Articles

structura, funcția și neurochimia creierului în schizofrenie și tulburare bipolară–o revizuire sistematică a literaturii de neuroimagistică prin rezonanță magnetică

identificarea studiului

Figura 1 descrie rezultatele la fiecare nivel al procesului nostru de identificare a studiului. Din cele 394 de articole potențial relevante, am inclus 50 structurale, 29 funcționale, șapte MRS și opt studii combinate de imagistică și genetică în această revizuire sistematică.

Fig. 1
figure1

procesul de selecție a studiului

studii RMN structurale

RMN structurale ale materiei cenușii

materia cenușie a fost un punct central al cercetării neuroimagistice în bolile psihiatrice. Folosind estimarea probabilității anatomice (ALE), o meta-analiză a 37 de studii a demonstrat deficite extinse de materie cenușie în deficitele frontale, limbice și subcorticale în schizofrenie în comparație cu controalele sănătoase.26 în mod similar, s – au găsit reduceri ale materiei cenușii în cingulatul anterior și insula într-o meta-analiză ALE a pacienților cu BD în comparație cu controalele sănătoase.27 o analiză recentă care încearcă să contrasteze cantitativ, deși nu direct, deficitele de materie cenușie într-o serie de tulburări psihiatrice, inclusiv schizofrenia și BD, folosind tehnici meta-analitice, a constatat o scădere comună a cingulatului anterior dorsal și a insulei anterioare, zone ale creierului care sunt atribuite rețelelor de evidență.28

patruzeci de studii au examinat în mod explicit diferențele de materie cenușie în spectrul psihozei din 2005, dar numai șaptesprezece dintre acestea au fost efectuate la Intensitatea câmpului magnetic de 3t. Toate studiile, cu excepția unuia, au inclus subiecți cărora li s-au administrat medicamente în momentul scanării și doar o minoritate de studii s-au concentrat pe pacienții cu primul episod (Tabelul 1). Pierderea volumului materiei cenușii corticale apare larg răspândită în schizofrenie, dar mai puțin extinsă29,30,31 sau chiar absent32, 33 în BD. A fost sugerat ca un fenotip intermediar între categoriile de boli, reflectând posibil povara psihozei pe viață, pacienții diagnosticați cu schizofrenie și tulburare schizoafectivă demonstrând reduceri extinse ale materiei cenușii neocorticale și subcorticale și reduceri mai mici limitate la regiunile frontotemporale din BD.29 sprijinirea în continuare a acestui concept este un studiu recent realizat de Song și colab. OMS a examinat volumele de materie cenușie la pacienții fără medicamente cu schizofrenie și BD și a raportat o corelație negativă între severitatea iluziilor și volumele de materie cenușie frontală, precum și amploarea halucinațiilor și volumul de materie cenușie dreaptă uncus în grupurile de diagnostic.34 examinând zonele subcorticale ale creierului, studiile sugerează în mod constant că reducerea volumului hipocampului poate fi o caracteristică care este împărtășită în spectrul psihozei,35,36,37, majoritatea studiilor raportând că pierderea volumului este mai mare în schizofrenie comparativ cu BD,38 chiar și atunci când se examinează subcâmpurile individuale ale hipocampului.35, 39 în mod similar, studiile timpurii sugerează că reducerile de volum ale talamusului să fie prezente în categoriile de boli,36, 40, dar rapoartele ulterioare cu dimensiuni mai mari ale eșantioanelor au detectat această caracteristică numai în schizofrenie.29, 41 constatările sunt mai inconsistente în ceea ce privește volumul amigdalei, care a fost raportat a fi neafectat în ambele grupuri de diagnostic,42, 43 au scăzut doar în schizofrenie,44 au scăzut mai vizibil în schizofrenie comparativ cu BD45 și invers.37 rapoartele privind volumele ganglionilor bazali sunt, de asemenea, contradictorii în cazul în care unii constată creșterea volumului46, 47 sau scăderea48,49, care este împărțită între boli, anomalii în schizofrenie, dar nu BD, 34, 36 sau lipsa anomaliilor în oricare dintre grupurile de diagnostic (cu excepția nucleului accumbens).50 aceste rapoarte contrastante reflectă probabil eterogenitatea dintre studii în ceea ce privește caracteristicile pacientului, expunerea la medicamente, achiziția de date și metodele de analiză a datelor.

