DE TEST-HERTEST BETROUWBAARHEID
EN BEÏNVLOEDENDE FACTOREN VAN
TAALGERELATEERDE EVENT-RELATED
POTENTIALS
BIJ
GEZONDE
VOLWASSENEN
Aantal woorden: 15941
Kyra Matton
Stamnummer: 01509936
Lieselot Van der Smissen
Stamnummer: 01506569
Promotor: Prof. dr. Miet De Letter
Copromotor: Drs. Jara Stalpaert
Copromotor: Prof. dr. Pieter van Mierlo
Masterproef voorgelegd voor het behalen van de graad master in de richting Logopedische en Audiologische Wetenschappen, afstudeerrichting logopedie
Inhoudsopgave
Dankwoord ... 3 Abstract ... 4 Nederlandstalige abstract ... 4 Engelstalige abstract ... 5 Inleiding ... 7 Methode ... 12 Resultaten ... 17 Test-hertest betrouwbaarheid ... 17 Beïnvloedende factoren ... 27 Discussie ... 33 Conclusie ... 41 Appendix ... 42 Referenties ... 61Dankwoord
Aan het eindresultaat van deze scriptie is heel wat werk voorafgegaan. Gelukkig kregen wij tijdens dit proces steun en hulp van veel mensen. Wij zouden hen hiervoor graag willen bedanken.
Eerst en vooral willen wij onze promotor prof. dr. Miet De Letter bedanken voor de kans en het vertrouwen die zij ons gegeven heeft om dit onderzoek te realiseren. Daarnaast willen wij onze copromotor drs. Jara Stalpaert bedanken voor het veelvuldig nalezen, de snelle respons en de zinvolle en constructieve feedback.
Vervolgens willen wij alle proefpersonen die deelnamen aan dit onderzoek bedanken. Zonder hun inzet en medewerking was dit onderzoek niet mogelijk geweest.
Ten slotte willen wij onze ouders en vrienden bedanken voor de steun en de aanmoedigingen bij de totstandkoming van deze masterproef. Mede dankzij hen hadden wij de mogelijkheid deze masterproef tot een goed einde te brengen.
Abstract
Nederlandstalige abstract
Achtergrond: Een correcte diagnosestelling vormt de basis voor het opstellen van een geschikt en een
geïndividualiseerd behandelplan. Binnen het logopedische vakgebied, onder meer voor het diagnosticeren van taalstoornissen, zijn hiervoor reeds betrouwbare en valide gedragsmatige testen beschikbaar. Er is echter nood aan testen die objectievere informatie over de talige verwerkingsprocessen kunnen bieden. Een objectieve meettechniek die hiervoor in aanmerking zou kunnen komen is het registreren van taalgerelateerde event-related potentials (ERP’s).
Doelstellingen: Om deze techniek te kunnen implementeren in de klinische praktijk is het van belang
dat deze ERP’s betrouwbaar zijn. De eerste doelstelling van deze studie is bijgevolg om de test-hertest betrouwbaarheid van de taalgerelateerde ERP-componenten mismatch negativity (MMN), P300 en P600 na te gaan. Bij registratie van ERP’s dient men eveneens rekening te houden met individuele variabelen die de amplitude, latentie en topografische distributie van ERP-componenten kunnen beïnvloeden. De tweede doelstelling is bijgevolg om een vragenlijst op te stellen om een eerste exploratie naar de invloed van de persoonlijke factoren rookgedrag, voedsel- en drankinname, koffie- en theeconsumptie, alcoholconsumptie, fysieke inspanning, slaappatroon, humeur en menstruatie te bewerkstelligen.
Methode: In deze studie werden acht gezonde volwassenen geïncludeerd. Er vonden twee
testmomenten plaats met een interval van veertien dagen. Hierbij werden de MMN-, P300- en P600-componenten respectievelijk uitgelokt door een onbewust en bewust auditief oddball paradigma en een paradigma omtrent grammaticaliteitsbeoordeling van zinnen. Telkens werd gebruik gemaakt van talige stimuli. De test-hertest betrouwbaarheid werd bepaald voor de 50%-pieklatentie en de gemiddelde amplitude tussen twee testmomenten aan de hand van de intraclass correlation coefficient (ICC). Er werd eveneens een vergelijking gemaakt met de ICC’s van de pieklatentie en piekamplitude. Voor aanvang van de ERP-registratie werd aan de proefpersonen de vooropgestelde vragenlijst omtrent persoonlijke factoren voorgelegd.
Resultaten en conclusie: De ICC van de MMN wees op een goede test-hertest betrouwbaarheid voor
de 50%-pieklatentie en op een slechte test-hertest betrouwbaarheid voor de gemiddelde amplitude. Bij de P300 was er sprake van een uitstekende test-hertest betrouwbaarheid voor de 50%-pieklatentie en een gematigde test-hertest betrouwbaarheid voor de gemiddelde amplitude. Voor de 50%-pieklatentie van de P600 wees de ICC op een gematigde test-hertest betrouwbaarheid ter hoogte van de elektrode Cz en een slechte betrouwbaarheid ter hoogte van de elektrode Pz. De gemiddelde amplitude van de P600 bleek slecht betrouwbaar te zijn ter hoogte van de elektrode Cz en goed betrouwbaar ter hoogte van de elektrode Pz. Na vergelijking van de mate van betrouwbaarheid van de 50%-pieklatentie en pieklatentie en van de gemiddelde amplitude en de piekamplitude alsook van de voor- en nadelen van deze parameters beschreven door Luck (2014), werd besloten dat de 50%-pieklatentie en gemiddelde amplitude de voorkeur verdienen om de mate van betrouwbaarheid weer te geven.Na analyse van de vragenlijsten omtrent persoonlijke factoren konden veranderingen in de amplitude en latentie van de componenten niet toegeschreven worden aan het effect van bepaalde factoren vanwege het grote aantal verschillen in de vragenlijsten tussen beide testmomenten. Na verdere analyse kon wel met enige
voorzichtigheid gesteld worden dat de factoren koffieconsumptie en fysieke inspanning mogelijks de 50%-pieklatentietijd van de MMN zouden kunnen beïnvloeden. De gemiddelde amplitude van de P300 zou dan weer mogelijks beïnvloed kunnen worden door de factoren voeding- en drankinname en fysieke inspanning. Verder onderzoek waarin deze factoren afzonderlijk gemanipuleerd worden om hun effect na te gaan is echter noodzakelijk om deze bevindingen verder te kunnen staven.
Engelstalige abstract
Background: Making a correct diagnosis forms the basis for establishing a suitable and individualized
treatment plan. In the field of speech and language pathology, for example for diagnosing language disorders, valid and reliable behavioural tests are already available. However, tests providing more objective information about the linguistic processes are needed. The recording of language-related event-related potentials (ERPs), is an example of an objective measurement technique that might be suitable for this purpose.
Objectives: In order to implement this technique in clinical practice, it is important that these ERPs are
reliable. The first objective of this study therefore is to check the test-retest reliability of the language-related ERP components mismatch negativity (MMN), P300 and P600. When recording ERPs, it is also necessary to take into account individual variables that may influence the amplitude, latency, and topographic distribution of ERP components. The second objective therefore is to draw up a questionnaire in order to carry out an initial exploration of the influence of the personal factors smoking behaviour, food and drink intake, coffee and tea consumption, alcohol consumption, physical exercise, sleep pattern, mood, and menstruation.
Method: This study included eight healthy adults. Two test moments took place with an interval of
fourteen days. The MMN, P300 and P600 components were respectively provoked by an unattentive and attentive auditory oddball paradigm and a grammaticality judgement paradigm, each using language stimuli. In order to determine the test-retest reliability of the 50% peak latency and mean amplitude between two test moments, the intraclass correlation coefficient (ICC) was used. A comparison was also made with the ICCs of the peak latency and the peak amplitude. Before the start of the ERP registration, the test subjects were presented with the proposed questionnaire on personal factors.
Results and conclusion: The ICC of the MMN indicated a good test-retest reliability for the 50% peak
latency and a bad test-retest reliability for the mean amplitude. The P300 showed an excellent test-retest reliability for the 50% peak latency and a moderate test-retest reliability for the mean amplitude. For the 50% peak latency of the P600, the ICC showed a moderate test-retest reliability at the Cz electrode and a poor reliability at the Pz electrode. The reliability of the mean amplitude of the P600 appeared to be poor at the Cz electrode and good at the Pz electrode. After comparing the degree of reliability between the 50% peak latency and peak latency and between mean amplitude and peak amplitude as well as the advantages and disadvantages of these parameters described by Luck (2014) , it was decided that the 50% peak latency and mean amplitude are preferred to indicate the degree of reliability. After analysis of the questionnaires concerning personal factors, changes in the amplitude and latency of the components could not be attributed to the effect of certain factors due to the many differences in the
questionnaires between the two test moments. After further analysis, it could be stated with caution that the factors coffee consumption and physical exercise may influence the 50% peak latency time of the MMN. In turn, the mean amplitude of the P300 could possibly be influenced by the factors food and drink intake and physical exercise. However, to further support these findings, future research is necessary in which these factors are manipulated separately to determine their effect.
