Neuropsychological findings and brain perfusion SPECT with Brodmann areas mapping in first-episode psychosis
Creators: name: Δούλη, Ελένη Γεωργίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2022
Subjects: Νευροψυχολογικές επιδόσεις
Περιοχική εγκεφαλική αιματική ροή
Τομογραφία εκπομπής μονήρους φωτονίου
Πρώτο ψυχωτικό επεισόδιο
Neuropsychological performances
Regional cerebral blood flow
Single photon emission computed tomography
First-episode psychosis

description: Schizophrenia spectrum disorders are associated with cognitive deficits, present at the onset of the illness or earlier. These deficits may be caused by cerebral blood flow alterations. Functional brain imaging detects brain perfusion changes, which may precede structural alterations and thus, may be part of the disorder’s etiopathogenesis. The purpose of the present study is the investigation of cognitive and regional cerebral blood flow (rCBF) abnormalities, and their possible correlation, in antipsychotic-naïve patients with a first-episode psychosis. 37 antipsychotic-naïve patients with a first psychotic episode indicative of a schizophrenia spectrum disorder were included in the study. A control sample of 37 age- and education- matched healthy individuals contributed also data for part of the analyses. A series of neuropsychological tests were administered. Brain perfusion was measured with a 99mTc-HMPAO-SPECT scintigraphy and Brodmann areas (BAs) mapping, and images were analyzed using an automated software NeurogamTM. Descriptive statistics were used for the detection of pathologically perfused areas. Pearson correlations and hierarchical regression analyses were used for the investigation of relations between cognitive deficits and rCBF, assessed at the level of the cerebral lobes and in distinct BAs with pathological perfusion. FEP patients showed impairments in long-term verbal memory, processing speed/ response latency, working memory and executive functions. Pathological perfusion was observed in limbic lobes bilaterally for 91.9% of patients, in temporal lobes for 67.6% in the left (L) and 27% in the right (R) hemisphere, in parietal lobes for 21.6% and 16.2%, L and R, respectively, in L and R frontal lobe for 10.8% and 2.7% respectively, and lastly in the left occipital lobe for 2.7% of patients. All patients showed pathological perfusion in BAs 25 and 28 bilaterally, 97.3% and 91.9% of patients in ΒΑ 36 L and R respectively, 94.6% in bilateral BA 23, 91.9% and 56.8% in BA 20 L and R respectively, 86.5% in ΒΑ 24 R, 83.8% and 73% in BAs 38 L and R respectively, 73%, 67.6%, and 64.9%, in left ΒΑs 44, 22, and 21 respectively, and 54.1% and 51.4% in ΒΑs 31 L and 45 L respectively. After controlling for the effect of demographic characteristics, significant correlations were found between the delayed recall of words and ΒΑs 20 L, 28 L and R, and 36 L; between a cognitive flexibility task and the right limbic and frontal lobe, and BA 20 L; between reaction time in a cognitive flexibility task and the right limbic lobe, the left BA 20 and 36, and finally between an inhibition task and the left limbic and temporal lobe, right limbic, temporal and frontal lobe, and the BAs 20 L, 21 L, 23 R, 36 R, 38 L and R, and left 44 and 45. The pattern of cognitive deficits and the specific brain regions with pathological perfusion that were found, along with their in between correlations, support the idea of altered brain connections as an essential mechanism in schizophrenia spectrum disorders, with localized impairments mainly in limbic areas. The study also highlights the importance of brain perfusion SPECT for the elucidation of schizophrenia spectrum disorders pathophysiology.
