Caracterización de los endofenotipos psicofisiológicos en hijos de padres con trastornos por uso de alcohol

Resumen

El alcohol es la substancia con efectos psicoactivos con mayor prevalencia de consumo a nivel mundial y puede provocar el desarrollo de los Trastornos por Uso de Alcohol (TUA), lo cual tiene un gran impacto a nivel social y económico para el país. La evidencia muestra que los pacientes con TUA presentan principalmente alteraciones cognitivas y emocionales, que incluyen alteraciones en el control inhibitorio, un incremento del valor motivacional hacia los estímulos relacionados con la sustancia y cambios en su regulación afectiva. Estas alteraciones también se han encontrado en población con consumo de riesgo y personas con antecedentes familiares del TUA, lo que ha llevado a que se proponga que estas alteraciones cognitivas y emocionales podrían ser marcadores de vulnerabilidad para el desarrollo de la enfermedad. Los estudios con hijos de padres con TUA han arrojado evidencia de la presencia de alteraciones cognitivas y emocionales similares a las encontradas en la población clínica, lo que sugiere que estas alteraciones podrían ser posibles endofenotipos que ayudarían a identificar el riesgo de desarrollar dicho trastorno, lo que repercutiría de manera positiva en el desarrollo de programas de prevención y tratamientos basados en las necesidades específicas de esta población no clínica y de gran vulnerabilidad. Las medidas psicofisiológicas han sido consideradas como medidas fiables para la detección de posibles alteraciones de los procesos cognitivos y emocionales, por lo que se considera que pueden ser una herramienta útil para el estudio de los potenciales marcadores de vulnerabilidad para desarrollar TUA. Considerando todos estos factores, en esta tesis doctoral el objetivo principal fue estudiar y caracterizar los principales endofenotipos asociados al TUA en jóvenes con padres diagnosticados con el trastorno, mediante el análisis de las técnicas de Oscilaciones Relacionadas a Eventos (ORE) y los Potenciales Relacionados a Eventos (PRE) del electroencefalograma (EEG) durante un estado de reposo y durante la realización de tareas inhibitorias y afectivas. Para poder conseguir este objetivo general se llevaron a cabo tres estudios con objetivos e hipótesis específicos: El Estudio 1 tuvo como objetivo específico evaluar los procesos inhibitorios a través del registro electrofisiológico durante una tarea de Go/NoGo (o bien “a través de los componentes P3 y N2 de los PREs generados ante una tarea de Go/NoGo) en hijos de padres con TUA. Se reclutaron a 65 participantes divididos en dos grupos: 1) grupo de hijos de padres alcohólicos (HPA), conformado por 30 participantes con antecedentes familiares de TUA y 2) grupo control formado por 35 participantes sin antecedentes familiares de TUA. La tarea Go/Nogo consistió en la presentación de figuras geométricas que los participantes debían de clasificar en base a su color (condición Go) e inhibir la respuesta motora cuando se presentaba un estímulo al cual no debían de responder (condición NoGo) mientras se adquiría el registro del EEG. Los resultados a nivel conductual, específicamente el número de errores ante la condición NoGo y los tiempos de reacción ante la condición Go, fueron similares entre los HPA y el grupo control, lo que sugiere un desempeño similar entre ambos grupos. A diferencia de estos datos, los resultados a nivel psicofisiológico si mostraron diferencias En primer lugar, y a nivel intra-grupal, no se encontraron diferencias la amplitud del componente P3 entre las condiciones Go y NoGo en el grupo HPA, a diferencia del grupo control en donde si existieron claras diferencias entre ambas condiciones. En segundo lugar, se observó que el grupo HPA, en comparación al grupo control, generan una mayor amplitud del componente P3 ante la condición Go en regiones frontales, centrales y parietales y una mayor amplitud ante la condición NoGo que se restringe a las regiones frontales. Esta ausencia de diferencias en la amplitud de P3 durante las condiciones de Go y No-Go observada en los HPA puede ser interpretada como una posible la puesta en marcha de mecanismos de compensación que permite a los HPA realizar la tarea de la misma forma en que los controles lo hacen. En el Estudio 2, con el fin de determinar si los HPA presentan alteraciones afectivas o una elevada saliencia motivacional hacia los estímulos relacionados con la substancia se investigó el procesamiento de los estímulos afectivos y relacionados con el alcohol a través del análisis de la Negatividad Posterior Temprana (NPT) y del Potencial Positivo Tardía (PPT) de los PRE y la banda Theta de los ORE. Participaron un total de 60 personas divididos