Inleiding
Binnen de gezondheidswetenschappen, en meer bepaald binnen het logopedische vakgebied, is het belangrijk om steeds een correcte diagnose te stellen. Om een diagnose van verschillende communicatiestoornissen te stellen, werd reeds een ruim aanbod aan gedragsmatige testinstrumenten ontwikkeld. In deze masterproef wordt gefocust op de diagnostiek van taalstoornissen. Ondanks de beschikbare instrumenten, die onder andere de aan- of afwezigheid van bijvoorbeeld een fatische of taalontwikkelingsstoornis aangeven alsook het verloop hiervan kunnen weergeven, is er echter nood aan onderzoek dat ons objectievere informatie over de talige verwerkingsprocessen kan bezorgen. Een correcte diagnose is immers de eerste stap tot een geschikte behandeling.
Elektro-encefalografie (EEG) en meer specifiek het registreren van taalgerelateerde event-related potentials (ERP’s) is een onderzoeksmethode die hiervoor in aanmerking komt. Event-related potentials zijn “very small voltages generated in the brain structures in response to specific events or stimuli” (Blackwood & Muir, 1990). Om een ERP-component te omschrijven, wordt gebruik gemaakt van drie karakteristieken, namelijk de amplitude, de latentie en de topografie. In Figuur 1 is een ERP-component weergegeven, waarbij de amplitude en de latentie van de piek zijn aangeduid. De amplitude geeft de sterkte van de respons weer en wordt gekenmerkt door een positieve of negatieve polariteit. Deze waarde kan afgelezen worden op de y-as, waarbij de negatieve waarden meestal bovenaan en de positieve waarden meestal onderaan worden weergegeven. De amplitude wordt uitgedrukt in microvolt (µV). De latentie is de tijd tussen het aanbieden van de stimulus en het optreden van de respons. Deze waarde kan afgelezen worden op de x-as en wordt uitgedrukt in milliseconden (ms). Ten slotte is de lokalisatie van de respons in de hersenen ook van belang, dit wordt de topografische distributie genoemd en is weergegeven in Figuur 2 (Polich et al., 1997).
Het registreren van taalgerelateerde ERP’s is een techniek die geschikt is om objectieve informatie over de talige verwerkingsprocessen te verkrijgen en die tevens een uitstekende temporele resolutie heeft. Bij deze techniek zal de patiënt, in tegenstelling tot bijvoorbeeld bij een Positron Emissie Tomografie scan
(
PET-scan), niet blootgesteld worden aan straling. Ook zal geen schade toegebracht worden aangezien het een niet-invasieve methode is. Hierdoor kan deze methode herhaaldelijk toegepast worden zonder risico. Een bijkomend voordeel is dat deze techniek goedkoper is dan andere beeldvormende technieken zoals bijvoorbeeld Magnetic Resonance Imaging (MRI) of PET. Uit hetFiguur 1. Amplitude en latentie van een ERP-component. Op de x-as kan de latentie (ms) afgelezen worden, op de y-as de amplitude (µV).
Figuur 2. Topografische distributie van een ERP-component.
toenemend aantal artikels dat de laatste jaren gepubliceerd werd, blijkt ook dat ERP-metingen steeds meer toegepast worden in wetenschappelijk onderzoek. Deze techniek kent echter ook nadelen, waaronder de beperkte spatiële resolutie. Het functioneel in beeld brengen van de hersenactiviteit in bepaalde hersengebieden gebeurt daarom beter aan de hand van een andere beeldvormingstechniek, zoals functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) of Magneto-encefalografie (MEG). Een ander nadeel eigen aan de ERP-techniek is dat hierbij artefacten kunnen optreden. Deze artefacten kunnen enerzijds gerelateerd zijn aan de patiënt, bijvoorbeeld door oogbewegingen of spierbewegingen. Anderzijds kunnen deze artefacten ook van technische aard zijn door bijvoorbeeld een slecht contact van de elektroden of bewegingen van kabels (Teplan, 2002).
Aangezien ERP-metingen een uitstekende temporele resolutie hebben, kunnen taalprocessen aan de hand van deze techniek in de tijd onderzocht worden. Deze techniek zou als een aanvulling op de reeds bestaande gedragsmatige testen beschouwd kunnen worden. Een belangrijk voordeel van deze techniek is dat de patiënt niet moet kunnen spreken. Dit in tegenstelling tot de gedragsmatige testen, waarbij vaak een mondelinge respons vereist is. Op die manier wordt talig onderzoek bij een mutistische populatie mogelijk. Worden er toch metingen uitgevoerd tijdens het spreken zal de contractie van de mondspieren zorgen voor artefacten. Hierdoor wordt het onderzoek van productieprocessen bemoeilijkt. Bij ERP-metingen kunnen verschillende componenten bestudeerd worden. Dit onderzoek zal focussen op de volgende taalgerelateerde componenten: P300, MMN en P600.
De P300 is een positieve golf die tussen de 250 en de 400ms na het aanbieden van de stimulus optreedt. Zoals de naam van deze component laat vermoeden, doet deze zich gemiddeld 300 ms na het aanbieden van de stimulus voor. De P300 wordt meestal uitgelokt aan de hand van het oddball paradigma. Hierbij worden zowel frequente standaardstimuli als minder frequente afwijkende doelstimuli aangeboden. Proefpersonen worden hierbij gevraagd te reageren bij het horen of zien van de afwijkende stimuli door bijvoorbeeld een knop in te drukken (attentieve situatie) (Picton, 1992; Sur & Sinha, 2009). Aan de hand van dit paradigma wordt nagegaan of de patiënt in staat is twee relevante stimuli te categoriseren. Indien hierbij talige stimuli aangeboden worden, kunnen er twee verschillende fonemen, syllaben of woorden gebruikt worden. Aan de hand van de P300-component kan dan vastgesteld worden of de patiënt beide fonemen, syllaben of woorden heeft kunnen categoriseren.
De MMN is een negatieve golf die optreedt om en bij de 150 tot 200 ms. Het uitlokken van de MMN-component gebeurt eveneens aan de hand van het oddball paradigma. Het enige verschil met het uitlokken van de P300 is dat de proefpersonen hier niet bewust naar de stimuli luisteren, maar in plaats daarvan bijvoorbeeld naar een videofragment kijken (pre-attentieve situatie) (Näätänen & Michie, 1979). Aan de hand van dit paradigma wordt nagegaan of een patiënt in staat is onbewust twee stimuli te discrimineren. De MMN weerspiegelt namelijk de automatische verwerking van een bepaalde verandering door de hersenen (Sur & Sinha, 2009).
De P600 is een positieve golf die gemiddeld tussen de 500 en de 700 ms na het aanbieden van de stimulus optreedt. De P600 kan uitgelokt worden door het aanbieden van grammaticale schendingen in zinnen. Voorbeelden van deze grammaticale schendingen zijn fouten tegen de congruentie tussen het werkwoord en het onderwerp of fouten tegen de zinsstructuur (Balconi & Pozzoli, 2005).
Om in de praktijk mede aan de hand van registratie van deze componenten een correcte diagnose te stellen, dienen deze, net als een goed testinstrument, aan bepaalde eigenschappen te voldoen. Zo dient een test onder meer valide te zijn. Volgens Joppe (2000) bepaalt validiteit “whether the research truly measures that which it was intended to measure or how truthful the research results are”. Naast valide dient een test ook betrouwbaar te zijn. Dit begrip definieert Joppe (2000) als “the extent to which results are consistent over time and an accurate representation of the total population under study is referred to as reliability”. Een onderzoeksinstrument wordt betrouwbaar geacht “if the results of a study can be reproduced under a similar methodology” (Joppe, 2000). Er bestaan verschillende manieren om de betrouwbaarheid van een bepaalde test na te gaan, namelijk de interbeoordelaarsbetrouwbaarheid, interne consistentie, paralleltestbetrouwbaarheid, split-half betrouwbaarheid en de test-hertest betrouwbaarheid. In deze masterproef wordt gefocust op de laatstgenoemde vorm van betrouwbaarheid, namelijk de test-hertest betrouwbaarheid waarbij een meting op exact dezelfde manier herhaald wordt en vervolgens nagegaan wordt in welke mate de resultaten van beide testmomenten overeenkomen.
De mate van betrouwbaarheid wordt binnen deze studie steeds bepaald met behulp van de classificatie van de studie van Koo & Li (2016). Deze classificatie kan teruggevonden worden in Tabel 1.
Tabel 1. Classificatie van de intraclass correlation coefficient volgens de studie van Koo & Li (2016).
ICC Interpretatie
< 0,5 Slechte betrouwbaarheid 0,5 – 0,75 Gematigde betrouwbaarheid 0,75 – 0,90 Goede betrouwbaarheid
> 0,90 Uitstekende betrouwbaarheid
Een belangrijk aandachtspunt binnen de test-hertest betrouwbaarheid is het fenomeen leerbaarheid, waarbij een persoon leert uit het herhaaldelijk afnemen van een test. Dit fenomeen wordt ook wel het testeffect genoemd en kan resulteren in een foutieve interpretatie van de testresultaten. Zo mag in de praktijk bij de Akense Afasie Test (AAT) (Patty Graetz, Ria De Bleser, Klaus Willmes, 2008), een gestandaardiseerd instrument dat gebruikt wordt bij de diagnose van afasie, een tweede testmoment pas na zes maanden plaatsvinden wegens de kans op een leerbaarheidseffect. Bij de registratie van taalgerelateerde ERP-componenten moet eveneens rekening gehouden worden met dit fenomeen. Bij de P300, uitgelokt aan de hand van het oddball paradigma waarbij stimuli in een random volgorde aan de proefpersonen worden aangeboden, zal door deze willekeurige volgorde waarschijnlijk geen testeffect optreden. Hetzelfde geldt voor de MMN. Bij de P600 kan er daarentegen wel sprake zijn van leerbaarheid. Deze component wordt immers uitgelokt door aan de proefpersonen een syntactische schending aan te bieden. Door deze syntactische schending is de kans groter dat de proefpersonen deze stimuli zullen onthouden wegens de eerder bijzondere zinnen die hierdoor ontstaan. Het is
bijgevolg van belang een voldoende groot interval tussen de twee testmomenten te voorzien om dit testeffect te vermijden.
