An fNIRS investigation of novel expressed emotion stimulations in schizophrenia
Creators
- 1. Huaibei Normal University
- 2. Monash University Malaysia
- 3. Anqing Normal University
- 4. National University of Singapore
- 5. Universiti Teknologi Petronas
Description
Abstract Living in high expressed emotion (EE) environments tends to increase the relapse rate in schizophrenia (SZ). At present, the neural substrates responsible for high EE in SZ remain poorly understood. Functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) may be of great use to quantitatively assess cortical hemodynamics and elucidate the pathophysiology of psychiatric disorders. In this study, we designed novel low- (positivity and warmth) and high-EE (criticism, negative emotion, and hostility) stimulations, in the form of audio, to investigate cortical hemodynamics. We used fNIRS to measure hemodynamic signals while participants listened to the recorded audio. Healthy controls (HCs, $$n=42$$ n = 42 ) showed increased hemodynamic activation in the major language centers across EE stimulations, with stronger activation in Wernicke's area during the processing of negative emotional language. Compared to HCs, people with SZ ( $$n=41$$ n = 41 ) exhibited smaller hemodynamic activation in the major language centers across EE stimulations. In addition, people with SZ showed weaker or insignificant hemodynamic deactivation in the medial prefrontal cortex. Notably, hemodynamic activation in SZ was found to be negatively correlated with the negative syndrome scale score at high EE. Our findings suggest that the neural mechanisms in SZ are altered and disrupted, especially during negative emotional language processing. This supports the feasibility of using the designed EE stimulations to assess people who are vulnerable to high-EE environments, such as SZ. Furthermore, our findings provide preliminary evidence for future research on functional neuroimaging biomarkers for people with psychiatric disorders.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
يميل العيش في بيئات ذات مشاعر عالية (EE) إلى زيادة معدل الانتكاس في الفصام (SZ). في الوقت الحاضر، لا تزال الركائز العصبية المسؤولة عن ارتفاع EE في SZ غير مفهومة بشكل جيد. قد يكون التحليل الطيفي الوظيفي القريب من الأشعة تحت الحمراء (fNIRS) ذا فائدة كبيرة في التقييم الكمي لديناميكا الدم القشرية وتوضيح الفيزيولوجيا المرضية للاضطرابات النفسية. في هذه الدراسة، صممنا محفزات جديدة منخفضة (الإيجابية والدفء) وعالية (النقد والعاطفة السلبية والعداء)، في شكل صوت، للتحقيق في ديناميكا الدم القشرية. استخدمنا fNIRS لقياس إشارات الدورة الدموية بينما استمع المشاركون إلى الصوت المسجل. أظهرت الضوابط الصحية (HCs، $n=42 $ n = 42 ) زيادة تنشيط الدورة الدموية في مراكز اللغة الرئيسية عبر تحفيزات EE، مع تنشيط أقوى في منطقة Wernicke أثناء معالجة اللغة العاطفية السلبية. بالمقارنة مع مراكز الرعاية الصحية، أظهر الأشخاص الذين يعانون من SZ ($ n=41 $ n = 41 ) تنشيطًا ديناميكيًا دمويًا أصغر في مراكز اللغة الرئيسية عبر تحفيزات EE. بالإضافة إلى ذلك، أظهر الأشخاص الذين يعانون من SZ تعطيلًا ديناميكيًا دمويًا أضعف أو غير مهم في قشرة الفص الجبهي الإنسي. والجدير بالذكر أن التنشيط الدوراني في SZ وجد أنه مرتبط سلبًا بدرجة مقياس المتلازمة السلبية في EE العالية. تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن الآليات العصبية في SZ يتم تغييرها وتعطيلها، خاصة أثناء معالجة اللغة العاطفية السلبية. وهذا يدعم جدوى استخدام محفزات EE المصممة لتقييم الأشخاص المعرضين لبيئات EE عالية، مثل SZ. علاوة على ذلك، تقدم النتائج التي توصلنا إليها أدلة أولية للبحث المستقبلي حول المؤشرات الحيوية للتصوير العصبي الوظيفي للأشخاص الذين يعانون من اضطرابات نفسية.Translated Description (French)
Résumé Vivre dans des environnements à forte émotion exprimée (EE) a tendance à augmenter le taux de rechute dans la schizophrénie (SZ). À l'heure actuelle, les substrats neuronaux responsables d'une EE élevée dans SZ restent mal compris. La spectroscopie fonctionnelle dans le proche infrarouge (fNIRS) peut être d'une grande utilité pour évaluer quantitativement l'hémodynamique corticale et élucider la physiopathologie des troubles psychiatriques. Dans cette étude, nous avons conçu de nouvelles stimulations faibles (positivité et chaleur) et élevées (critique, émotion négative et hostilité), sous forme audio, pour étudier l'hémodynamique corticale. Nous avons utilisé le fNIRS pour mesurer les signaux hémodynamiques pendant que les participants écoutaient l'audio enregistré. Des témoins sains (HC, $$n=42 $$ n = 42 ) ont montré une activation hémodynamique accrue dans les principaux centres de langage à travers les stimulations EE, avec une activation plus forte dans la région de Wernicke pendant le traitement du langage émotionnel négatif. Comparativement aux CS, les personnes atteintes de SZ ( $$n=41 $$ n = 41 ) présentaient une activation hémodynamique plus faible dans les principaux centres de langage à travers les stimulations EE. De plus, les personnes atteintes de SZ présentaient une désactivation hémodynamique plus faible ou insignifiante dans le cortex préfrontal médian. Notamment, l'activation hémodynamique dans la ZS s'est avérée négativement corrélée avec le score négatif de l'échelle du syndrome à une EE élevée. Nos résultats suggèrent que les mécanismes neuronaux dans SZ sont altérés et perturbés, en particulier lors du traitement du langage émotionnel négatif. Cela soutient la faisabilité de l'utilisation des stimulations EE conçues pour évaluer les personnes vulnérables aux environnements à EE élevé, tels que SZ. De plus, nos résultats fournissent des preuves préliminaires pour de futures recherches sur les biomarqueurs de neuroimagerie fonctionnelle pour les personnes atteintes de troubles psychiatriques.Translated Description (Spanish)