en dos grupos: un grupo de HPA (n=30) y un grupo control (n=30). Se realizaron registros de EEG mientras los participantes realizaban una tarea en la que debían ver y clasificar imágenes en función de su valencia, los estímulos afectivos fueron extraídos del Sistema Internacional de Imágenes Afectivas (IAPS) con valencia positiva, negativa y neutra, así como también imágenes relacionadas con el alcohol. Los resultados mostraron diferencias significativas entre grupos únicamente en la potencia de Theta, sin que existan diferencias en los componentes de los PRE. En el grupo de HPA se observó un aumento de la potencia de Theta en comparación con el grupo control, ante la condición de imágenes agradables (regiones frontal, parietal, occipital y temporal derecho), condición desagradable (regiones frontal, central, occipital), condición neutral (región occipital) y ante las imágenes relacionadas con el alcohol (regiones frontal, central, parietal, occipital y temporal bilateral). Estos datos nos llevan a sugerir que existe evidencia electrofisiológica de la presencia de alteraciones relacionadas con el procesamiento de estímulos afectivos y relacionados con el alcohol , ya que los HPA presentan un incremento en la reactividad emocional que se refleja en una mayor potencia de Theta en regiones occipitales Adicionalmente, estos también parecen presentar un incremento en el reclutamiento de los recursos necesarios para controlar la respuesta emocional, como se puede observar en el incremento en regiones anteriores. Finalmente, el Estudio 3 tuvo como objetivo caracterizar la actividad oscilatoria de los HPA durante un estado de reposo. Para ello se realizaron registros de EEG en reposo durante 3 minutos a 62 participantes divididos en grupo de HPA y grupo control. El análisis se enfoco en las bandas de frecuencia Theta, Alfa y Beta. Los resultados indican la presencia de una interacción significativa entre los factores región y grupo para la banda de frecuencia Alfa y una relación inversa entre la potencia de alfa de los participantes control con las medidas de consumo de alcohol, y una relación inversa entre la potencia de alfa con las puntuaciones de la escala de impulsividad Barrat. Todo ello parece indicar que la banda de frecuencia de Alfa podría estar modulada por factores relacionados con el consumo y potencialmente constituir un marcador de vulnerabilidad. De forma global, nuestros resultados indican que algunas de las alteraciones encontradas en la población con TUA puede ser encontrada en su descendencia sana, es decir, sin la presencia del trastorno y en ausencia de consumo de riesgo. En particular, nuestros resultados sugieren que la amplitud del potencial P3 durante la realización de una tarea de Go/No-No y la potencia de Theta durante el visionado de estímulos afectivos y relacionados con el alcohol podrían constituir posibles endofenotipos o marcadores de vulnerabilidad para el TUA. Alcohol use disorder (AUD) is a highly prevalent disorder, with significant socio-economic and health impacts. Furthermore, AUDs is related with the presence of cognitive alterations, in particular alterations in inhibitory control, in an increase incentive salience of alcohol cues and alterations in affective regulation. Additionally, these alterations have also been found in the population with hight risk consumption and in the population with family history of AUDs. This has led to the hypothesis that these alterations may precede the development of the disease, and therefore constituted vulnerability markers or endophenotypes. This thesis shall endeavour to verify if the presence of these cognitive and psychophysiological alterations in offspring of AUD patients could be endophenotypes of the disorder. Further knowledge of etiology of AUD will allow for a better understanding of the disorder, and to identify the population at risk, and eventually will help to develop prevention and treatment programs based on the specific needs of the population. In line with this, the psychophysiological measures have been considered as reliable measures for the detection of possible alterations in cognitive processes and, therefore, they emerge as a useful tool to study potential vulnerability markers for AUD. Considering all of these factors, with this doctoral thesis we aim to characterize the main endophenotypes for alcohol use disorder in offspring of AUD patients, through the use of electroencephalogram (EEG) recordings during a resting state and during inhibitory and affective tasks. In order to achieve this aim, we have proposed three different studies: With our first study we aim to assess inhibitory processes and the underlying psychophysiological activity in offspring of AUD’s (OA), by using