Uit onderzoek naar de test-hertest betrouwbaarheid van de taalgerelateerde componenten P300, MMN en P600 in de beschikbare literatuur bleek dat er reeds enige evidentie was voor een matige test-hertest betrouwbaarheid voor de P300- en MMN-component. Voor de test-hertest betrouwbaarheid van de P600 werd geen evidentie gevonden. In één onderzoek naar de test-hertest betrouwbaarheid van de P300 bleek dat zowel de amplitude als de latentie van de P300 gematigd betrouwbaar waren (Perez, Ziliotto, & Pereira, 2017). Wat de betrouwbaarheid van de MMN betreft, werd in het onderzoek van Pakarinen et al. (2009)gesteld dat er tussen beide testafnames aan de hand van het oddball paradigma geen verschil in latentie en amplitude werd vastgesteld. In het onderzoek van Dalebout & Fox (2001), dat ook de MMN-component bestudeerde, werden er onvoldoende accurate responsen aangetroffen om de betrouwbaarheid van de MMN-component te kunnen beoordelen.
Bij het afnemen van ERP-metingen moet er rekening mee gehouden worden dat variabelen eigen aan de proefpersonen de resultaten van de metingen zouden kunnen beïnvloeden. Verschillende mogelijks beïnvloedende factoren werden, mede op basis van het artikel van Polich & Kok (1995), ingedeeld in de groepen omgevingsfactoren, natuurlijke factoren, medicatie, pathologie, cognitieve factoren en demografische factoren. Deze masterproef focust op de omgevingsfactoren en de natuurlijke factoren. De factoren die in deze masterproef onderzocht worden en onder deze categorieën vallen, zijn slaappatroon, fysieke inspanning, rookgedrag, koffie- en theeconsumptie, alcoholconsumptie, voedsel- en drankinname, menstruatie en humeur. Voor enkele van deze factoren werd namelijk in de literatuur reeds enige evidentie gevonden dat deze de metingen bij niet-talige stimuli zouden kunnen beïnvloeden (Impey et al., 2015; Mobascher et al., 2010; Mumtaz, Vuong, Malik, & Rashid, 2018).
Het effect van humeur, menstruatie en rookgedrag op de taalgerelateerde componenten P300, MMN en P600 werd reeds onderzocht in de beschikbare literatuur. De resultaten van de bestudeerde artikels (Harkrider & Hedrick, 2005; O'Reilly, Cunningham, Lawlor, Walsh, & Rowan, 2004; Verhees, Chwilla, Tromp, & Vissers, 2015; Vissers, Chwilla, Egger, & Chwilla, 2013; Vissers et al., 2010; Wang, Zhou, Zhou, & Yang, 2016; Yano, Suzuki, & Koizumi, 2018) gaven hierbij een eerste indicatie dat deze variabelen een invloed zouden kunnen uitoefenen op taalgerelateerde ERP’s. Deze resultaten worden onderstaand verder toegelicht. Voor het effect van de overige variabelen (slaappatroon, fysieke inspanning, koffie- en theeconsumptie, alcoholconsumptie en voedsel- en drankinname) op de taalgerelateerde componenten P300, MMN en P600 werd geen evidentie in de literatuur gevonden. Voor de P600-component werd vastgesteld dat humeur een invloed heeft op de amplitude (Verhees et al., 2015; Vissers et al., 2013; Vissers et al., 2010; Wang et al., 2016). Deze bevinding werd immers consequent gedetecteerd, behalve in het artikel van Yano et al. (2018). In het algemeen kan er gesteld worden dat een beter humeur een grotere P600-amplitude teweegbrengt. Dit in tegenstelling tot een droevig of neutraal humeur, waarbij de amplitude vaak kleiner was of de P600-component zelfs afwezig. Daarenboven werd in enkele artikels (Verhees et al., 2015; Vissers et al., 2013; Vissers et al., 2010) een lage tot matige correlatie ontdekt tussen de P600-amplitude en humeur.
Het effect van de menstruatiecyclus op de taalgerelateerde P300-component werd enkel in het onderzoek van O'Reilly et al. (2004) bestudeerd. Bij het analyseren van de resultaten werd één
significant effect gevonden, namelijk dat de amplitude van de P300 groter is tijdens de menstruatie dan tijdens de ovulatie. Tijdens de ovulatie werd een verkorte P300-latentie vastgesteld, echter was dit resultaat niet significant.
De invloed van nicotine op de taalgerelateerde MMN-component bleek ook significant te zijn (Harkrider & Hedrick, 2005). Bij het toedienen van nicotine werd de oppervlakte (ms x µV) van de MMN significant groter dan bij het toedienen van een placebo. Dit zou volgens deze studie kunnen wijzen op een betere discriminatie van consonant-vocaal syllaben.
Onderzoek naar de test-hertest betrouwbaarheid en beïnvloedende factoren van de taalgerelateerde ERP-componenten P300, MMN en P600 is schaars, waardoor deze resultaten met enige voorzichtigheid geïnterpreteerd moeten worden. Verder onderzoek naar de test-hertest betrouwbaarheid is vervolgens aangewezen om deze verder te kunnen aantonen. Bijgevolg kwam de volgende tweeledige doelstelling tot stand. Enerzijds zal de test-hertest betrouwbaarheid van de taalgerelateerde ERP-componenten P300, MMN en P600 onderzocht worden bij gezonde volwassenen. Anderzijds zal aan de hand van een vragenlijst gepeild worden naar individuele variabelen (rookgedrag, voedsel- en drankinname, koffie- en theeconsumptie, alcoholconsumptie, fysieke inspanning, slaappatroon, humeur en menstruatie) die tussen twee opeenvolgende testmomenten kunnen verschillen om na te gaan of deze de ERP-metingen mogelijks zouden beïnvloeden.
Dit heeft geleid tot volgende tweeledige onderzoeksvraag: ‘Hebben de taalgerelateerde ERP-componenten P300, MMN en P600 een goede test-hertest betrouwbaarheid bij gezonde volwassenen?’ en ‘Welke factoren kunnen een invloed uitoefenen op de resultaten van taalgerelateerde ERP’s en bijgevolg ook op de test-hertest betrouwbaarheid bij gezonde volwassenen?’. De term factoren verwijst hier naar de individuele variabelen eigen aan de proefpersonen die kunnen variëren tussen twee opeenvolgende testmomenten.
Betreffende de test-hertest betrouwbaarheid van de taalgerelateerde ERP’s P300 en MMN wordt verwacht dat deze een matige test-hertest betrouwbaarheid hebben. Betreffende de beïnvloedende factoren wordt verwacht dat humeur, menstruatie en rookgedrag een invloed zullen uitoefenen op de ERP-metingen en hierbij de amplitude en/of latentie van de bestudeerde componenten (P300, MMN en P600) zullen beïnvloeden.
Methode
Proefpersonen
Negen gezonde proefpersonen (vijf mannen en vier vrouwen) namen deel aan dit onderzoek en werden gerekruteerd aan de hand van snowball sampling. Bij het rekruteren werd rekening gehouden met de vooropgestelde in- en exclusiecriteria die zijn weergegeven in Tabel 2. De leeftijd varieerde van 50 tot 80 jaar met een gemiddelde van 62,4 jaar (SD ± 11,91). De Vragenlijst voor Handvoorkeur (van Strien, 2003) toonde aan dat alle deelnemers rechtshandig waren (score +10), met uitzondering van één persoon die linkshandig was (score -10). De duur van de opleiding van de proefpersonen varieerde tussen twaalf en zeventien jaar met een gemiddelde van 13,6 jaar (SD ± 2,00). Bij geen enkele proefpersoon was er sprake van neurologische/psychologische aandoeningen, met uitzondering van één proefpersoon met een depressie. De cognitie werd gescreend aan de hand van de Montreal Cognitive Assessment, versie A (MoCA) (Nasreddine Z, 1996). Eén proefpersoon stopte reeds na het eerste testmoment de medewerking aan het onderzoek omwille van persoonlijke redenen. De verzamelde data van deze proefpersoon werd bijgevolg niet geïncludeerd.
De proefpersonen werden opgedeeld in twee groepen, namelijk in een eerste groep die deel uitmaakte van een normeringsonderzoek en een tweede groep die deel uitmaakte van een onderzoek omtrent primair progressieve afasie (PPA). Er werd geopteerd om enkel de test-hertest betrouwbaarheid na te gaan van de drie experimenten die zowel in de ene als in de andere groep werden uitgevoerd. Deze worden onderstaand in de sectie ‘ERP-paradigma’s’ toegelicht. Bij de proefpersonen van het normeringsonderzoek werd gebruik gemaakt van een 32-kanaals EEG, bij de andere groep van een 128-kanaals EEG (high-density EEG).
Deze studie werd goedgekeurd door het Ethisch Comité van het UZ Gent en alle deelnemers ondertekenden een informed consent.
Tabel 2. In- en exclusiecriteria.
