Potential Study., . 22nd European Congress of Psyciatry EPA 2014 Munich., 2014
Czobor,P., Kakuszi,B., Tombor,L., Papp,S., Balogh,L. and Bitter,I.: Response Inhibition in ADHD: The Influence of Emotional Valence on the P300 Brain Potential., 22nd European Congress of Psyciatry EPA 2014 Munich., 2014
Czobor,P., Kakuszi,B., Balogh,L., Papp,S., Tombor,L. and Bitter,I.: Biológiai mozgás érzékelésének neurofiziológiai vizsgálata felnőttkori figyelemhiányos hiperaktivitásos zavarban (Attention-Deficit Hyperactivity Disorder)., Magyar Pszichiátriai Társaság VIII.Nemzetközi Kongresszusa 2014., 2014