Tabelul 1 studii care examinează substanța cenușie

la pacienții cu primul episod au fost deja raportate pierderi semnificative de volum cortical și subcortical care seamănă cu stadiul bolii cronice. În timp ce multe dintre zonele cu pierdere de materie cenușie par să se suprapună între grupurile de diagnostic, mai multe rapoarte sugerează anomalii mai mari în schizofrenia primului episod comparativ cu primul episod BD, atât în ceea ce privește pierderea de volum45, 51, cât și întinderea spațială.40, 52 poate că nu este surprinzător faptul că Pina-Camacho și colab. a raportat că vârsta la prima apariție a psihozei a modulat anomalii structurale într-o manieră neliniară și dependentă de diagnostic. Mai exact, aceștia raportează că pacienții cu debut mai devreme al unei tulburări de spectru schizofrenic au avut cea mai semnificativă extindere a ganglionilor ventriculari și bazali, împreună cu cele mai mari deficite de volum și grosime corticală fronto-temporală în rândul grupurilor de diagnostic, pacienții cu tulburări afective având deficite corticale mai puțin extinse, care au fost din nou mai proeminente la cei cu vârsta mai mică de debut a psihozei.53 cu toate acestea, nici unul dintre studii nu a examinat pacienții cu NA de cinci ori, ceea ce a făcut imposibilă concluzia definitivă că diferențele de grup observate în ceea ce privește anomaliile substanței cenușii se datorează mai degrabă diferențelor intrinseci din spectrul de diagnostic decât expunerii diferențiate la medicamentele psihotrope.

RMN structural al materiei albe

anomaliile materiei albe au fost raportate a fi răspândite atât în schizofrenie, cât și în BD. O meta-analiză a estimării probabilității de activare a arătat scăderea FA în schizofrenia primului episod comparativ cu controalele sănătoase din tracturile comisurale, de asociere și de proiecție, cu implicarea principală a fasciculului fronto-occipital inferior, fasciculului longitudinal inferior, mănunchiului cingulum și corpului calos.54 în mod similar, o meta-analiză a cincisprezece studii DTI în BD a raportat scăderea FA în toate tipurile de tracturi în comparație cu controalele sănătoase, cu cele mai robuste scăderi ale fasciculului fronto-occipital inferior.55 de descoperiri sugerează o distribuție spațială comună a deficitelor de integritate a materiei albe în spectrul bolii, dar nu permit nicio inferență asupra comparabilității în magnitudinea anomaliilor.

unsprezece studii au comparat integritatea substanței albe în schizofrenie și BD; toate, cu excepția unuia, au inclus pacienți cărora li s-au administrat medicamente la momentul evaluării și doar două s-au concentrat pe pacienții cu primul episod (Tabelul 2). Este frapant faptul că majoritatea studiilor efectuate la pacienții cronici cu medicamente psihotrope arată scăderi ale integrității materiei albe care nu par diferite între grupurile de diagnostic. Analiza regiunii de interes arată scăderi comune ale FA în fasciculul uncinat, corona radiata, membrul anterior al capsulei interne, radiația talamică anterioară și posterioară și corpul calos.56,57,58,59,60 acest lucru este, de asemenea, coroborat de Skudlarski și colegii care au efectuat cel mai mare studiu de până acum și au găsit un acord strâns între distribuțiile spațiale și magnitudinile reducerilor FA evaluate cu tbss cerebral întreg în grupurile de diagnostic. Interesant este că au raportat o variație mai mare la pacienții cu bd psihotic, sugerând o eterogenitate mai mare în anomaliile de integritate a materiei albe comparativ cu pacienții cu schizofrenie.61 eterogenitatea poate explica,de asemenea, discrepanțe cu Anderson si colegii care au descoperit reduceri FA în materie albă temporală și occipitală în schizofrenie, dar nu tulburare bipolară I, 62 și Knoechel si colegii care au raportat că amploarea anomaliilor de integritate a materiei albe în cingulum stânga și fasciculul uncinate dreapta este mai mare în schizofrenie decât BD.38

