Event-related potentials to cross-modal stimuli reveal altered sensory gating in aged

Abstract

Ikääntymisen tiedetään vaikuttavan varhaisiin kognitiivisiin ja havaintotoimintoihin sekä niitä heijastaviin aivojen sähköisiin herätevasteisiin. Sekä kuulo- että tuntojärjestelmässä toistuvan ärsykkeen aikaansaamien varhaisten vasteiden on havaittu olevan ikääntyneillä voimakkaampia kuin nuorilla. Tämä kertoo ikääntyneiden heikommasta kyvystä sulkea pois epäolennaisia ärsykkeitä. Myöhempien vasteiden, kuten poikkeavuusnegatiivisuuden (mismatch negativity, MMN), on havaittu heikkenevän ikääntyneillä. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin ikääntymisen vaikutuksia herätevasteisiin passiivisessa oddball-kokeessa, jossa ärsykkeet muodostuivat kuulo- ja tuntoärsykkeiden yhdistelmistä. Tämän koeasetelman oletettiin tuovan hyvin esille ikääntymiseen liittyvän heikkenemisen kognitiivisissa toiminnoissa, sillä ärsykeyhdistelmien havaitseminen vaatii monimutkaisia kognitiivisia prosesseja. 44 ikääntyneelle (63-79 vuotta) ja 41 nuorelle (20-30 vuotta) koehenkilölle esitettiin toistuvia ärsykkeitä, joiden joukossa esiintyi satunnaisesti säännöstä poikkeavia ärsykkeitä. Kuulo- ja tuntoärsykkeiden yhdistelmät saivat aikaan P50 ja N1 vasteet molemmissa ikäryhmissä, ja ikääntyneiden vasteet olivat voimakkaampia molemmissa vasteissa. Eroja toistuvan ja poikkeavan ärsykkeen välillä ei kuitenkaan havaittu, mikä viittaa siihen, että ärsykeyhdistelmien välisiä eroja ei kyetty havaitsemaan automaattisesti. Tulokset osoittavat, että ikääntyneiden heikentynyt kyky suodattaa pois epäolennaisia ärsykkeitä näkyy myös tilanteessa, jossa ärsykkeet muodostuvat kahden eri aistijärjestelmän ärsykkeiden yhdistelmistä. On mahdollista, että nämä aivojen toiminnan tasolla tapahtuvat muutokset vaikuttavat ikääntyneiden toimintakykyyn arjessa.

Event-related potentials (ERPs) reflecting early perceptual and cognitive functions are known to be affected by aging. In both auditory and somatosensory modalities, early responses to repetitive stimuli seem to be enhanced in amplitude in aged participants, indicating declined gating of irrelevant stimuli. On the other hand, later responses, such as the mismatch negativity (MMN), are attenuated compared to young adults. In the present study, the effects of aging on ERPs were investigated in a passive, crossmodal oddball condition, where frequent standard and infrequent deviant stimuli were presented. This stimulus condition was assumed to be effective in revealing aging-related decline in cognitive functions since it requires complex cognitive computations. The responses to auditory-somatosensory stimuli were recorded from 44 aged (63-79 years) and 41 young (20-30 years) participants. The cross-modal stimuli elicited P50 and N1 responses in both age groups, the aged showing larger amplitudes for both responses. However, there were no differences between deviant and standard stimuli. Thus, no MMNs were elicited in either of the groups, suggesting that the cross-modal stimuli could not be differentiated automatically. The results indicate that insufficient sensory gating of multisensory stimuli is evident in aged. It is possible that these changes in brain level affect the functioning of the elderly in their everyday lives.