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Follador, Halima (2015) DTI study of the frontal lobes, hippocampus, amygdala and neurocognitive assessment in patients with bipolar-schizophrenic spectrum disorders. [Tesi di dottorato]

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Abstract (inglese)

Schizophrenic and bipolar disorders are complex and disabling psychiatric diseases whose recent neurobiological, neuropsychological and genetic findings is in contrast with the traditional categorical approach of psychiatric nosography.
The multiple threshold model describes the complex relationship between the shared genetic background and the wide phenotypic expression in the various disorders ascribed to the bipolar schizophrenic spectrum. This model assumes that common genes are involved in a spectrum of disorders ranging from major depression, to bipolar and schizophrenia and that their effect is additive along a continuum of risk: when a certain threshold is exceeded the quantitative difference becomes a qualitative difference that manifests itself as a different disorder (eg. switching from major depression to bipolar disorder to schizo-affective disorder than schizophrenic) (Kelsoe 2003).
A field of great interest in neuroscience and psychiatric research is finding evidence of shared clinical features and pathophysiological pathways between these disorders. Genetics, histopathological and MRI in vivo studies have consistently revealed abnormalities in brain neural networks among these disorders.
The Diffusion tensor imaging (DTI) is a fundamental brain imaging technique to investigate white matter‘s structural connectivity, despite its relative recently introduction in clinical practice and research.
AIM OF THE STUDY: to investigate the DTI measures of WM integrity in specific brain regions and the cognitive performances in a group of patients with the bipolar-schizophrenic spectrum disorders and a group of healthy control subjects. In order to verify or exclude specific diagnosis-related differences, we performed cross-sectional comparisons between the sub group of bipolar patients, schizophrenic patients and healthy controls.
METHODS: 64 patients -32 schizophrenic (SZ), 25 bipolars (BP)-, and 31 healthy controls underwent 1,5 T MRI scanning, comprehending DTI acquisitions and volumetric T1 3D with a specifically designed acquisition protocol, at the Neuroradiology Unit of Conegliano Hospital. Then we calculate DTI indices of bilateral frontal lobes, hippocampus and amygdala using ANALYZE 10.0 software, all recruited subjects underwent clinical and standardized, thorough neurocognitive assessment (ENB, Mondini et al; WCST).
RESULTS: we found statistically significant alterations of the DTI indicies for the regions of interest (ROIs), that pointed out shared abnormalities among the patients with bipolar schizophrenic-spectrum disorder regarding frontal lobes with respect to healthy control subjects; more interesting, we find a complex pattern of alterations among the hippocampal region and amygdala between the patients and the control group and also comparing the schizophrenic with the bipolar patients. Moreover we found out a significant impairment on the performances during the neurocognitive and neuro psychological assessment across all tests in the patients opposed to healthy controls.
We also pointed out some interesting correlations between the scores of the battery test administrated (ENB, Mondini et al; WCST) and the FA and ADC indices for the frontal lobes, as expected from the abundant current literature, but also for the hippocampus and amygdala. This approach could help to the understand some aspects of the complexity of the Bipolar-schizophrenic spectrum disorders
CONCLUSION: in this study we highlighted shared tracts among the spectrum disorders such as the common neurocognitive and neuropsychological impairment, the compromised structural integrity of the white matter in the frontal regions and probably, in some degree, even of the right hippocampus, implying that these two disorders may share some common pathophysiological mechanisms, further demonstrating how alterations in the cerebral white matter networks, involving the frontal regions and also subcortical structures, such as the hippocampus and amygdala, contribute to the pathophysiological process of schizophrenia and bipolar disorder.
Our findings also bring out differences among the two groups of patients, with the bipolars showing a most prominent alteration of the left amygdala and the schizophrenics a predominant deficit on the right hippocampus and amygdala.
In the bipolar-schizophrenic spectrum disorders it might be speculated that the alteration and disruption of white matter connectivity, and their correlation with neurocognitive performances, could be interpreted as a possible “biological marker”. This might help to specifically define the common and the different aspects of these disorders in order to better understand their complex pathophysiological mechanisms, jet to be clearly defined.

Abstract (italiano)