Table 2 Studies examining white matter

In first episode patients, no white matter volume abnormalities or no differences across diagnostic groups were observed63. Singurul studiu care a examinat până în prezent microstructura materiei albe în medicație-na și pacienții tratați minim a constatat o creștere comună a MD într-un număr mare de tracturi de materie albă în categoriile de diagnostic, dar a arătat că pacienții cu primul episod BD au scăzut FA în cingulum, capsula internă și regiunile creierului posterior care nu au fost evidente în schizofrenia primului episod.64

studii RMN funcționale

sarcină RMN funcțional

un total de treisprezece studii, toate la pacienți cu medicamente cronice, au contrastat direct modelele de activare funcțională în BD și schizofrenie folosind diferite sarcini (Tabelul 3). În sarcinile de memorie de lucru, studiile observă în mare măsură implicarea acelorași rețele cerebrale la controale sănătoase și pacienți din spectrul psihozei, dar găsesc modificări ale tiparelor de activare în cadrul acestor rețele. Un model gradat de diferențe de grup în amplitudinea semnalului îndrăzneț a fost raportat în mai multe studii, cu cea mai mare modificare raportată de obicei în schizofrenie și mai subtilă sau lipsă de anomalii în BD.65,66,67 constatările sunt mai inconsistente, cu atât hipo – și hiper-activare raportate, care pot fi explicate prin diferite, dar se suprapun, inversat în formă de U curbe de activare în funcție de sarcina dificilă68 în spectrul psihozei, cu modele mai puțin anormale de activare în BD comparativ cu schizofrenia. Alternativ, este posibil ca aceste tipare de activare diferențială să reprezinte procese compensatorii sau efecte secundare ale modificărilor primare în procesarea semnalului. Modificări legate de sarcini mai mari în schizofrenie comparativ cu BD au fost,de asemenea,raportate într-o sarcină de fluență verbală,69 dar nu o sarcină de finalizare a propoziției, 70 sau sarcini de memorie importante din punct de vedere emoțional, 71, 72 acestea din urmă apărând mai modificate în bd decât schizofrenia. Mai mult, activarea în timpul anticipării recompensei în striatul ventral apare scăzută în schizofrenie, dar nu și la pacienții cu BD în stare maniacală.73 autorii au speculat că disfuncția dopaminei striatale, care ar putea fi exprimată clinic ca anhedonie, poate sta la baza constatării lor.

Tabelul 3 studii care examinează activarea sarcinii

starea de repaus RMN funcțional

investigarea conectivității funcționale în repaus a devenit din ce în ce mai populară, în parte deoarece diferențele de performanță a sarcinii între grupuri nu trebuie luate în considerare în această paradigmă.74 o meta-analiză a estimării probabilității de activare a studiilor privind starea de repaus a întregului creier în schizofrenie sugerează scăderea activității în cortexul prefrontal medial, hipocampul stâng, cortexul cingulat posterior și precuneus (toate zonele creierului care sunt de obicei conceptualizate ca parte a rețelei de mod implicit75), precum și creșterea activității în girusul lingual.76 o revizuire recentă care încearcă să reconcilieze diferențele metodologice în studiile privind schizofrenia a sugerat că conectivitatea funcțională crescută este o constatare replicată.77 într-o analiză sistematică calitativă, Vargas și colegii săi au raportat o conectivitate aberantă a stării de repaus între zonele frontale și mezolimibice din BD în comparație cu controalele.78

