Psychophysiological and neurophysiological investigation of multisensory integration in schizophrenia and autism: a comparative study

Abstract

The process of integrating information from different sensory channels, known as multisensory integration (MSI) was assessed in two disorders, Autism Spectrum Disorder (ASD) and Schizophrenia (SCZ). 32 healthy controls (HC), 35 SCZ patients, and 23 ASD patients performed an audiovisual (AV) synchronous target detection task while reaction time (RT) and scalp recorded electrophysiological (EEG) activity were measured. MSI in the AV condition resulted in faster and less variable RTs compared to the unimodal conditions. Using our novel bootstrap method, MSI gain was observed in 78 % of HC, 26 % of ASD, and 48 % of SCZ patients. At the neural level, MSI in the AV condition resulted in larger amplitude of sensory evoked responses and cognitive P3 response compared to the corresponding unimodal conditions. These neural effects of MSI were not related to the behavioural MSI gain identified at the individual level and could not explain the deficits in behavioural MSI of patient groups. In conclusion, a robust MSI gain deficit in RT was observed in both patient groups that was not reflected in early perceptual and cognitive electro-cortical responses, suggesting that behavioural MSI deficits in ASD and SCZ may arise at late processing stages such as response selection.

Η διαδικασία απαρτίωσης πληροφοριών από διαφορετικά αισθητηριακά συστήματα, γνωστή ως πολυαισθητηριακή απαρτίωση (Multisensory integration-MSI) αξιολογήθηκε σε δύο διαταραχές, τη Διαταραχή του Φάσματος του Αυτισμού (ΔΑΦ) και τη Σχιζοφρένεια (ΣΧΖ). 32 υγιείς μάρτυρες, 35 ασθενείς με ΣΧΖ και 23 ασθενείς με ΔΑΦ εκτέλεσαν μια δοκιμασία ανίχνευσης στόχου, ενώ μετρήθηκε ο συμπεριφορικός χρόνος αντίδρασης (RT) και η ηλεκτροφυσιολογική (EEG) δραστηριότητα με επικρανιακή καταγραφή από 64 ηλεκτρόδια. Το MSI στην πολυαισθητηριακή συνθήκη (Audiovisual-AV) εμφάνισε ταχύτερο και λιγότερο μεταβλητό RTs σε σύγκριση με τις μονο-αισθητηριακές συνθήκες (Audio, Visual). Χρησιμοποιώντας μια νέα μέθοδο (bootstrap), παρατηρήθηκε αύξηση της πολυαισθητηριακής απαρτίωσης στο 78 % των υγειών μαρτύρων, στο 26 % των ΔΑΦ και στο 48 % των ασθενών με ΣΧΖ. Στο νευροφυσιολογικό επίπεδο, η πολυαισθητηριακή συνθήκη εμφάνισε μεγαλύτερο ύψος στα πρώιμα αισθητηριακά προκλητά δυναμικά και στο γνωσιακό προκλητό P3 σε σύγκριση με τις αντίστοιχες μονο-αισθητηριακές συνθήκες. Αυτές οι νευρικές επιδράσεις του MSI δεν σχετίζονταν με τα συμπεριφορικά ευρήματα και δεν εξηγούν τα συμπεριφορικά ελλείμματα στην πολυαισθητηριακή απαρτίωση που παρουσιάζουν οι ομάδες ασθενών. Συμπερασματικά, παρατηρείται ένα ισχυρό συμπεριφορικό έλλειμμα στην πολυαισθητηριακή απαρτίωση και στις δύο ομάδες ασθενών που δεν αντικατοπτρίζεται στις πρώιμες αντιληπτικές και γνωστικές ηλεκτροφυσιολογικές αποκρίσεις, υποδηλώνοντας ότι τα συμπεριφορικά ελλείμματα στην πολυαισθητηριακή απαρτίωση σε ΔΑΦ και ΣΧΖ μπορεί να προκύπτουν σε όψιμα στάδια επεξεργασίας, όπως η επιλογή απόκρισης.