Inclusiecriteria Exclusiecriteria
- Score > 24/30 op de MoCA - Nederlands als moedertaal - Leeftijd ≥ 18 jaar
- Personen met (voorgeschiedenis van): o Neurogene aandoeningen o Psychologische aandoeningen o Cognitieve aandoeningen o Slaapstoornissen o Gehoorproblemen o Niet-gecorrigeerde visusproblemen o Taalontwikkelingsproblemen - Inname van medicatie die inwerkt op het
Vragenlijst omtrent de invloed van persoonlijke factoren op elektrofysiologische metingen
Voor aanvang van elke ERP-registratie werd aan de proefpersonen de instructie gegeven om de vooropgestelde vragenlijst in te vullen omtrent volgende persoonlijke factoren: rookgedrag, alcoholconsumptie, voedsel- en drankinname, koffie- en theeconsumptie, fysieke inspanning, slaappatroon, humeur en menstruatie. Deze vragenlijst is terug te vinden in Appendix 1. Deelnemers vulden deze zelfstandig in, hiervoor werd steeds voldoende tijd voorzien. De vragenlijst van het eerste testmoment werd vergeleken met de vragenlijst van het tweede testmoment en de verschillen tussen beide werden geanalyseerd. Hierbij dient opgemerkt te worden dat bij één proefpersoon gegevens omtrent bepaalde persoonlijke factoren onbekend waren. De reden hiervoor is dat de opgestelde vragenlijst nog werd verfijnd nadat de eerste proefpersoon deze invulde. De eerste versie die in omloop was, was onvolledig waardoor bepaalde gegevens omtrent koffie- en theeconsumptie, alcoholconsumptie en voedsel- en drankinname van de voorbije 24 uur niet gekend zijn. Er dient eveneens opgemerkt te worden dat bij analyse van de factor consumptie van andere dranken de consumptie van water niet mee in rekening werd gebracht aangezien hierbij enkel rekening werd gehouden met glucose houdende dranken.
ERP-paradigma’s
In dit onderzoek werd de test-hertest betrouwbaarheid onderzocht van drie componenten, namelijk van de MMN, de P300 en de P600. Deze werden respectievelijk uitgelokt door een onbewust en bewust auditief oddball paradigma en een paradigma omtrent grammaticaliteitsbeoordeling van zinnen. Respons van de patiënt gebeurde steeds aan de hand van de responsbox Chronos®. Deze is afkomstig van Psychology Software Tools. De experimenten werden geprogrammeerd aan de hand van de software E-Prime®.
Bij het oddball paradigma om de MMN uit te lokken, bestonden de stimuli uit de standaardstimuli [bƏ] en de afwijkende stimuli [gƏ] die zich presenteerden met een probabiliteit van respectievelijk 80% en 20% in een willekeurige volgorde. In totaal werden er 600 standaardstimuli en 150 afwijkende stimuli aangeboden. De stimulus onset asynchrony bedroeg 500 ms. Deze stimuli verschilden enkel op gebied van articulatieplaats en werden gegenereerd met de website NeXTeNS waar tekst werd omgezet in spraak (http://nex-tens.uvt.nl/demo.html). De fonemen werden geïsoleerd uit woorden die eerst werden omgezet in een WAV-bestand en vervolgens werden geanalyseerd met behulp van de software PRAAT (Aerts et al., 2013; Boersma & Weenink, 2010). Aan de proefpersonen werd de instructie gegeven om de klanken te negeren en een geluidloze film te bekijken. Tijdens het eerste testmoment werd een fragment van Mickey Mouse aangeboden, bij het tweede testmoment een fragment van Donald Duck. Deze fragmenten werden verkleind aangeboden op een computerscherm (Dell) omgeven door een zwart kader om oogbewegingen zo veel mogelijk te vermijden. De proefpersonen zaten 50 cm van het scherm vandaan. Het binauraal aanbieden van de auditieve stimuli gebeurde met etymotic ER1 insert earphones op een comfortabel geluidsniveau dat hetzelfde was voor alle proefpersonen.
Bij het oddball paradigma om de P300 uit te lokken werd gebruik gemaakt van dezelfde stimuli als deze uit het MMN-experiment. Deze stimuli werden eveneens in een random volgorde aangeboden met een probabiliteit van 80% voor de standaardstimuli en 20% voor de afwijkende stimuli. Er werden 160 standaardstimuli en 40 afwijkende stimuli aangeboden. De stimulus onset asynchrony bedroeg
2000 ms. Aan de proefpersonen werd de instructie gegeven om enkel op de knop met het groene LED-lampje te drukken bij het horen van de afwijkende stimulus [gƏ]. Het eigenlijke experiment werd voorafgegaan door een oefenblok van zestien standaard en vier afwijkende stimuli. Hierbij kregen de proefpersonen de feedback of ze het al dan niet goed hadden gedaan en indien nodig werd de instructie nogmaals herhaald.
Ten slotte werden om de P600 uit te lokken zinnen visueel aangeboden waarvan de helft met een grammaticale schending tegen de woordvolgorde. In totaal werden 30 grammaticaal correcte en 30 grammaticaal incorrecte zinnen aangeboden in een random volgorde. Deze zinnen waren afkomstig uit het onderzoek van Hagoort, Wassenaar, & Brown (2003) en werden van het Nederlands aangepast naar het Vlaams. De correcte zinnen bestonden steeds uit een bijwoord gevolgd door een adjectief en een zelfstandig naamwoord. Bijvoorbeeld: “Het publiek moet lachen om de omlaag zakkende broek van de clown.” Bij de incorrecte zinnen daarentegen werden het adjectief en het bijwoord omgewisseld waardoor de zin incorrect werd vanwege een fout tegen de woordvolgorde. Bijvoorbeeld: “Het publiek moet lachen om de zakkende omlaag broek van de clown.” De schematische voorstelling van de tijdsindeling van dit paradigma is weergegeven in Figuur 3. Gedurende anderhalve seconde werd een fixatiekruis aangeboden gevolgd door de woorden die één voor één op het scherm verschenen. Elk woord werd gedurende 500 ms getoond met telkens een blank space van 500 ms. Vervolgens verscheen gedurende één seconde het woord ‘druk’ op het scherm gevolgd door een blanco scherm. Aan de proefpersonen werd de instructie gegeven om de aangeboden zinnen volledig en in stilte te lezen. De deelnemer diende vervolgens te beslissen of de woordvolgorde al dan niet correct was. Bij een correcte zin dienden de proefpersonen de knop met het groene LED-lampje in te drukken en bij een incorrecte zin de knop met het rode LED-lampje. Het paradigma startte met een oefenblok van zes zinnen, hierbij kregen de proefpersonen de feedback of ze het al dan niet goed gedaan hadden en indien nodig werd de instructie herhaald. Het oefenblok werd gevolgd door het eigenlijke experiment dat bestond uit vier blokken van elk vijftien trials. Het visueel aanbieden van de woorden gebeurde op een computerscherm (Dell), 50 cm van de proefpersoon vandaan.
Fixatiekruis: 1,5 s Woord: 500 ms – Blank space: 500 ms ‘Druk’: 1 s Blanco scherm
Figuur 3. Schematische voorstelling van de tijdsindeling van het paradigma omtrent grammaticaliteitsbeoordeling van zinnen.
ERP-registratie
De twee ERP-metingen vonden telkens plaats met een interval van veertien dagen. De testing gebeurde steeds op hetzelfde moment van de dag en op dezelfde dag in de week, met uitzondering van twee proefpersonen waarbij om praktische redenen de testing de eerste keer in de voormiddag en de tweede keer in de namiddag, en omgekeerd, werd afgenomen. De volgorde van de taken was random maar was wel gelijk binnen eenzelfde proefpersoon om het volgorde-effect te vermijden. De drie experimenten werden tijdens eenzelfde sessie afgenomen. De maat van de cap werd bepaald op basis van een inschatting van de hoofdomtrek. Er werd gebruik gemaakt van caps van Easycap Brain Products. Hierbij werd gescrubd met een botte naald met gel (impedance-reducing gel easycap abralyt 2000) om de impedantie tussen de elektroden en de hoofdhuid zo laag mogelijk te houden. Er werd gestreefd naar
een impedantie van minder dan 10 kW bij het 32-kanaals EEG en 20 kW bij het 128-kanaals EEG. Scrubben gebeurde bij het 32-kanaals EEG door één persoon en bij het 128-kanaals EEG door twee personen. Na 30 minuten werd gestopt met scrubben ongeacht de impedantiewaarde op dat moment om de duur van het onderzoek voor de proefpersoon beperkt te houden.