Resumen Vivir en entornos de alta emoción expresada (EE) tiende a aumentar la tasa de recaída en la esquizofrenia (SZ). En la actualidad, los sustratos neuronales responsables de la EE alta en SZ siguen siendo poco conocidos. La espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS) puede ser de gran utilidad para evaluar cuantitativamente la hemodinámica cortical y dilucidar la fisiopatología de los trastornos psiquiátricos. En este estudio, diseñamos nuevas estimulaciones de baja (positividad y calidez) y alta EE (crítica, emoción negativa y hostilidad), en forma de audio, para investigar la hemodinámica cortical. Utilizamos fNIRS para medir las señales hemodinámicas mientras los participantes escuchaban el audio grabado. Los controles sanos (HC, $$n=42 $$ n = 42 ) mostraron una mayor activación hemodinámica en los principales centros de lenguaje a través de las estimulaciones EE, con una activación más fuerte en el área de Wernicke durante el procesamiento del lenguaje emocional negativo. En comparación con los HC, las personas con SZ ( $$n=41 $$ n = 41 ) mostraron una activación hemodinámica más pequeña en los principales centros de lenguaje a través de las estimulaciones de EE. Además, las personas con SZ mostraron una desactivación hemodinámica más débil o insignificante en la corteza prefrontal medial. En particular, se encontró que la activación hemodinámica en SZ se correlacionaba negativamente con la puntuación de la escala de síndrome negativo en EE alto. Nuestros hallazgos sugieren que los mecanismos neuronales en SZ se alteran e interrumpen, especialmente durante el procesamiento del lenguaje emocional negativo. Esto respalda la viabilidad de utilizar las estimulaciones de EE diseñadas para evaluar a las personas que son vulnerables a entornos de alta EE, como SZ. Además, nuestros hallazgos proporcionan evidencia preliminar para futuras investigaciones sobre biomarcadores funcionales de neuroimagen para personas con trastornos psiquiátricos.Files
s41598-023-38057-1.pdf.pdf
Files
(2.6 MB)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:1bbf97599dcd15618b1b82d33e2b984f
|
2.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحقيق fNIRS في التحفيز العاطفي الجديد المعبر عنه في الفصام
- Translated title (French)
- Une enquête du fNIRS sur les nouvelles stimulations émotionnelles exprimées dans la schizophrénie
- Translated title (Spanish)
- Una investigación de fNIRS de nuevos estímulos emocionales expresados en la esquizofrenia
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4383720839
- DOI
- 10.1038/s41598-023-38057-1
References
- https://openalex.org/W1206391664
- https://openalex.org/W1978588693
- https://openalex.org/W1985558471
- https://openalex.org/W1988812422
- https://openalex.org/W1989577893
- https://openalex.org/W1998148588
- https://openalex.org/W2007554378
- https://openalex.org/W2008398629
- https://openalex.org/W2018253244
- https://openalex.org/W2025564775
- https://openalex.org/W2048716606
- https://openalex.org/W2049812766
- https://openalex.org/W2050618347
- https://openalex.org/W2051817607
- https://openalex.org/W2051859627
- https://openalex.org/W2056779720
- https://openalex.org/W2060631631
- https://openalex.org/W2062638308
- https://openalex.org/W2074895886
- https://openalex.org/W2079697417
- https://openalex.org/W2082634269
- https://openalex.org/W2085884574
- https://openalex.org/W2087484885
- https://openalex.org/W2089740758
- https://openalex.org/W2090951183
- https://openalex.org/W2092890379
- https://openalex.org/W2095190762
- https://openalex.org/W2102768198
- https://openalex.org/W2103516546
- https://openalex.org/W2103655132
- https://openalex.org/W2105177074
- https://openalex.org/W2109613431
- https://openalex.org/W2112638956
- https://openalex.org/W2115599658
- https://openalex.org/W2115687188
- https://openalex.org/W2118693372
- https://openalex.org/W2125948416
- https://openalex.org/W2129974775
- https://openalex.org/W2134196881
- https://openalex.org/W2137523819
- https://openalex.org/W2138983202
- https://openalex.org/W2140606211
- https://openalex.org/W2146091432
- https://openalex.org/W2147901502
- https://openalex.org/W2156585794
- https://openalex.org/W2159259520
- https://openalex.org/W2159533933
- https://openalex.org/W2162010696
- https://openalex.org/W2162950935
- https://openalex.org/W2169442925
- https://openalex.org/W2518844890
- https://openalex.org/W2533435376
- https://openalex.org/W2625897054
- https://openalex.org/W2767502484
- https://openalex.org/W2783941794
- https://openalex.org/W2890089175
- https://openalex.org/W2893920379
- https://openalex.org/W2901610515
- https://openalex.org/W2912654919
- https://openalex.org/W2923805478
- https://openalex.org/W2954412342
- https://openalex.org/W2964824489
- https://openalex.org/W2979615233
- https://openalex.org/W2984928487
- https://openalex.org/W2997272625
- https://openalex.org/W3023228745
- https://openalex.org/W3023579333
- https://openalex.org/W3034429448
- https://openalex.org/W3041586943
- https://openalex.org/W3083971359
- https://openalex.org/W3121807099
- https://openalex.org/W3128309450
- https://openalex.org/W3131059788
- https://openalex.org/W4294316984