Schizofrenia e disturbo bipolare sono malattie psichiatriche complesse e invalidanti, nelle quali il tradizionale approccio categoriale della nosografia psichiatrica entra in continuo dibattito in relazione alle più recenti scoperte nei campi della neurobiologia, della genetica, della neuropsicologia e del brain imaging.
Il modello delle soglie multiple descrive le complesse relazioni tra l’assetto genetico e l’ampia espressione fenotipica nei vari disturbi appartenenti allo spettro. Esso parte dal presupposto che i geni comuni siano coinvolti in tali disturbi lungo uno spettro che va da dalla depressione maggiore al disturbo bipolare alla schizofrenia e che il loro effetto sia additivo lungo un continuum di rischio: quando una determinata soglia è superata, la differenza ‘quantitativa’ diventa ‘qualitativa’ e si manifesta come un disturbo diverso.
Un campo di grande interesse nell’ambito delle neuroscienze e della ricerca in psichiatria è quello di scoprire caratteristiche cliniche e pattern psicopatologici condivisi tra questi disturbi.
Studi istopatologici, di genetica e di neuroimaging hanno evidenziato in modo rilevante alterazioni a livello dei network neuronali di questi disturbi, tramite diverse metodiche.
In particolare tra gli studi di brain imaging in risonanza magnetica, la tecnica non convenzionale di DTI si è rilevata, fin dalla sua introduzione, uno strumento estremamente promettente per gettare luce in particolare sulla complesse proprietà della sostanza bianca cerebrale e l’analisi dell’integrità dei fasci assonali.
SCOPO DELLO STUDIO: investigare, tramite metodica DTI e calcolo degli indici di diffusione l’integrità della sostanza bianca in specifiche regioni cerebrali, e valutare le alterazioni neurocognitive in due gruppi di pazienti appartenenti allo spettro bipolare-schizofrenico (rispettivamente schizofrenici e bipolari) e un gruppo di soggetti sani.
MATERIALI E METODI: 64 pazienti (32 SZ-25 BP) e 31 controlli sani sono stati sottoposti ad una procedura di Risonanza Magnetica cerebrale ad 1,5 Tesla, secondo un protocollo di acquisizione di acquisizione dedicato, comprendente sequenze T1 3D volumetriche e DTI, presso l’Unità Operativa di Neuroradiologia del Presidio Ospedaliero di Conegliano. Mediante l’utilizzo del Software ANALYZE 10.0, sono stati calcolati gli indici di diffusione DTI, in specifiche regioni regioni cerebrali con metodo di delineamento delle ROIs, in particolare soffermandoci sui lobi frontali e sul complesso amigdala-ippocampo. Tutti i soggetti sono stati sottoposti a valutazione neurocognitiva tramite la somministrazioone di una batteria di test tratti dall’esame neuropsicologico breve (ENB) e al Wisconsin Card Sorting Test (WSCT)
RISULTATI: sono state riscontrate alterazioni statisticamente significative degli indici di diffusione per le regioni di interesse (ROIs) che hanno evidenziato anormalità degli indici di diffusione nelle regioni frontali nei pazienti dello spettro (e condivise tra bipolari e schizofrenici) rispetto ai controlli sani. È stato evidenziato un pattern complesso di alterazioni degli indici di diffusione a livello dell’ippocampo e dell’amigdala tra i due gruppi di pazienti e i controlli sani. Oltre a questo, è stato riscontrato un peggiore funzionamento cognitivo e delle prestazioni al WSCT nei pazienti rispetto ai controlli sani. Si sono inoltre evidenziate alcune correlazioni tra i punteggi ottenuti ai test e gli indici di diffusione, in particolare per le regioni frontali condivise tra pazienti schizofrenici e bipolari.
CONCLUSIONI: I pazienti dello spettro schizofrenico-bipolare condividono le ridotte prestazioni ai test neuropsicologici, le alterazioni degli indici FA e ADC a livello dei lobi frontali e di ADC dell’ippocampo di sinistra, ma gli schizofrenici, rispetto ai bipolari hanno un pattern differente di alterazioni a livello della formazione ippocampale di destra dell’amigdala sinistra. La disconnettività appare quindi avere un ruolo centrale nella patogenesi dei disturbi dello spettro. L’identificazione di alterazioni degli indici di diffusione di specifiche regioni cerebrali potrebbe rappresentare un passo cruciale nell’individuare un correlato neurobiologico presente nei disturbi dello spettro bipolare-schizofrenico.

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Tipo di EPrint:Tesi di dottorato
Relatore:Perini, Giulia
Dottorato (corsi e scuole):Ciclo 27 > scuole 27 > SCIENZE MEDICHE, CLINICHE E SPERIMENTALI > NEUROSCIENZE
Data di deposito della tesi:29 Gennaio 2015
Anno di Pubblicazione:29 Gennaio 2015
Parole chiave (italiano / inglese):spettro schizofrenico-bipolare/bipolar-schizophrenic spectrum
Settori scientifico-disciplinari MIUR:Area 06 - Scienze mediche > MED/25 Pschiatria
Struttura di riferimento:Dipartimenti > Dipartimento di Scienze Cardiologiche, Toraciche e Vascolari
Codice ID:7694
Depositato il:12 Nov 2015 09:44
Simple Metadata
Full Metadata
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Versioni disponibili di questo documento

  • DTI study of the frontal lobes, hippocampus, amygdala and neurocognitive assessment in patients with bipolar-schizophrenic spectrum disorders. (deposited 12 Nov 2015 09:44) [Attualmente visualizzato]

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