De 32-elektrodencap bevatte volgende elektroden: Fp1, Fp2, F3, F4, C3, C4, P3, P4, O1, O2, F7, F8, T7, T8, P7, P8, Fz, Cz, Pz, FC1, FC2, CP1, CP2, FC5, FC6, CP5, CP6, POz, Oz, TP9, TP10 en FCz. De 128-elektrodencap bevatte: Fp1, Fp2, F3, F4, C3, C4, P3, P4, O1, O2, F7, F8, T7, T8, P7, P8, Fz, Cz, Pz, IO, FC1, FC2, CP1, CP2, FC5, FC6, CP5, CP6, FT9, FT10, TP9; TP10, F1, F2, C1, C2, P1, P2, AF3, AF4, FC3, FC4, CP3, CP4, PO3, PO4, F5, F6, C5, C6, P5, P6, AF7, AF8, FT7, FT8, TP7, TP8, PO7, PO8 Fpz, CPz, POz, Oz, FFC1h, FFC2h, CCP1h, CCP2h, AFF1h, AFF2h, PPO1h, PPO2h, FCC3h, FCC4h, CPP3h, CPP4h, FFC5h, FFC6h, CCP5h, CCPP6h, FTT7h, FTT8h, TPP7h, TPP8h, PPO9h, PPO10h, OI1h, OI2h, F9, F10, P9, P10, PO9, PO10, O9, O10, FCC1h, FCC2h, CPP1h, CPP2h, FFC3h, FFC4h, CCP3h, CCP4h, AFp1, AFp2, POO1, POO2, AFF5h, AFF6h, FCC5h, FCC6h, CPP5h, CPP6h, PPO5h, PPO6h, FFT7h, FFT8h, TTP7h, TTP8h, FFT9h, FFT10h, TPP9h, TPP10h, POO9h, POO10h, Iz en FCz. AFz was de aardingselektrode en FCz was de referentie-elektrode. De MMN werd geanalyseerd op de Fz-elektrode en de P300 op de Pz-elektrode. Bij de P600 gebeurde de analyse zowel op de Cz-elektrode als op de Pz-elektrode. De ERP-registratie gebeurde met BrainVision Recorder. De ruwe data werd opgeslagen zonder filter met een sampling frequentie van 500 Hz.
Data-analyse
Analyse van de MMN, P300 en P600 gebeurde offline aan de hand van de software BrainVision Analyzer 2. Bij de P300 en de MMN werd de timing van de markers aangepast omwille van de opgetreden vertraging tussen het aanbieden van de stimulus en het verschijnen van de marker in het softwareprogramma. De vertraging die optrad bij de MMN en de P300 werd gedetecteerd door E-Prime® en werd opgeslagen in de e-datafile. Op basis van deze file werd de vertraging gecorrigeerd met een script in MATLAB® voor de MMN. Voor de P300 werd de vertraging gecorrigeerd aan de hand van de BrainVision Analyzer software.
Kanalen waarop veel ruis aanwezig was, werden uitgeschakeld in de BrainVision Analyzer software. De periode van rust voor de start van het experiment werd verwijderd. Bij het paradigma voor de P300 en P600 werd het oefenblok eveneens verwijderd. Bij het paradigma om de P600 uit te lokken werd er tussen de verschillende blokken soms een pauze ingelast, deze werden ook verwijderd. Vervolgens werd gebruik gemaakt van verschillende filters. De low-pass filter werd ingesteld op 30 Hz, de high-pass filter op 0,3 Hz en de notch-filter op 50 Hz. Deze filters werden toegepast op alle kanalen. Nadien werd de Independent Component Analysis (ICA) uitgevoerd alsook de inverse ICA om de horizontale oogbewegingen en oogknippers uit de geregistreerde hersenactiviteit te halen. Vervolgens werden de ruizige kanalen, die verwijderd werden in het begin van het analyseproces, geïnterpoleerd. Een nieuwe referentie werd toegepast op de data in plaats van de oorspronkelijke referentie-elektrode FCz. Deze nieuwe referentie was het gemiddelde van TP9 en TP10.
Vervolgens werden de responsen op de standaardstimuli en de afwijkende stimuli afzonderlijk gesegmenteerd. Voor de MMN werd er gesegmenteerd van -100 ms tot 400 ms ten opzichte van de start van de stimulus(duur: 500 ms). Voor de P300 van -250 tot 1000 ms ten opzichte van de start van
de stimulus (duur: 1250 ms) en voor de P600 van -300 tot 1500 ms ten opzichte van de start van het adjectief in de correcte conditie en vanaf de start van het bijwoord in de incorrecte conditie (duur: 1800 ms). Bij de P600 werden enkel trials met een correcte respons gesegmenteerd. Hiervoor werd gebruik gemaakt van een advanced boolean expression. Bij de P300 werden zowel correcte als incorrecte trials gesegmenteerd. De range voor de baseline correctie voor de MMN werd ingesteld van -100 tot 0, voor de P300 van -250 tot 0 en bij de P600 van -300 tot 0. Artifact rejection werd automatisch uitgevoerd op alle kanalen. De maximale voltagesprong werd ingesteld op 75 µV/ms. Het maximaal toegestane verschil tussen het minimum en maximum was 150 µV. De duur van het interval werd ingesteld op 200 ms. De amplitude mocht minimaal -100 µV en maximaal 100 µV zijn. De laagst toegestane activiteit werd ingesteld op 0,5 µV en het interval werd ingesteld op 100 ms. Artefacten werden verwijderd binnen de range van 200 ms voor tot 200 ms na het event.
Daarna werd overgegaan tot uitmiddelen van de verschillende segmenten. Dit gebeurde afzonderlijk voor de standaardtrials en afwijkende trials. De gemiddelde amplitude, 50%-pieklatentie, piekamplitude en pieklatentie werden bepaald met een script in MATLAB®. De tijdsrange waarbinnen werd gezocht werd bepaald aan de hand van een visuele inspectie van de grand average en van de topografische distributie per component. Voor de MMN was dit van 150 tot 300 ms na het aanbieden van de stimulus, voor de P300 van 300 tot 790 ms na het aanbieden van de stimulus en voor de P600 van 500 tot 1000 ms na het aanbieden van het adjectief in de correcte conditie en vanaf het bijwoord in de incorrecte conditie. De difference wave van de MMN en de P600 werd bepaald waarbij de standaardtrials werden afgetrokken van de afwijkende trials. Bij de P300 werd de deviant wave bepaald, dit is het gemiddelde van alle afwijkende trials. De gemiddelde amplitude, 50%-pieklatentie, piekamplitude en pieklatentie van de difference wave of de deviant wave van beide testmomenten werden met elkaar vergeleken om de mate van betrouwbaarheid te bepalen.
Statistische analyse
De test-hertest betrouwbaarheid van de eerder beschreven taalgerelateerde componenten werd bepaald aan de hand van de ICC. Dit gebeurde zowel voor de gemiddelde amplitude als de 50%-pieklatentie voor beide testmomenten. Een vergelijking werd eveneens gemaakt met de ICC van de piekamplitude en pieklatentie. Er werd geopteerd voor het two-way mixed model, absolute agreement. Deze methode is het meest relevant bij onderzoek naar de test-hertest betrouwbaarheid (Koo & Li, 2016; Zaki, Bulgiba, Nordin, & Azina Ismail, 2013). Bij de interpretatie van de resultaten werd de focus gelegd op de single measures ICC. Bij het onderdeel met betrekking tot de beïnvloedende factoren werd geopteerd om een beschrijvende analyse uit te voeren. Verschillen tussen de vragenlijsten van beide testenmomenten werden geanalyseerd. Verder werd het gemiddelde verschil tussen het eerste en het tweede testmoment per component berekend telkens voor de 50%-pieklatentie en de gemiddelde amplitude afzonderlijk. Bij de proefpersonen waarbij de amplitude of de latentie meer dan een standaarddeviatie afweek van het gemiddelde verschil werd er gekeken of er een mogelijke link was tussen de opgetreden veranderingen in de 50%-pieklatentie of de gemiddelde amplitude en veranderingen in de persoonlijke factoren.
Resultaten
Test-hertest betrouwbaarheid
Gedragsmatige data
Voorafgaand aan de ERP-registratie werd de cognitie van de proefpersonen gescreend aan de hand van de MoCA (Nasreddine Z, 1996). De scores op deze screeningstest varieerden van 27 tot 30 op een totaal van 30, de gemiddelde score bedroeg 28,25 met een standaarddeviatie van 1,035. Het gemiddelde percentage correcte responsen en de gemiddelde reactietijd van het P300-paradigma en P600-paradigma zijn weergegeven in Tabel 3.
Tabel 3. Het gemiddelde percentage correcte responsen en de gemiddelde reactietijd bij de P300- en P600-paradigma’s van alle proefpersonen per testmoment.
P300 P600
Gem. % correct
(SD) Gem. RT (ms)(SD) Gem. % correct (SD) Gem. RT (ms)(SD)
Testmoment 1 86,88 (27,271) 473,94 (225,591) 93,96 (5,617) 837,59 (286,859)
Testmoment 2 93,75 (14,787) 545,67 (93,558) 97,09 (3,757) 643,19 (133,953)
Afkortingen: gem. = gemiddelde; SD = standaarddeviatie; RT = reactietijd; ms = milliseconden.
ERP’s
De mate van de test-hertest betrouwbaarheid werd bepaald aan de hand van de ICC. De waarden van de ICC’s van de 50%-pieklatentie en gemiddelde amplitude alsook het 95%-betrouwbaarheidsinterval zijn weergeven in Tabel 4. De ICC van de MMN wijst op een goede test-hertest betrouwbaarheid voor de 50%-pieklatentie en op een slechte test-hertest betrouwbaarheid voor de gemiddelde amplitude. Bij de P300 is er sprake van een uitstekende test-hertest betrouwbaarheid voor de 50%-pieklatentie en een gematigde test-hertest betrouwbaarheid voor de gemiddelde amplitude. Voor de 50%-pieklatentie van de P600 wijst de ICC op een gematigde test-hertest betrouwbaarheid ter hoogte van de elektrode Cz en een slechte betrouwbaarheid ter hoogte van de elektrode Pz. De gemiddelde amplitude van de P600 bleek slecht betrouwbaar te zijn ter hoogte van de elektrode Cz en goed betrouwbaar ter hoogte van de elektrode Pz. De correlaties voor de 50%-pieklatentie van de MMN, de 50%-pieklatentie en gemiddelde amplitude van de P300 en de gemiddelde amplitude van de P600 ter hoogte van Pz bleken significant te zijn.
