Dysfunction in early auditory processing in major depressive disorder revealed by combined MEG and EEG

Dysfunction in early auditory processing in major depressive disorder revealed by combined MEG and EEG

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J Psychiatry Neurosci 2007;32(5):316-22

Seppo Kähkönen, MD, PhD; Hidehisa Yamashita, MD, PhD; Heikki Rytsälä, MD, PhD; Kirsi Suominen, MD, PhD; Jyrki Ahveninen, PhD; Erkki Isometsä, MD, PhD

Kähkönen — BioMag Laboratory, Helsinki University Central Hospital and the Cognitive Brain Research Unit, University of Helsinki, Helsinky, Finland; Yamashita — Department of Psychiatry, Hiroshima University, Hiroshima, Japan; Rytsälä, Suominen, Isometsä — Department of Mental Health and Alcohol Research, National Public Health Institute, Helsinki, Finland; Rytsälä — Department of Psychiatry, Peijas Hospital, Helsinki University Central Hospital, Helsinky, Finland; Suominen — Department of Psychiatry, Jorvi Hospital, Helsinki University Central Hospital, Espoo, Finland; Ahveninen — Massachusetts General Hospital, Massachusetts Institute of Technology, Harvard Medical School — Athinoula A. Martinos Center for Biomedical Imaging, Charlestown, Mass.; Isometsä — Department of Psychiatry, Helsinki University Central Hospital, Helsinky, Finland

Abstract

Background: Patients with major depressive disorder (MDD) show impairments in cognitive functions. However, neural mechanisms underlying these disturbances are poorly understood. We investigated whether MDD affects neural mechanisms of involuntary attention studied by auditory evoked potentials (AEPs) and auditory evoked magnetic fields (AEFs).
Methods: AEPs and AEFs were studied in a passive odd-ball paradigm in 13 drug-free patients with unipolar MDD during an acute episode and 12 age- and sex-matched healthy subjects. Auditory responses to monaurally presented frequent “standard” tones, infrequent “deviant” tones (10% and 20% frequency change) and occasional “novel” sounds (complex sounds) were simultaneously recorded with whole-head magnetoencephalography (MEG) and electroencephalography (EEG).
Results: P1 and P1m latencies were decreased in patients with MDD, compared with those in healthy subjects. Further, the mismatch negativity amplitude to the 10% frequency deviance in the EEG, but not in the MEG, was increased in MDD. We observed no differences in N1/N1m and P3a responses in the MEG and EEG. The magnitude of decrease in P1/P1m latency correlated negatively with the severity of depression in the patients.
Conclusions: Early auditory processing is impaired in patients with MDD during an acute episode, probably reflecting dysfunctional frontotemporal neural circuits. These dysfunctions may contribute to the cognitive disturbances observed in people with MDD.

Résumé

Contexte : Les patients atteints de trouble dépressif majeur (TDM) présentent des déficits au niveau des fonctions cognitives. On comprend toutefois mal les mécanismes nerveux qui sous-tendent ces déficits. Nous avons cherché à déterminer si le TDM a un effet sur les mécanismes nerveux de l’attention involontaire. Nous avons étudié à cette fin les potentiels évoqués auditifs (PEA) et les champs magnétiques évoqués auditifs (CMEA).
Méthodes : On a étudié les PEA et les CMEA dans le cadre d’un paradigme irrégulier passif chez 13 patients qui ne prenaient pas de médicaments et avaient un TDM unipolaire au cours d’un épisode aigu et chez 12 sujets en santé jumelés selon l’âge et le sexe. On a enregistré simultanément par magnétoencéphalographie (MEG) de la tête au complet et électroencéphalographie (EEG) la réponse auditive à des tonalités «standards» fréquentes présentées de façon monaurale, à des tonalités «déviantes» peu fréquentes (changement de fréquence de 10 % et 20 %) et à des sons «nouveaux» occasionnels (sons complexes).
Résultats : Les latences P1 et P1m ont diminué chez les patients qui avaient un TDM comparativement aux sujets en santé. De plus, l’amplitude de la négativité non jumelée face à la déviation de fréquence de 10 % dans l’EEG mais non dans la MEG a augmenté chez les sujets qui avaient un TDM. Nous n’avons observé aucune différence dans les réponses N1/N1m et P3a dans la MEG et l’EEG. Il y avait un lien négatif entre l’ordre de grandeur de la latence P1/P1m et la gravité de la dépressions chez les patients.
Conclusions : Il y a déficit du début du traitement auditif chez les patents atteints de TDM au cours d’une crise aiguë, ce qui reflète probablement un dysfonctionnement des circuits nerveux frontotemporaux. Ces dysfonctionnements peuvent contribuer aux troubles de la cognition observés chez les personnes atteintes de TDM.


Medical subject headings: depression; electroencephalography; magnetoencephalography.

Competing interests: None declared.

Submitted Aug. 7, 2006; Revised Oct. 30, 2006; Jan. 5, 2007; Feb. 6, 2007; Accepted Feb. 6, 2007

Correspondence to: Dr. Seppo Kähkönen, BioMag Laboratory, Helsinki University Central Hospital, PO Box 340, FIN-00029 HUS, Finland; fax +358 9 47175781; Seppo.Kahkonen@helsinki.fi