Sub-components of event related potentials (ERP) associated with polymorphisms in glutamate, gaba and dopamine neurotransmitter receptors

Abstract

Duyumsal ve bilişsel süreçleri yansıtan olaya ilişkin potansiyeller (OİP), beyninyüksek bilişsel süreçlerde nasıl çalıştığına dair elekrofizyolojiksel ışık tutmaktadır.OİP'lerin spektral bileşenleri ve P300 alt bileşeni bireyler arası değişkenliğe sahipolduğu kadar yüksek oranda kalıtsal olma özelliğine de sahiptir. OİP'lerin bukalısallık özelliğine atfedilen adaylar, bazı önemli neurotransmitter reseptörlerinikodlayan genlerdir. Bu çalışmada, glutamat reseptör 2A alt birimi (NMDAR2A),GABA reseptör gamma-2 alt birimi (GABRG2), ve dopamin reseptör D2 alt biriminikodlayan genlerdeki fonksiyonel polimorfizmlerin işitsel OİP'lerle olan ilişkileriincelendi. Bunun için 72 sağlıklı erkek gönüllünün EEG kayıtları alındı ve genetikanalizleri yapıldı. İstatistiksel çalışma için, her üç polimorfizm tipine göre ayrıgruplar oluşturuldu. Üç farklı bilişsel paradigma uygulanarak işitsel OİP'ler eldeedildi. ERP kayıtları P300 latans ve genliği ölçülmek suretiyle zaman alanında, vedaha sonra dalgacık dönüşümü yöntemi kullanılarak zaman-frekans alanındavaryans analizi (ANOVA) ile incelendi. Alınan sonuçlar, GABRG2 polimorfizmininhem zaman hem de zaman-frekans alanında OİP'ler üzerinde önemli bir etkisiolduğunu gösterdi. Diğer iki polimorfizmin P300 üzerindeki etkilerinin ise daha azolduğu tespit edildi. Bununla beraber, spesifik frekans bantlarının zaman-frekansalanındaki analizleri, bu üç polimorfizmin OİP'ler üzerinde sadece zaman alanındakianalizlerinde farkedilemeyen daha başka etkileri de olduğunu gösterdi. Bu çalışma,normal populasyondaki genetik farklılıkların elektrofizyolojik parametrelerleilişkilerini göstererek, bilişsel aktivitelerin genetik temelleri üzerindeki bilgilerimizigenişletmiştir.Anahtar Sözcükler: Olaya İlişkin Potansiyel (OİP), P300, Polimorfizm, Reseptör,NMDAR2A, GABRG2, DRD2, Zaman Alanı, Zaman-Frekans Alanı, DalgacıkDönüşümü.

Event related potentials (ERPs) reflect perceptual and cognitive processes andtherefore provide an electrophysiological window onto brain function duringcognition. P300 component as well as spectral components of ERPs are highlyheritable. Potential candidates for the genetic determinants of ERPs are genesencoding several most important neurotransmitter receptors. In this study, we aimedto identify associations of functional polymorphisms of genes encoding glutamatereceptor 2A subunit, (NMDAR2A), GABA receptor gamma-2 subunit (GABRG2) anddopamine receptor D2 subunit (DRD2) with auditory ERPs. EEG recordings andgenetic analysis of 72 Turkish male healthy volunteers were performed in this study.Groups were formed according to their polymorphism types for each of the threeneurotransmitter receptors. Three cognitive paradigms were designed to generateauditory ERPs. ERP recordings of each polymorphic group were analyzed in the timedomain by measuring P300 amplitude and latency, and furthermore, in the time-frequency domain by decomposition of ERP signals via using wavelet transform withanalysis of variance (ANOVA). Results provide evidence of strong effect of GABRG2polymorphism with ERP characteristics both in time domain and in time-frequencydomain. The effects of NMDAR2A and DRD2 polymorphisms are less significant onP300 wave. However, time-frequency decomposition of ERP data showed other effectscould be observed in specific frequency bands of all three polymorphisms that werenot reflected in the time-domain representation of the data. The results of this studyshow that extended analyses on the correlations of genetic differences among normalpopulation on electrophysiological parameters may extend our view on the geneticbasis of cognitive activities.Keywords: Event Related Potential (ERP), P300, Polymorphism, Receptor,NMDAR2A, GABRG2, DRD2, Time-Frequency Domain Analysis, WaveletTransform.