Brain responses to sound intensity changes in aging and in depression

Abstract

Sekä ikääntymisen että masennuksen on osoitettu olevan yhteydessä heikentyneeseen serotoniinijärjestelmän toimintaan, mikä voi heijastua aivojen automaattisen kykyyn käsitellä äänten voimakkuuksia. Äänen voimakkuuden muutoksiin syntyvien aivovasteiden tutkiminen voikin antaa tietoa niin ikääntymiseen kuin masennukseenkin liittyvästä perustavanlaatuisesta aistitiedon käsittelystä ja välittäjäainetoiminnasta. Kuitenkaan ikääntyneillä masentuneilla aivojen automaattista kykyä käsitellä äänten voimakkuuksia ei ole aiemmin tutkittu. Toteutimme elektroenkefalografiatutkimuksen (EEG) tarkastellaksemme aivojen automaattista kykyä käsitellä äänten voimakkuuksia nuorilla ei-masentuneilla (n=18, ikä 19–38), nuorilla masentuneilla (n=17, ikä 18–40), ikääntyneillä ei-masentuneilla (n=16, ikä 63–80) ja ikääntyneillä masentuneilla (n=20, ikä 62–76). Tutkimuksessa hyödynnettiin passiivista muutoksenhavaitsemistilanne-koeasetelmaa N1-, MMN- ja P3a–vasteiden tutkimiseen. Muutoksenhavaitsemistilanne-koeasetelma koostui kahdesta koesarjasta: toisessa koesarjassa oli toistettujen voimakkaiden äänten (80 dB) joukossa harvoin esiintyviä hiljaisia ääniä (60 dB), ja toisessa koesarjassa ärsyketyyppien voimakkuudet olivat päinvastaiset. Tutkimuksen tulokset osoittivat ikääntymisen ja ikääntyneiden masennuksen liittyvän suurentuneisiin N1-amplitudeihin koesarjassa, jossa toistuvana ärsykkeenä oli hiljainen ääni (60 dB) ja harvoin esiintyvänä ärsykkeenä oli voimakas ääni (80 dB). Tämä saattaa viitata ikääntyneiden ja ikääntyneiden masentuneiden heikentyneeseen ärsykepiirteiden varhaiseen koodaamiseen, inhibitiovaikeuksiin sekä heikentyneeseen serotoniinijärjestelmän toimintaan. Lisäksi P3a-vasteet harvoin esiintyviin ärsykkeisiin olivat negatiivisesti yhteydessä masennusoireita mittaaviin pistemääriin (Beck Depression Inventory, BDI), viitaten heikentyneeseen tarkkaavuuden suuntaamiseen masennuksessa. Tulevaisuudessa tuloksia voidaan mahdollisesti hyödyntää masennuksen diagnostiikassa ja masennuksen hoitomuotojen suunnittelussa.

Both aging and depression have been associated to serotonergic dysfunction, which can be reflected by sound intensity processing of the brain. Therefore investigating brain responses to sound intensity changes can create understanding of basic sensory information processing and neurotransmission in aging and depression. However, sound intensity processing in old age depression has not been studied earlier. We conducted an electroencephalography (EEG) study to investigate sound intensity processing in young non-depressed adults (n=18, age 19-38), young depressed adults (n=17, age 18-40), aged non-depressed adults (n=16, age 63-80) and aged depressed adults (n=20, age 62-76). Passive oddball paradigm was used for inspecting N1, MMN and P3a responses. The oddball paradigm consisted of two conditions: low intensity condition with infrequently presented silent sounds (60 dB) among frequently presented loud sounds (80 dB), and high intensity condition with reversed intensities. The results showed increased N1 amplitudes in high intensity condition related to aging and old age depression. This indicates impaired stimulus encoding but also possible serotonergic dysfunction and inhibition deficits in aging and in old age depression. Moreover, negative correlation between P3a responses to infrequent sounds and Beck Depression Inventory (BDI) scores was found in depressed participants, suggesting impaired orientation of attention related to depression. The results can possibly be utilized in future in diagnostics and in prediction of the treatment for depression.