Ocena wpływu pobudzenia emocjonalnego na funkcjonowanie poznawcze chorych na schizofrenię z uwzględnieniem wskaźników neurofizjologicznych i neuropsychologicznych.

Niniejsza rozprawa porusza zagadnienie interakcji emocji i procesów poznawczych u osób chorych na schizofrenię. W świetle badań z zakresu psychologii i neuronauki systemy związane z każdym typem procesów łączy bardzo silna współzależność, co jest odzwierciedleniem faktu, że żadne złożone działanie człowieka nie jest w pełni „afektywne” czy „poznawcze” (Pessoa, 2008). Jednocześnie badania nad interakcją obu typów procesów u pacjentów chorych na schizofrenię ograniczone były do nielicznych projektów o zróżnicowanych metodologiach, których rozbieżne wyniki w dużym stopniu utrudniają zrozumienie mechanizmów interakcji emocji i procesów poznawczych w schizofrenii. Głównym celem projektu jest określenie czy na poziomie behawioralnym oraz neuronalnym (mierzonym za pomocą elektroencefalografii - EEG) obserwowane mogą być różnice w zakresie stopnia, w jakim pobudzenie emocjonalne wpływa na funkcjonowanie poznawcze osób zdrowych i osób chorych na schizofrenię. W celu odpowiedzi na to pytanie przeprowadzono cykl badań, w których udział wzięło łącznie 62 pacjentów chorych na schizofrenię oraz 62 dobrane demograficznie osoby zdrowe. Dzięki użyciu bodźców afektywnych z baterii Nencki Affective Picture System (NAPS), które prezentowane były w ramach coraz bardziej złożonych paradygmatów poznawczych, kolejne badania pozwoliły prześledzić poszczególne aspekty interakcji pomiędzy emocjami i procesami poznawczymi u osób zdrowych i chorych na schizofrenię. Celem pierwszego z badań było sprawdzenie, czy u chorych na schizofrenię obserwować można podobne, co u osób zdrowych procesy związane z automatyczną alokacją uwagi w ramach przetwarzania bodźców afektywnych. Szesnastu pacjentom i szesnastu osobom zdrowym w warunkach rejestracji wskaźników neurofizjologicznych przy użyciu EEG zaprezentowano negatywne i neutralne bodźce z baterii NAPS w ramach wzrokowego zadania „innego bodźca” (oddball). Wyniki pierwszego badania nie wykazały różnic pomiędzy grupami, ani w zakresie ocen behawioralnych bodźców, ani też w odniesieniu do wczesnych (N2/P3) i późnych (Późny Dodatni Potencjał – Late Positive Potential; LPP) potencjałów związanych z mechanizmami alokacji uwagi. Drugie badanie cyklu miało na celu ocenę procesów związanych z automatyczną kontrolą wykonawczą, która aktywowana jest w sytuacji, gdy wykonanie zadania poznawczego zagrożone jest przez prezentację dystraktorów emocjonalnych. W tym celu 28 pacjentów i 28 osób zdrowych wykonywało zadanie odroczonego dopasowywania do wzorca (delayed matching to sample task; DMST), pomiędzy próbami którego prezentowane były bodźce afektywne z baterii NAPS. Zgodnie z hipotezami badania u pacjentów zaobserwowano niższy poziom wykonania zadania niezależnie od typu prezentowanej dystrakcji. W obu grupach stwierdzono podobną odpowiedź neurofizjologiczną na bodźce afektywne (LPP), jak również podobną modulację potencjałów P3 związanych z zapamiętywaniem i odtwarzaniem materiału w zależności od typu dystraktorów. W trakcie najbardziej wrażliwej na wpływ dystraktorów fazy zadania związanej z utrzymywaniem materiału w pamięci u osób zdrowych pod wpływem dystrakcji o charakterze negatywnym zaobserwowano wzmożenie aktywności neuronalnej (mierzonej amplitudą Negatywnej Fali Wolnej obserwowanej w okolicach ciemieniowych w przedziale pomiędzy 1000 a 4000 ms po prezentacji bodźca do zapamiętania). Wyniki wcześniejszych badań z użyciem metody funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI), w których wykorzystywano paradygmat DMST połączony z bodźcami dystrakcyjnymi, wskazują, że efekt ten wiązać może się z nasiloną kontrolą wykonawczą, która niezbędna jest do przeciwstawienia się bodźcom dystrakcyjnym o charakterze emocjonalnym. Takiego zjawiska nie odnotowano w grupie klinicznej. Ostatnie z badań cyklu miało na celu analizę mechanizmów, które związane są z wolicjonalną kontrolą wykonawczą w odniesieniu do materiału afektywnego. Osiemnastu pacjentów oraz osiemnaście osób zdrowych wykonywało zadanie intencjonalnego zapominania (directed forgetting) oparte na negatywnych i neutralnych bodźcach z baterii NAPS. W obu grupach stwierdzono podobną modulację LPP w odpowiedzi na bodźce afektywne oraz podobne efekty „emocjonalnego wzmocnienia pamięci” (emotional enhancement of memory) na poziomie behawioralnym. Mimo osłabienia funkcji pamięci u pacjentów, w obu grupach stwierdzono porównywalną skuteczność procesów związanych z intencjonalnym zapominaniem materiału negatywnego i neutralnego. Dalsze analizy potencjałów wywołanych zarejestrowanych w trakcie obu faz zadania wykazały, że w obu grupach efekt ten związany był z użyciem odmiennych strategii. U osób zdrowych dla bodźców neutralnych intencjonalne zapominanie opierało się na mechanizmach wzmacniających zapamiętywanie bodźców prezentowanych z instrukcją „Pamiętaj” („selektywne powtarzanie”), podczas gdy dla bodźców negatywnych odbywało się ono poprzez „aktywną supresję” zapamiętywania bodźców prezentowanych z instrukcją „Zapomnij”. Natomiast u pacjentów nie wykryto mechanizmów związanych z „aktywną supresją” - jedynym obserwowanym mechanizmem było „selektywne powtarzanie”, którego osoby chore na schizofrenię używały w odniesieniu do bodźców negatywnych. Podsumowując, powyższy cykl badań wskazał na szereg zjawisk, które towarzyszą interakcji procesów emocjonalnych i poznawczych w schizofrenii. U pacjentów obserwować można zachowaną automatyczną reakcję i alokację uwagi na bodźcach afektywnych bez względu na kontekst, w jakim są prezentowane. Jednocześnie głównym problemem osób chorych na schizofrenię w zakresie funkcjonowania w kompleksowych sytuacjach może być dysfunkcja procesów kontroli wykonawczej, zarówno w sytuacji, gdy niezbędna jest jej automatyczna aktywacja, jak i przy świadomym wykorzystaniu mechanizmów kontroli. Dodatkowo, u pacjentów obserwować można próby kompensacji powyższego deficytu poprzez zwiększone zaangażowanie w zadania o minimalnych wymaganiach poznawczych.