toate cele șaisprezece studii privind starea de repaus care au comparat conectivitatea între grupurile de diagnostic incluse aici au fost efectuate la pacienți cărora li s-au administrat medicamente în momentul scanării (Tabelul 4). Rețeaua de mod implicit, o rețea de creier la scară largă, care este mai activă în repaus și a fost implicată în gândirea autoreferențială, este probabil cea mai studiată. Un raport timpuriu la pacienții bolnavi acut cu schizofrenie și BD a identificat cortexul prefrontal medial ca locus major al anomaliilor comune, BD fiind caracterizat prin conectivitate redusă a rețelei în modul implicit la hipocampus și girusul fusiform, precum și conectivitate crescută cu cortexul vizual primar, iar schizofrenia fiind caracterizată prin recrutarea anormală a cortexului polar frontal și a ganglionilor bazali.79 cel mai mare studiu de până acum care examinează conectivitatea rețelei în modul implicit cu ICA a raportat reduceri de conectivitate în cortexul prefrontal medial, cortexul cingulat anterior, cortexul cingulat posterior și precuneus în spectrul psihozei, dar a constatat, de asemenea, că nodurile selective din rețea par a fi afectate diferențiat în schizofrenie și BD.80 același grup a raportat, de asemenea, conectivitate aberantă între modul implicit și o rețea fronto-occipitală ca caracteristică comună a bolii în schizofrenie și BD, în timp ce conectivitatea crescută între regiunile fronto-temporale și mezolimbice a fost evidentă doar în BD, iar conectivitatea scăzută între zonele senzoriale-motorii și mezolimbice a fost limitată la schizofrenie.81 alții raportează în interiorul și între conectivitatea rețelei scade într-o rețea cingulo-operculară și între o rețea cingulo-operculară și cerebeloasă care sunt partajate între boli, conectivitate scăzută între rețeaua cingulo-operculară și proeminență numai în BD și conectivitate scăzută între rețeaua cingulo-operculară și fronto-parietală numai în schizofrenie. În special, conectivitatea la rețea în modul implicit nu a fost raportată anormală.82 în mod similar, Baker și colegii au raportat întreruperi de conectivitate în stare de repaus ale rețelelor de asociere corticală, preferențial rețeaua de control frontoparietal, dar nu anomalii ale rețelei în modul implicit, în schizofrenie și BD.83

Tabelul 4 studii privind starea de repaus

studiile privind starea de repaus ale structurilor non-corticale au evidențiat modele distincte de disconectivitate thalamic84 și amigdalar85 în schizofrenie și BD, dar nu există diferențe între grupurile de diagnostic hipocampal38, 86 conectivitate. Examinarea conectivității în întregul creier cu conectivitate globală a creierului, o măsură care calculează puterea de conectivitate a fiecărei regiuni a creierului cu fiecare altă regiune a creierului, a fost raportată a fi mai mică în schizofrenie decât în controalele sănătoase, în timp ce pacienții cu BD au avut o putere intermediară de conectivitate globală care a fost semnificativ diferită atât de pacienții cu schizofrenie, cât și de cei sănătoși.87