description: Οι διαταραχές στο φάσμα σχιζοφρένειας συνδέονται με γνωστικά ελλείμματα, ακόμα και στην έναρξη της διαταραχής ή και νωρίτερα, υπόβαθρο των οποίων αποτελούν εγκεφαλικές αλλοιώσεις. Η λειτουργική εγκεφαλική απεικόνιση εντοπίζει αλλαγές στην εγκεφαλική λειτουργία, όπως στην αιμάτωση, οι οποίες ενδέχεται να προηγούνται των δομικών αλλοιώσεων, και να συμβάλλουν στην αιτιοπαθογένεια των διαταραχών αυτών. Η έρευνα αυτή στοχεύει στον εντοπισμό των γνωστικών ελλειμμάτων, και των εγκεφαλικών λοβών και περιοχών του Brodmann (Brodmann Areas – BA) με παθολογικές τιμές αιμάτωσης, καθώς και στη διερεύνηση της συσχέτισής τους, σε ασθενείς με πρώτο ψυχωτικό επεισόδιο (first episode psychosis – FEP), χωρίς ιστορικό λήψης αντιψυχωτικής φαρμακευτικής αγωγής. Συνολικά 37 ασθενείς με πρώτο ψυχωτικό επεισόδιο στα πλαίσια διαταραχής στο φάσμα σχιζοφρένειας, που δεν είχαν λάβει αντιψυχωτική φαρμακευτική αγωγή, συμπεριλήφθηκαν στην έρευνα. Για ένα μέρος των αναλύσεων συμπεριλήφθηκε, ακόμη, ένα δείγμα ελέγχου 37 υγιών ατόμων, με αντίστοιχη ηλικία και εκπαιδευτικό υπόβαθρο με τους ασθενείς. Χορηγήθηκε μία σειρά νευροψυχολογικών δοκιμασιών. Η εγκεφαλική αιμάτωση μετρήθηκε με σπινθηρογραφική μελέτη της περιοχικής εγκεφαλικής αιματικής ροής (regional cerebral blood flow – rCBF) με τομογραφία εκπομπής μονήρους φωτονίου (single photon emission computed tomography – SPECT) (99mTc-HMPAO), και οι εικόνες αναλύθηκαν μέσω του αυτοματοποιημένου προγράμματος NeurogamTM. Για τον εντοπισμό των περιοχών με παθολογική αιμάτωση χρησιμοποιήθηκαν δείκτες περιγραφικής στατιστικής. Για τη διερεύνηση των σχέσεων μεταξύ των γνωστικών ελλειμμάτων και της rCBF, η οποία εστιάστηκε σε όλες τις περιοχές σε επίπεδο εγκεφαλικών λοβών, και στις περιοχές με παθολογική αιμάτωση σε επίπεδο BA, πραγματοποιήθηκαν συσχετίσεις Pearson και αναλύσεις ιεραρχικής παλινδρόμησης. Ελλειμματική επίδοση παρατηρήθηκε σε δοκιμασίες μακρόχρονης λεκτικής μνήμης, ταχύτητας επεξεργασίας/χρόνο αντίδρασης, εργαζόμενης μνήμης και εκτελεστικών λειτουργιών. Παθολογική αιμάτωση βρέθηκε στους λιμβικούς λοβούς αμφοτερόπλευρα σε 91.9% των ασθενών, στους κροταφικούς λοβούς σε 67.6% στο αριστερό (left – L) και σε 27% στο δεξί (right - R) ημισφαίριο, στους βρεγματικούς λοβούς σε 21.6% και 16.2% αριστερά και δεξιά αντιστοίχως, στους μετωπιαίους σε 10.8% και σε 2.7% αριστερά και δεξιά αντίστοιχα, και τέλος στον αριστερό ινιακό λοβό σε 2.7% των ασθενών. Παθολογική αιμάτωση βρέθηκε σε όλους τους ασθενείς στις ΒΑ 25 και 28 αμφοτερόπλευρα, σε 97.3% και 91.9% στις ΒΑ 36 L και R αντίστοιχα, 94.6% στην BA 23 αμφοτερόπλευρα, 91.9% και 56.8% στην ΒΑ 20 L και R αντίστοιχα, 86.5% στην ΒΑ 24 R, 83.8% και 73% στην BA 38 L και R αντίστοιχα, 73%, 67.6%, 64.9% στις αριστερές ΒΑ 44, 22, 21, και σε 54.1% και 51.4% στις αριστερές ΒΑ 31 και 45 αντίστοιχα. Σημαντικές συσχετίσεις εντοπίστηκαν, μετά τον έλεγχο επίδρασης δημογραφικών χαρακτηριστικών, ανάμεσα στην καθυστερημένη ανάκληση λέξεων και τις περιοχές ΒΑ 20 L, 28 L και R, και 36 L· ανάμεσα σε έργο γνωστικής ευελιξίας και τον δεξί λιμβικό και μετωπιαίο λοβό, και την ΒΑ 20 L· ανάμεσα στην ταχύτητα αντίδρασης σε έργο γνωστικής ευελιξίας και στο δεξί λιμβικό λοβό, και στις BA 20 L και 36 L· και τέλος, μεταξύ έργου ικανότητας αναστολής αντίδρασης και του αριστερού λιμβικού και κροταφικού, δεξιού λιμβικού, κροταφικού και μετωπιαίου λοβού, καθώς και των ΒΑ 20 L, 21 L, 23 R, 36 R, 38 L και 38 R, 44 L, και 45 L. Το πρότυπο των γνωστικών ελλειμμάτων και οι εγκεφαλικές περιοχές με παθολογική αιμάτωση, καθώς και οι συσχετίσεις μεταξύ τους, υποστηρίζουν την υπόθεση των αλλοιωμένων εγκεφαλικών συνδέσεων ως βασικό μηχανισμό αιτιοπαθογένειας στις διαταραχές στο φάσμα της σχιζοφρένειας, με εστιασμένες βλάβες ιδιαίτερα στις λιμβικές περιοχές. Η παρούσα έρευνα αναδεικνύει ακόμη τη χρησιμότητα του σπινθηρογραφήματος SPECT για την αποσαφήνιση της αιτιοπαθογένειας των διαταραχών αυτών.