This project was aimed to examine the nature of cognition - emotion interaction in patients with schizophrenia. The results of both psychological and neuroscientific research have shown that two systems are strongly interrelated, which can be linked to the fact that no human action can be dubbed as fully “affective” or “cognitive” (Pessoa, 2008). At the same time, when it comes to patients with schizophrenia, this relationship has been examined only by a limited number of studies with highly discrepant methodologies, thus the mechanisms of cognition - emotion in schizophrenia are still largely unexplored. The main goal of this project is to answer the question if the different behavioral and neural (measured with encephalography – EEG) patterns of impact of emotion on cognition can be observed in healthy persons and patients with schizophrenia. To address this issue, a series of studies with, overall, 62 patients with schizophrenia and 62 sociodemographically matched controls were carried out. Various aspects of cognition – emotion interaction were studied with the use of visual affective stimuli from Nencki Affective Picture System (NAPS), either as a target stimuli or distractors in cognitive paradigms. The first study was set to analyze the patterns of automatic allocation of attention towards affective stimuli in patients with schizophrenia and in healthy controls. Neurophysiological indicators of various stages of attention allocation were recorded in sixteen patients with schizophrenia and in sixteen controls performing visual oddball task with neutral and negative NAPS pictures presented as a target stimuli. No differences were found between groups either in behavioral ratings of the stimuli or in ERPs associated with early (N2/P3) and late (Late Positive Potential; LPP) stages of attentional processing. The second study was aimed to examine the processes of automatic executive control over emotion by presenting the task irrelevant emotional distractors during the complex cognitive task. Twenty eight patients and twenty eight healthy controls performed the delayed matching to sample task (DMST), with affective pictures from NAPS battery presented as task-irrelevant distractors between DMST trials. In line with the hypotheses of the study, irrespectively of the type of the presented distraction, lower behavioral DMST task accuracy was found in patients. Participants from both groups presented similar neurophysiological reaction to affective stimuli (LPP) and similar modulation of the P3 amplitude by the distractor type at encoding and retrieval. In healthy participants, during the phase of the task which is most susceptible to distractors (working memory maintenance phase), the presentation of negative distractors was associated with an increased neural activity (measured by the amplitude of the Negative Slow Wave observed in parietal regions between 1000 and 4000 ms. after the onset of the stimuli which had to be encoded). In line with previous neuroimaging studies, this effect may be linked to the increased executive control which is necessary to oppose affective interference. At the same time, no such effect was observed in patients group. The final study in a series assessed the volitional control over the affective processing in participants. Eighteen patients and eighteen healthy controls performed directed forgetting task with negative and neutral NAPS stimuli. Similar modulation of LPP to negative and neutral pictures and similar behavioral effects of emotional enhancement of memory were observed in both groups. Despite overall worse memory performance in patients, similar behavioral effects of directed forgetting were observed for negative and neutral pictures in patients and controls. However, ERP analyses revealed that different strategies underlied this effect in both groups. In controls directed forgetting of neutral material was linked to the increased processing of to-be-remembered items and “selective rehearsal” strategy, while for negative material “active inhibition” of to-be-forgotten items was implemented. At the same time, in patients no evidence of “active inhibition” was found, while “selective rehearsal” was used for negative stimuli. Taken together, these results are indicative of a number of processes which may be associated with cognition - emotion interaction in schizophrenia. Firstly, patients are able to show similar reaction and attention allocation towards affective stimuli as healthy controls, no matter of the context the stimuli is presented. At the same time, patients’ problems with functioning in complex situations may be due to the ineffective executive control processes. This deficit can be seen both in situations when executive control should be activated automatically and in situations when it has to be used volitionally. Additionally, the results of the project suggest that patients may try to compensate the executive control deficits by engaging additional neural activity when faced with tasks which require minimal cognitive effort.