event-related potential (ERP) measurements during a Go/No-Go task. For this, we have recruited 65 participants divided into two groups, an experimental group, with 30 participants with a family history of AUD (OA group) and a control group, with 35 participants without a family history of AUD. EEG recordings (32 monopolar channels) were obtained while participants execute a Go/No-Go task, in which the participants had to classify geometric figures by their colour and inhibit the motor response when a No-Go stimulus was presented. Our results indicated that at the behavioural level, both groups seem to have a similar performance, with no inter-group differences in terms of number of errors or reaction times. However, we have found differences in the psychophysiological patterns of activation. First, we have observed that during the Go condition, OA present higher amplitudes of the P3 component in all of the regions analysed (frontal, central and parietal). Second, we have found that OA present an increase P3 amplitude in frontal regions, during the No-Go condition. Additionally, unlike what was observed in the control group, no differences in P3 amplitude were observed in the OA group during the Go and No-Go conditions. This absence of differences in P3 amplitude during Go and No-Go conditions observed in OA can be interpreted as a possible alteration in the inhibitory processes, implying that they may need to recruit similar resources to inhibit their motor response and to classify the stimuli, and that the psychophysiological measures underlying the inhibitory processes could constitute a vulnerability marker for AUD. With our second study, we aimed to study the way in which OA process affective and alcohol-related stimuli, in order to determine if they could present affective alterations or a high motivational salience towards substance-related stimuli. For this, we have recruited 60 participants divided into two groups, one of OA (n=30) and another of control participants (n=30). EEG recordings were made while participants performed an affective task, with images from the international affective imaging system (IAPS), with positive, negative, and neutral valence, as well as alcohol related images. Subsequently, the EEG recordings were obtained and ERP (Early Posterior Negativity and Potential Late Positive) and ORE (Theta) measurements were obtained. Our results indicate a significant interaction between the factors Condition, Region and group for the Theta power. In particular we have observed an increase theta power in OA, in different regions during the condition of pleasant (frontal, central, parietal, occipital, right temporal), unpleasant (frontal, central, occipital), neutral (occipital) and alcohol related images (frontal, central, parietal, occipital, right and left temporal). There were no group differences regarding any of the event related potentials measurements analysed (EPN/LPP). This data leads us to conclude that there is evidence of alterations related with the processing of affective and alcohol-related stimuli, and that these alterations can be indexed by changes in Theta power. Specifically, OA seem to present an increase emotional reactivity, evidenced by an increase in theta power in occipital regions. Additionally, they also seem to present an increase recruitment of resources to control their emotional response, as it can be seen in the increase Theta power in anterior regions, which could be a reflection of compensatory mechanism. Finally, the third study aimed to characterize the oscillatory activity of OA during resting state. To do this, we performed EEG recordings of 62 participants divided into two groups (OA and Control), and obtained Theta, Alpha and Beta frequency bands measurements. Our results indicate the presence of a significant interaction between the region and group factors for the Alpha frequency band and an inverse relationship between alpha power of the control participants with the measures of alcohol consumption, and an inverse relationship between the power of alpha with Barrat impulsivity scale scores. Our results seem to indicate that the Alpha frequency band could be modulated by alcohol consumption factors, and potentially constitute a vulnerability marker. Overall, our results seem to indicate that some of the alterations found in the population with AUD can be found in their healthy offspring, that is, without the presence of the disorder and in the absence of risky consumption. In particular, our results indicate that the P3 amplitude during the execution of a Go/No-No task and Theta power during the viewing of affective and alcohol-related stimuli could constitute possible endophenotypes or vulnerability markers for the AUD.