Faktoren- und diskriminanzanalytische Auswertung komponentenbezogener Kohärenzen des EEG zur Früherkennung neurotoxischer Schädigungen

Summary

Using factor and discriminant analysis, it has been investigated wether coherence-related parameters of EEG are suitable for the detection of early impairments of brain functions, caused by low toxic expositions. This and related questions are of increasing importance in so far, as humans, within modern industrial society, are continuously exposed to a large and still growing number of „subcritical” noxes, the long-term and combined effects of which are as yet widely unknown. A remarkable position within the large spectrum of these substances is held by neurotoxins. From this situation, a demand results for related effective diagnostic methods.

14 long-term and 14 median-term CS₂-exposed subjects and two age-matched control groups were examined. The EEG was derived from 16 positions (reduced 10:20 system) under resting condition. The coherence parameters were defined in accordance with the classical EEG frequency ranges, using the time-variant spectral analysis (36).

From a factor analysis, two factors emerged within the Alpha- and the Theta range, reflecting shifts of coherence mainly in the frontal (first) and the occipital areas (second factor). A satisfactory discrimination between long-term-exposed subjects and control subjects was achieved on the basis of these factors. The results were confirmed by a retest investigation one year later.

Zusammenfassung

Mit Hilfe faktoren- und diskriminanzanalytischer Verfahren wurde untersucht, ob Kohärenzen des EEG geeignet sind, subtile funktionelle Beeinträchtigungen des menschlichen Gehirns, wie sie durch geringe toxische Expositionen ausgelöst werden können, trennscharf anzuzeigen. Diese und ähnliche Fragestellungen gewinnen insofern an Bedeutung, als der Mensch in der modernen Industriegesellschaft permanent einer großen und immer noch wachsenden Zahl „unterkritischer” Noxen ausgesetzt ist, deren Langzeit- bzw. kombinierte Wirkungen bis heute noch weitgehend unerforscht sind. Einen bedeutenden Platz in der Palette möglicher Schadstoffe nehmen die Neurotoxine ein. Hieraus erwächst ein Bedarf an effektiven diagnostischen Methoden für die Erkennung und Objektivierung beginnender pathologischer Veränderungen der Hirntätigkeit.

Wir untersuchten je vierzehn lang- und mittelfristig CS₂-Exponierte sowie zwei Kontrollgruppen entsprechender Altersverteilung. Das EEG wurde 16-kanalig (reduziertes 10:20-System) unter Ruhebedingungen abgeleitet. Die Berechnung der Kohärenzen erfolgte komponentenbezogen für die klassischen Frequenzbänder des EEG auf der Basis der zeitvariaten Spektralanalyse.

Bei einer faktorenanalytischen Betrachtung ergaben sich je zwei Faktoren für das α- und das ϑ-Band, die zum einen die Zusammenhänge im mehr frontalen (erster) und zum anderen jene im mehr okzipitalen Bereich (zweiter Faktor) widerspiegelten. Auf der Basis dieser Faktoren wurde eine befriedigende Trennung zwischen den langfristig Exponierten und der Kontrollgruppe erreicht. Die Resultate konnten durch Retest-Untersuchungen nach einem Jahr bestätigt werden.

Key words:

EEG - Coherence - Time-variant spectral analysis - Factor analysis - Discriminant analysis - Neurotoxicity - CS₂