Tabel 4. ICC van de 50%-pieklatentie en de gemiddelde amplitude tussen testmoment één en testmoment twee per component en het 95%-betrouwbaarheidsinterval.
ICC 95% BI 50%-pieklatentie MMN t.h.v. Fz 0,797* [0,272 – 0,956] Gem. amplitude MMN t.h.v. Fz 0,485 [-0,175 – 0,865] 50%-pieklatentie P300 t.h.v. Pz 0,957* [0,803 – 0,991] Gem. amplitude P300 t.h.v. Pz 0,638* [-0,114 – 0,917] 50%-pieklatentie P600 t.h.v. Cz 0,542 [-0,230 – 0,889] 50%-pieklatentie P600 t.h.v. Pz 0,265 [-0,624 – 0,803] Gem. amplitude P600 t.h.v. Cz 0,412 [-0,240 – 0,838] Gem. amplitude P600 t.h.v. Pz 0,767* [0,232 – 0,948]
Afkortingen: gem. = gemiddelde; * = p<0,05; 95% BI = 95%-betrouwbaarheidsinterval, t.h.v. = ter hoogte van.
De ICC van de piekamplitude en de pieklatentie werd eveneens berekend voor elke component. De waarden van de ICC’s van de pieklatentie en piekamplitude alsook het 95%-betrouwbaarheidsinterval zijn weergeven in Tabel 5. De ICC van de MMN wijst op een gematigde test-hertest betrouwbaarheid voor de pieklatentie en op een gematigde test-hertest betrouwbaarheid voor de piekamplitude. Bij de P300 is er sprake van een goede test-hertest betrouwbaarheid voor de pieklatentie en een goede test-hertest betrouwbaarheid voor de piekamplitude. Voor de pieklatentie van de P600 wijst de ICC op een slechte test-hertest betrouwbaarheid ter hoogte van de elektrode Cz en een slechte betrouwbaarheid ter hoogte van de elektrode Pz. De piekamplitude van de P600 bleek slecht betrouwbaar te zijn ter hoogte van de elektrode Cz en goed betrouwbaar ter hoogte van de elektrode Pz. De ICC’s van de piekamplitude en pieklatentie van de P300 en de piekamplitude van de P600 ter hoogte van Pz bleken significant te zijn.
Vervolgens werd een vergelijking gemaakt tussen de ICC’s van de 50%-pieklatentie en de pieklatentie, alsook tussen de ICC’s van de gemiddelde amplitude en de piekamplitude voor elke component. Hieruit bleek dat voor de latentie van de MMN en de P300 de beste resultaten werden gevonden wanneer de ICC werd berekend voor de 50%-pieklatentie en niet voor de pieklatentie. Voor de amplitude van de MMN en de P300 werden de beste resultaten dan weer verkregen met de piekamplitude. Voor de P600 werd voor de latentie een betere betrouwbaarheid gevonden met de 50%-pieklatentie ter hoogte van de elektrode Cz. Ter hoogte van de elektrode Pz werd eenzelfde mate van betrouwbaarheid gevonden voor de pieklatentie en 50%-pieklatentie. Ook voor de amplitude van de P600 werd eenzelfde mate van betrouwbaarheid gevonden voor de piekamplitude en gemiddelde amplitude zowel ter hoogte van Pz als Cz.
Tabel 5. De ICC van de pieklatentie en piekamplitude tussen testmoment één en testmoment twee per component en het 95%-betrouwbaarheidsinterval. ICC 95% BI Pieklatentie MMN t.h.v. Fz 0,554 [-0,258 – 0,894] Piekamplitude MMN t.h.v. Fz 0,584 [-0,134 – 0,900] Pieklatentie P300 t.h.v. Pz 0,820* [0,372 – 0,961] Piekamplitude P300 t.h.v. Pz 0,776* [0,206 – 0,951] Pieklatentie P600 t.h.v. Cz 0,185 [-0,561 – 0,759] Pieklatentie P600 t.h.v. Pz 0,406 [-0,193 – 0,831] Piekamplitude P600 t.h.v. Cz 0,240 [-0,511 – 0,782] Piekamplitude P600 t.h.v. Pz 0,761* [0,245 – 0,946]
Afkortingen: * = p<0,05;95% BI = 95%-betrouwbaarheidsinterval; t.h.v. = ter hoogte van.
De grand average waveform is weergegeven in Figuur 4 voor elk testmoment per component. In figuur 5 is de topografische distributie van elke component weergegeven, opnieuw per testmoment. Er werd telkens onderscheid gemaakt tussen de proefpersonen waarbij het 32-kanaals EEG werd gebruikt en proefpersonen waarbij het high-density EEG (HD-EEG) werd gebruikt. Bij de MMN is de activiteit bij het 32-kanaals EEG frontaal en centraal het grootst met uitspreiding naar parietaal toe, dit zowel op testmoment één als op testmoment twee. Er werd eenzelfde mate van activatie links en rechts vastgesteld. Bij het tweede testmoment werd de activiteit reeds vroeger gedetecteerd en was er sprake van een langere activatie in vergelijking met het eerste testmoment. Bij het HD-EEG is de activiteit frontaal en centraal het sterkst op beide testmomenten. Er is hier zowel op testmoment één als op testmoment twee meer activatie aan de linker zijde. De activiteit startte vroeger bij het tweede testmoment in vergelijking met het eerste testmoment.
De topografische distributie van de P300 situeert zich voornamelijk centroparietaal op beide testmomenten voor het 32-kanaals EEG met iets grotere activatie aan de rechter zijde. Bij testmoment één was de activiteit meer uitgespreid in de tijd, deze startte namelijk vroeger en eindigde later ten opzichte van testmoment twee. De activatie bij het HD-EEG situeert zich op beide testmomenten eveneens centroparietaal. Op testmoment twee wordt ook activatie frontaal opgemerkt, deze frontale activatie was zo goed als afwezig op testmoment één. Ook hier is de activatie iets groter aan de rechter zijde op beide testmomenten. De activiteit startte vroeger bij het tweede testmoment ten opzichte van het eerste testmoment.
De activatie van de P600 situeert zich voor het 32-kanaals EEG voornamelijk van frontaal tot parietaal. Op testmoment twee bleek deze activatie opvallend sterker te zijn dan op testmoment één. Op beide testmomenten werd zowel links als rechts dezelfde mate van activatie vastgesteld. De timing was voor beide testmomenten gelijk. Bij het HD-EEG werd op testmoment twee eveneens een veel sterkere mate van activatie opgemerkt dan op testmoment één. Op testmoment één situeert de activatie zich voornamelijk centroparietaal. Op testmoment twee is er activatie van frontaal tot occipitaal. Bij het eerste testmoment is er meer activatie aan de linker zijde. Bij het tweede testmoment daarentegen is de activatie het grootst aan de rechter zijde. De activatie duurde langer bij het tweede testmoment ten opzichte van het eerste testmoment.
A. Grand average MMN 5 pp 32-kanaals EEG T1 B. Grand average MMN 5 pp 32-kanaals EEG T2
E. Grand average P300 5 pp 32-kanaals EEG T1 F. Grand average P300 5 pp 32-kanaals EEG T2
I. Grand average P600 5 pp 32-kanaals EEG T1 J. Grand average P600 5 pp 32-kanaals EEG T2
K. Grand average P600 3 pp HD-EEG T1 L. Grand average P600 3 pp HD-EEG T2
Figuur 4. Grand average waveform van de proefpersonen (pp) met enerzijds het 32-kanaals EEG en anderzijds het high-density EEG (HD-EEG) op testmoment één (T1) en testmoment twee (T2) weergegeven per component. De latentie (x-as) is weergegeven in milliseconden (ms) en de amplitude (y-as) in microvolt (µV). Negatieve waarden worden naar boven toe uitgezet, positieve waarden worden naar onder toe uitgezet. Van A tot D: grand average van de difference waveforms van de MMN ter hoogte van de elektrode Fz. Van E tot H: grand average waveform van de P300 uitgelokt door deviante stimuli (rood) en standaardstimuli (zwart) ter hoogte van de elektrode Pz. Van I tot L: grand average waveform van de P600 uitgelokt door incorrecte zinnen (rood) en correcte zinnen (zwart) ter hoogte van de elektrode Cz en Pz.
Topografie MMN 5 pp 32-kanaals EEG T1 Topografie MMN 5 pp 32-kanaals EEG T2
Topografie P300 5 pp 32-kanaals EEG T1 Topografie P300 5 pp 32-kanaals EEG T2
Topografie P600 5 pp 32-kanaals EEG T1 Topografie P600 5 pp 32-kanaals EEG T2
Topografie P600 3 pp HD-EEG T1 Topografie P600 3 pp HD-EEG T2
Figuur 5. Topografische distributie van de difference wave per component van de proefpersonen (pp) voor het 32-kanaals EEG enerzijds en het high-density EEG (HD-EEG) anderzijds op testmoment één (T1) en testmoment twee (T2).
Beïnvloedende factoren
Algemeen
In Tabel 6 zijn de algemene resultaten weergegeven van de vragenlijsten omtrent persoonlijke factoren die telkens voor elk testmoment werden bevraagd. De factor voedselinname is niet in deze tabel opgenomen aangezien bevraging hierover uiteenlopende antwoorden opleverde omdat de proefpersonen dienden weer te geven wat ze de afgelopen 24 uur gegeten hadden. Globaal gezien bleek dat de proefpersonen eenzelfde eetpatroon hanteerden op beide testmomenten zonder al te grote veranderingen. Opvallende veranderingen die werden opgemerkt worden verder toegelicht in de bespreking van de persoonlijke factoren op individueel niveau.