studii de spectroscopie prin rezonanță magnetică

există dovezi substanțiale că nivelurile de neurometabolit sunt modificate atât în schizofrenie, cât și în BD. O meta-analiză a datelor din 146 de studii sugerează scăderi ale NAA în lobul frontal, hipocampus, talamus și ganglioni bazali în schizofrenie, dar numai în ganglionii bazali și lobul frontal în BD.88 o altă meta-analiză care rezumă constatările anomaliilor glutamatergice în 28 de studii în schizofrenie a relevat o scădere a glutamatului frontal medial comparativ cu controalele sănătoase,89 dar majoritatea studiilor au fost efectuate la pacienți cu medicamente. În contrast, mai multe rapoarte sugerează o creștere a indicilor glutamatergici la pacienții fără medicamente cu schizofrenie în cortexul prefrontal medial, striatum și hipocamp.90,91,92,93 o meta-analiză mai mică în BD, incluzând nouă studii care măsoară Glx (o combinație de glutamat și glutamină) în diferite zone ale creierului, a sugerat că acest metabolit poate fi mai mare la pacienții cu BD comparativ cu grupurile de control, indiferent de statusul medicației.94 luate împreună, se pare că unele dintre modificările neurometabolite, scăderea specifică a NAA în cortexul frontal și ganglionii bazali, pot fi împărțite în spectrul bolii, în timp ce altele nu.

cu toate acestea, studiile neurometabolite direct contrastante în BD și schizofrenie sunt rare. Toate aceste studii au utilizat un singur voxel1 h-MRS plasat în zonele corticale ale creierului și au fost efectuate la pacienți cu boli cronice cărora li s-au administrat medicamente la momentul evaluării, cel mai frecvent cu dimensiuni foarte mici ale eșantionului (Tabelul 5). Molina și colegii au fost primii care au raportat că Naa / Cr scade în stânga, dar nu cortexul prefrontal dorsolateral Drept a fost mai mare în schizofrenie decât în BD, fără anomalii Cho/Cr apreciate în ambele grupuri.95 de descoperiri au fost parțial replicate de Kalayci și colegii săi, care au raportat o scădere universală a cortexului prefrontal dorsolateral stâng și drept NAA/Cr în grupurile de diagnostic, dar o scădere a Cho/Cr numai în BD și tulburare schizoafectivă, dar nu schizofrenie în comparație cu controalele.96 măsurători ale metabolitului cortexului cingulat Anterior la 1.5 Tesla au sugerat creșteri ale Cho / Cr în schizofrenie numai fără anomalii detectabile în NAA / Cr între grupuri.97 cu toate acestea, din cauza unui raport ulterior privind scăderea nivelurilor de Cr la pacienții bolnavi acut cu schizofrenie, dar nu cu BD, nu este clar dacă constatările pot fi atribuite mai degrabă modificărilor Cr decât modificărilor Cho sau NAA.98 în gyrusul heschl stâng, Glu, NAA și nivelurile de inozitol s-au dovedit a fi scăzute în BD, dar nu în schizofrenie în comparație cu controalele sănătoase, în timp ce nu au fost detectate anomalii ale metabolitului în niciunul dintre grupurile de diagnostic în gyrusul heschl drept, sugerând o anomalie lateralizată în emisfera dominantă.99 un singur studiu până în prezent a examinat GABA, cu rapoarte de creșteri ale GABA perisilviene la pacienții cu schizofrenie, dar nu și la cei cu BD, în comparație cu grupurile de control sănătoase.100

Tabelul 5 studii care examinează spectroscopia prin rezonanță magnetică (MRS)

imagistică-studii genetice

opt studii, toate la pacienți cu medicamente, au examinat relațiile dintre imagistică și markerii genetici din spectrul bolii (Tabelul 6). În sarcinile de fluență verbală, au fost observate diagnostice semnificative prin interacțiuni genotipice cu activări legate de sarcină pentru Neuregulin 1,101 perturbat în schizofrenie Gena 1 (DISC 1102) și D-aminoacid oxidază (vezi ref. 103) genă. Interesant este că o relație modestă între volumul materiei albe și un număr de gene de risc pentru schizofrenie a fost găsită în spectrul psihozei și în controalele sănătoase, sugerând că riscurile genetice cumulative pot ajuta la explicarea gradului de modificări ale materiei albe observate,104 dar alte gene de risc nu au arătat astfel de relații.105

Tabelul 6 studii genetice imagistice