Voor elk testmoment vulden de proefpersonen dezelfde vragenlijst in, bijgevolg dienden zij tweemaal hun gewoontepatroon te rapporteren. Deze gerapporteerde gewoontepatronen werden tussen beide testmomenten vergeleken, om op die manier een beeld te krijgen van de betrouwbaarheid van de opgegeven informatie. De vragenlijst liet toe de gewoontepatronen van koffie- en theeconsumptie en slaappatroon te vergelijken. Bij de factor koffie- en theeconsumptie gaven alle proefpersonen hetzelfde gewoontepatroon aan op beide testmomenten. Bij de factor slaappatroon waren er slechts vier proefpersonen die twee keer hetzelfde gewoontepatroon rapporteerden. Bij twee proefpersonen was het genoteerde gewoontepatroon verschillend bij de vragenlijst van het eerste testmoment ten opzichte van de vragenlijst van het tweede testmoment. Dit verschil bedroeg 30 minuten in het gebruikelijke aantal uren slaap per nacht. Bij de twee overige proefpersonen was er een verschil van één uur en 1.15 uur in het gerapporteerde gewoontepatroon tussen de vragenlijst van testmoment één en de vragenlijst van testmoment twee.
Uit analyse van de algemene resultaten bleek dat er enkel bij de factoren roken en menstruatie geen variatie werd vastgesteld tussen beide testmomenten. Om die reden kunnen deze factoren mogelijke verschillen in de amplitude of latentie tussen beide testmomenten niet mede verklaren. Bij de overige factoren werd er wel variatie opgemerkt tussen beide testmomenten, bijgevolg werden verschillen in deze persoonlijke factoren tussen beide testmomenten wel opgenomen in de analyse op individueel niveau.
Algemeen kan geconcludeerd worden dat er heel wat verschillen opgemerkt werden in de vragenlijsten van eenzelfde proefpersoon tussen beide testmomenten. In de volgende sectie wordt een meer gedetailleerde beschrijving per factor weergegeven.
Tabel 6. Algemene resultaten vragenlijst weergegeven per factor. Factor Aantal personen met = score op T1 en T2
Aantal personen met
≠ score op T1 en T2 Maximaal verschil tussen T1 en T2 Opmerkingen
N n N n # T
Rookgedrag / / / / / / Geen enkele proefpersoon rookte op het moment van de testafname.
Alcoholconsumptie
laatste 24 uur 2 3 2 2 4 eenheden 17 uur
Drie personen dronken geen alcohol 24 uur voor aanvang van de ERP-registratie. Bij één
proefpersoon zijn de gegevens omtrent het aantal alcoholconsumpties van de voorbije 24 uur onbekend.
Koffieconsumptie laatste
24 uur 2 1 4 6 2 koppen 6 uur
Eén proefpersoon dronk geen koffie 24 uur voor aanvang van de ERP-registratie op beide testmomenten. Bij één proefpersoon zijn de
gegevens omtrent koffieconsumptie van de voorbije 24 uur onbekend.
Theeconsumptie laatste
24 uur 1 0 1 2 1 kop 18 uur
Slechts twee personen dronken thee binnen de laatste 24 uur voor aanvang van de
ERP-registratie.
Consumptie andere
dranken laatste 24 uur 3 2 4 5 2 glazen 1 dag
Bij één proefpersoon zijn gegevens omtrent
consumptie van andere dranken van de voorbije 24 uur onbekend.
Fysieke inspanning 2 0 6 8 3.30 uur 4 dagen
Slaappatroon 3 / 5 / 1 uur / Geen enkele proefpersoon deed een dutje voor aanvang van de testing.
Humeur 2 / 6 / 1 punt /
Menstruatie / / / / / / Geen enkele proefpersoon menstrueerde op het moment van de testafname. Eén proefpersoon nam anticonceptie op beide testmomenten.
Afkortingen: T1 = testmoment één; T2 = testmoment twee; N = aantal proefpersonen met een gelijk of verschillend aantal geconsumeerde eenheden, aantal uren fysieke inspanning, aantal uren slaap of score op humeur op beide testmomenten; n = aantal proefpersonen met een gelijke of verschillende tijdspanne tussen de laatst geconsumeerde drank of laatst geleverde fysieke inspanning en aanvang van de ERP-registratie voor beide testmomenten; # = maximaal verschil in aantal eenheden; T = maximaal verschil in tijdspanne tussen de laatst geconsumeerde drank of laatst geleverde fysieke inspanning en aanvang van de ERP-registratie.
Individueel niveau
Na analyse van de data op individueel niveau bleken zes proefpersonen op minstens één parameter (50%-pieklatentie of gemiddelde amplitude) meer dan één standaarddeviatie af te wijken van het berekende gemiddelde verschil tussen beide testmomenten. In Tabel 7, 8 en 9 kunnen de waarden van deze 50%-pieklatentie en gemiddelde amplitude van deze zes proefpersonen teruggevonden worden alsook de variatie van elke factor tussen beide testmomenten.
Vervolgens worden de gemiddelde amplitude van de P300 en de 50%-pieklatentietijd van de MMN ook afzonderlijk besproken. Bij deze parameters waren er namelijk telkens twee proefpersonen die meer dan één standaarddeviatie afweken van het gemiddelde verschil tussen beide testmomentenen op die manier met elkaar vergeleken kunnen worden. Om een volledig beeld te verkrijgen, zullen de persoonlijke factoren die bij beide proefpersonen tussen de twee testmomenten varieerden per parameter onderstaand verder toegelicht worden. De persoonlijke factoren die niet varieerden tussen de twee testmomenten worden hier niet verder toegelicht.
Zoals blijkt uit Tabel 7 weken proefpersoon drie en proefpersoon vijf meer dan één standaarddeviatie af van het gemiddelde verschil voor de 50%-pieklatentietijd van de MMN. Proefpersoon drie had een verlengde 50%-pieklatentie bij testmoment één ten opzichte van testmoment twee zoals blijkt uit Tabel 8. Bij proefpersoon vijf daarentegen was de 50%-pieklatentie verlengd bij het tweede testmoment ten opzichte van het eerste testmoment. Beide proefpersonen vertoonden verschillen in de vragenlijst tussen beide testmomenten op gebied van alcoholinname, koffieconsumptie en fysieke inspanning. Er werd een vergelijking gemaakt tussen beide testmomenten per factor en hierbij werd nagegaan welke overeenkomstige tendens kon worden gevonden tussen beide proefpersonen. Hieruit bleek dat de laatste geconsumeerde kop koffie minder geleden was bij testmoment twee ten opzichte van testmoment één bij proefpersoon drie. Bij proefpersoon vijf was de laatste geconsumeerde kop koffie langer geleden bij testmoment twee in vergelijking met testmoment één. Verder duurde bij proefpersoon vijf de laatste geleverde fysieke inspanning minder lang bij testmoment twee en was dit ook minder lang geleden bij het tweede testmoment, beide in vergelijking met het eerste testmoment. Bij proefpersoon drie was de laatste geleverde fysieke inspanning langer geleden en duurde deze langer bij het tweede testmoment ten opzichte van het eerste testmoment. Op vlak van alcoholinname kunnen deze proefpersonen moeilijk vergeleken worden, aangezien er bij de ene proefpersoon een verandering was qua duur en bij de andere proefpersoon qua hoeveelheid. Kortom, een verlengde 50%-pieklatentietijd van de MMN gaat bij deze proefpersonen gepaard met minder fysieke inspanning, minder tijd tussen de ERP-registratie en de laatste geleverde fysieke inspanning en meer tijd tussen de ERP-registratie en de laatste geconsumeerde kop koffie. De factoren koffieconsumptie en fysieke inspanning zouden mogelijks beïnvloedende factoren kunnen zijn voor de 50%-pieklatentietijd van de MMN.
Verder blijkt ook uit Tabel 7 dat proefpersoon twee en proefpersoon zes meer dan één standaarddeviatie afweken van het gemiddelde verschil voor de gemiddelde amplitude van de P300. Proefpersoon twee had een hogere gemiddelde amplitude bij het eerste testmoment ten opzichte van het tweede testmoment zoals blijkt uit Tabel 8. Bij proefpersoon zes daarentegen was de gemiddelde amplitude verhoogd bij het tweede testmoment ten opzichte van het eerste testmoment. Beide proefpersonen vertoonden een verandering tussen beide testmomenten op gebied van voedsel- en drankinname,
fysieke inspanning en humeur. Er werd opnieuw een vergelijking gemaakt tussen beide testmomenten per factor en hierbij werd nagegaan welke overeenkomstige tendens kon worden gevonden tussen beide proefpersonen. Hieruit bleek dat proefpersoon twee een lagere inname van glucose rapporteerde bij het tweede testmoment ten opzichte van het eerste testmoment. Bij proefpersoon zes werd de hoogste inname van glucose gerapporteerd bij het tweede testmoment in vergelijking met het eerste testmoment. Verder was er bij proefpersoon zes minder tijd tussen de laatste geleverde fysieke inspanning en de ERP-registratie bij testmoment twee in vergelijking met de eerste testing. Bij proefpersoon twee was er meer tijd tussen de laatste geleverde fysieke inspanning en de testing bij testmoment twee ten opzichte van testmoment één. Bij de andere individuele variabelen, namelijk humeur, vetinname en duur van de fysieke inspanning, kon er geen overeenkomstige tendens gevonden worden bij de vergelijking van beide testmomenten voor de twee proefpersonen. Samengevat bleek bij deze vergelijking een verhoogde gemiddelde amplitude van de P300 samen te gaan met een verhoogde inname van glucose en minder tijd tussen de ERP-registratie en de laatste fysieke inspanning. De factoren voeding- en drankinname en fysieke inspanning zouden dus mogelijks een invloed kunnen uitoefenen op de gemiddelde amplitude van de P300.
Tabel 7. Gemiddelde verschil tussen testmoment één en testmoment twee weergegeven per parameter met bijhorend de proefpersonen die meer dan één standaarddeviatie afwijken van dit gemiddelde verschil.
Gemiddelde verschil (SD) Gem. verschil ± 1 SD Nummers van de afwijkende proefpersonen 50%-pieklatentie MMN t.h.v. Fz (ms) 22,50 (17,096) 5,40 – 39,60 3 en 5 Gem. amplitude MMN t.h.v. Fz (µV) 0,75 (0,590) 0,16 –1,34 1 50%-pieklatentie P300 t.h.v. Pz (ms) 19,50 (17,912) 1,60 – 37,41 3 Gem. amplitude P300 t.h.v. Pz (µV) 1,84 (1,639) 0,20 – 3,48 2 en 6 50%-pieklatentie P600 t.h.v. Cz (ms) 83,25 (61,178) 22,07 – 144,43 1 Gem. amplitude P600 t.h.v. Cz (µV) 1,89 (1,733) 0,16 – 3,62 4 50%-pieklatentie P600 t.h.v. Pz (ms) 96,50 (59,826) 36,67 – 156,33 1 Gem. amplitude P600 t.h.v. Pz (µV) 1,89 (1,215) 0,68 – 3,11 4
Afkortingen: T1 = testmoment één; T2 = testmoment twee; t.h.v. = ter hoogte van; SD = standaarddeviatie; gem. = gemiddelde; ms = milliseconden; µV = microvolt.
Tabel 8. Waarden van de parameters die meer dan één standaarddeviatie afweken van het gemiddelde verschil van de afwijkende proefpersonen.
Nummer van de afwijkende proefpersonen
Parameters die > 1 SD afwijken van het gem. verschil
Waarden op T1 en op T2 T1 T2 1 Gemiddelde amplitude MMN -0,68 µV -2,55 µV 50%-pieklatentie P600 Cz 565 ms 748 ms 50%-pieklatentie P600 Pz 558 ms 752 ms 2 Gemiddelde amplitude P300 3,07 µV -1,00 µV 3 50%-pieklatentie MMN 162 ms 114 ms 50%-pieklatentie P300 496 ms 438 ms 4 Gemiddelde amplitude P600 Cz -0,02 µV 5,68 µV Gemiddelde amplitude P600 Pz 0,21 µV 3,66 µV 5 50%-pieklatentie MMN 146 ms 194 ms 6 Gemiddelde amplitude P300 5,81 µV 10,11 µV
Afkortingen: SD = standaarddeviatie; gem. = gemiddelde; T1 = testmoment één; T2 = testmoment twee; ms = milliseconden; µV = microvolt.
Tabel 9. De variatie per factor op testmoment twee ten opzichte van testmoment één bij de proefpersonen waarbij minstens één parameter afweek van het gemiddelde verschil.
Pp
Voedsel Alcohol Koffie Thee houdende Glucose
dranken
Fysieke inspanning
Slaap Humeur Opmerkingen
Vet Glucose # T # T # T # T D T Z
1 ↓ = ↑ = ↓ ↓ = = = = = ↓ ↓ ↑ ↑
2 = = = = = = = ↓ ↓ / ↑ ↑ = ↓ ↑
De hoeveelheid slaap op testmoment één week af van het gewoontepatroon. Er was eveneens een verschil in de maaltijden vlak voor beide
testmomenten, bij testmoment één bestond deze maaltijd namelijk uit boterhammen ten opzichte van een warme maaltijd voor het tweede testmoment. Deze proefpersoon dronk enkel een glucose houdende drank voor het eerste testmoment.
3 = ↑ ↓ = ↑ ↓ = = = ↓ ↑ ↑ = = =
4 ↑ ↓ = = ↓ ↑ = = ↑ / ↓ ↑ = = ↓
Testmoment één week af van het gewoontepatroon omtrent de gebruikelijke hoeveelheid koffie per dag. Deze proefpersoon dronk enkel een glucose houdende drank voor het tweede testmoment.
5 = = / ↑ / ↑ / = / / ↓ ↓ = ↑ ↓
Verschillende gegevens zijn bij deze proefpersoon onbekend omdat deze persoon een andere vragenlijst invulde. De impedantie was gunstiger bij de tweede ERP-registratie dan bij de eerste ERP-registratie. Het aantal uren slaap de nacht voor het tweede
testmoment was niet naar gewoonte.
6 ↓ ↑ = = = = = = ↑ ↓ ↑ ↓ = = ↑
Afkortingen: pp = proefpersoon; # = aantal eenheden; T = tijdspanne tussen de laatst geconsumeerde drank of laatst geleverde fysieke inspanning en aanvang van de
ERP-registratie; D = duur van de geleverde fysieke inspanning; Z = perceptie van de laatst geleverde fysieke inspanning (licht/gemiddeld/zwaar); ↓ = afname van testmoment één naar testmoment twee; ‘=’ = geen veranderingen tussen testmoment één en testmoment twee; ↑ = stijging van testmoment één naar testmoment twee; / = gegevens onbekend.
Discussie
In deze masterproef werd enerzijds de test-hertest betrouwbaarheid nagegaan van de gemiddelde amplitude, 50%-pieklatentie, piekamplitude en pieklatentie van de taalgerelateerde ERP-componenten MMN, P300 en P600 bij gezonde volwassen proefpersonen. Anderzijds werd aan de hand van een vragenlijst gepeild naar individuele variabelen (rookgedrag, voedsel- en drankinname, koffie- en theeconsumptie, alcoholconsumptie, fysieke inspanning, slaappatroon, humeur en menstruatie) die tussen twee opeenvolgende testmomenten kunnen variëren om na te gaan of deze de resultaten van de taalgerelateerde ERP’s mogelijks zouden kunnen beïnvloeden.
Het eerste deel van deze discussie gaat in op de resultaten van de test-hertest betrouwbaarheid van de taalgerelateerde ERP-componenten MMN, P300 en P600. Deze componenten werden respectievelijk uitgelokt door een onbewust en bewust auditief oddball paradigma en een paradigma omtrent grammaticaliteitsbeoordeling van zinnen. Het percentage correcte responsen bij het P300- en P600-paradigma op beide testmomenten was hoog en wees er bijgevolg op dat de proefpersonen aandachtig waren voor de aangeboden stimuli en dat ze de opdracht goed uitvoerden. Hierbij werd opgemerkt dat het percentage correcte responsen op testmoment twee 6,9% hoger lag dan op testmoment één bij het P300-paradigma en 3,1% hoger bij het P600-paradigma. Belangrijk is om hier het leereffect in acht te nemen als mogelijke verklaring voor deze hogere scores op het tweede testmoment. Echter lijkt een leereffect bij het P300-paradigma eerder onwaarschijnlijk aangezien de stimuli in een random volgorde aan de proefpersonen werden aangeboden. Bij afname van het P300-paradigma was er één proefpersoon die geen respons gaf tijdens het eerste testmoment. Deze proefpersoon gaf aan het verschil tussen de deviante stimuli en standaardstimuli niet te horen. Op testmoment twee gaf deze proefpersoon wel respons bij het horen van de deviante stimuli en standaardstimuli, maar een groot aantal responsen was incorrect.
Uit de literatuur (Dalebout & Fox, 2001; Pakarinen et al., 2009; Perez et al., 2017) omtrent de test-hertest betrouwbaarheid van taalgerelateerde ERP’s bleek dat er reeds enige evidentie voor een matige test-hertest betrouwbaarheid van de MMN- en P300-component werd vastgesteld. Voor de P600 werd geen evidentie gevonden.
In het onderzoek van Pakarinen et al. (2009) werd de test-hertest betrouwbaarheid van de MMN bestudeerd. De resultaten verkregen door afname van het oddball paradigma toonden aan dat er voor de pieklatentie en de piekamplitude geen verschil was tussen beide sessies. In deze studie werd bijgevolg besloten dat de MMN-component reproduceerbaar was. Echter werd de mate van test-hertest betrouwbaarheid hier niet aan de hand van een maatstaf bepaald. Deze masterproef kon deze resultaten deels bevestigen. De piekamplitude, pieklatentie en 50%-pieklatentie van de MMN bleken ook reproduceerbaar te zijn. De ICC van de pieklatentie en piekamplitude wees immers op een gematigde test-hertest betrouwbaarheid en de ICC van de 50%-pieklatentie wees op een goede test-hertest betrouwbaarheid. De gemiddelde amplitude daarentegen was niet reproduceerbaar aangezien de ICC wees op een slechte test-hertest betrouwbaarheid.
In het onderzoek van Perez et al. (2017) werd de test-hertest betrouwbaarheid voor de piekamplitude en pieklatentie van de P300 bepaald aan de hand van de ICC. Wanneer de piekamplitude en
