Nuova "firma cerebrale" collegata a molteplici disturbi psichiatrici / Newfound 'brain signature' linked to multiple psychiatric disorders

 Nuova "firma cerebrale" collegata a molteplici disturbi psichiatrici. Il procedimento del brevetto ENEA RM2012A000637 è molto utile in questo tipo di applicazione. / Newfound 'brain signature' linked to multiple psychiatric disorders. The process of the ENEA patent RM2012A000637 is very useful in this type of application.

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Utilizzando scansioni cerebrali e valutazioni comportamentali, i ricercatori hanno identificato un modello di cablaggio cerebrale che sembra collegato al rischio di disturbi psichiatrici di adolescenti e giovani adulti. /  Using brain scans and behavioral assessments, researchers identified a pattern of brain wiring that seems linked to teens' and young adults' risk of psychiatric disorders.

I ricercatori hanno identificato modelli di cablaggio cerebrale che sembrano essere collegati al rischio di una persona di avere più disturbi psichiatrici.

I giovani adulti con molteplici malattie mentali possono condividere una "firma" neurologica comune, suggerisce una nuova ricerca.

Lo studio, pubblicato il 24 aprile sulla rivista Nature Medicine(si apre in una nuova scheda), si basa su un concetto noto come "fattore di psicopatologia generale", o fattore p, che secondo gli studi è un modello coerente di caratteristiche psichiatriche osservate in pazienti con disturbi mentali multipli. Tuttavia, il fattore p non spiega se questi schemi comportamentali abbiano una base neurologica, nel senso che possono essere collegati a caratteristiche strutturali o funzionali del cervello. 

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno creato una controparte neurobiologica del fattore p che chiamano fattore neuropsicopatologico (NP). Utilizzando i dati di un ampio gruppo di adolescenti seguiti fino all'età adulta, i ricercatori hanno identificato modelli specifici di connettività cerebrale legati ai sintomi dei disturbi psichiatrici.

"Abbiamo [condotto] un approccio dal basso verso l'alto, non dal livello del comportamento", ha detto Tianye Jia(si apre in una nuova scheda), professore di ricerca presso la Fudan University di Shanghai ed autore dello studio.

Jia ed i suoi colleghi hanno utilizzato i dati dello studio IMAGEN(si apre in una nuova scheda), un ampio studio a lungo termine a cui migliaia di adolescenti in quattro paesi europei - Regno Unito, Francia, Germania e Irlanda - hanno fornito scansioni cerebrali, oltre a dati comportamentali e genetici. Circa 1.300 quattordicenni sono entrati nello studio IMAGEN e sono stati seguiti nella prima età adulta, fino all'età di 19 anni. Altri 450 adolescenti hanno avuto meno di cinque anni di follow-up, ma sono stati comunque inclusi in alcune analisi.  

Per trovare il fattore NP dei partecipanti, i ricercatori si sono affidati alla risonanza magnetica funzionale (fMRI), una tecnica che misura l'attività cerebrale nel tempo. Mentre molti studi precedenti utilizzavano scansioni cerebrali effettuate mentre i partecipanti erano a riposo, i ricercatori hanno deciso di utilizzare la fMRI eseguita mentre i partecipanti completavano compiti comportamentali. Questi includevano il completamento di un'attività per guadagnare una ricompensa, come caramelle, ed un'attività che testava la capacità dei partecipanti di rispondere in modo selettivo a sollecitazioni motorie veloci.

Utilizzando queste scansioni cerebrali, i ricercatori hanno valutato i modelli di connettività funzionale (FC) - una misura della forza delle connessioni tra le diverse regioni del cervello - nel cervello degli adolescenti. Hanno quindi esaminato come questi schemi fossero associati a sintomi comportamentali legati a otto diversi disturbi mentali. (Un piccolo sottogruppo di partecipanti è stato identificato come probabilmente affetto da uno dei disturbi, in base alle loro prestazioni comportamentali, ma la maggior parte non lo era.)  

Quattro dei disturbi erano "esternalizzanti" o disturbi in cui i comportamenti associati tendono ad essere correlati alle interazioni con gli altri o con l'ambiente, tra cui il disturbo dello spettro autistico, il disturbo da deficit di attenzione/iperattività (ADHD), il disturbo della condotta ed il disturbo oppositivo provocatorio. Gli altri quattro erano disturbi interiorizzanti, i cui effetti tendono a essere diretti all'interno, verso se stessi. Questi includevano disturbo d'ansia generalizzato, depressione, disturbi alimentari e fobie specifiche. 

Per calcolare il fattore NP, i ricercatori hanno utilizzato un modello per vedere quali modelli di FC sembravano collegati a "comportamenti a rischio sia esternalizzanti che interiorizzanti", ha detto Jia. In altre parole, la presenza di questa "firma cerebrale" connettiva potrebbe essere utilizzata per prevedere se una persona fosse ad alto rischio per entrambi i set di comportamenti.Il gruppo ha stabilito il fattore NP all'età di 14 anni e poi ha convalidato il proprio lavoro verificando se questo modello fosse predittivo dei comportamenti dei partecipanti all'età di 19 anni.

Rispetto a quelli con fattori NP bassi o medi, i partecipanti con fattori NP elevati hanno mostrato una maggiore connettività in diverse aree della corteccia prefrontale, un'area nella parte anteriore del cervello coinvolta nella pianificazione, nel processo decisionale e nella memoria di lavoro.

Per convalidare il fattore NP, i ricercatori hanno utilizzato i dati genetici e comportamentali di IMAGEN e molti altri set di dati di scansione del cervello. Per la maggior parte dei set di dati, incluso IMAGEN, avere un fattore NP elevato era associato alla diagnosi di almeno una malattia mentale ed i fattori NP più elevati erano associati a diagnosi multiple. 

I ricercatori hanno anche scoperto che avere un fattore NP elevato era collegato al trasporto di una variante genetica associata sia all'ADHD che al disturbo depressivo maggiore. I ricercatori pensano che questa mutazione possa causare sinapsi, o spazi tra i neuroni tra i quali saltano i segnali chimici del cervello, per formare connessioni robuste ma inflessibili.

Questa scoperta suggerisce che alti fattori NP potrebbero riflettere un problema di sviluppo che colpisce le sinapsi, hanno scritto i ricercatori. I partecipanti con fattori NP elevati non hanno mostrato i tipici schemi di "potatura" sinaptica durante l'adolescenza, in cui il cervello riduce il numero di sinapsi in modo che la sua elaborazione delle informazioni possa diventare più efficiente. Invece, questi adolescenti avevano un circuito cerebrale iperconnesso centrato nella corteccia prefrontale, un tratto talvolta associato a deficit nelle funzioni esecutive o alla capacità di una persona di pianificare e realizzare compiti e obiettivi quotidiani. (Un'iperconnettività simile è stata collegata all'autismo in studi precedenti(si apre in una nuova scheda).) 

Questa iperconnettività potrebbe essere correlata alla mutazione genetica correlata all'adesione sinaptica, che potrebbe rendere meno efficiente la potatura, sebbene non tutti i partecipanti con punteggi elevati del fattore NP avessero la variante.  

Il fattore NP potrebbe essere utile sia nella ricerca futura che, eventualmente, nel trattamento dei disturbi psichiatrici, Stephen Glatt(si apre in una nuova scheda), un professore di psichiatria e scienze comportamentali presso la SUNY Upstate Medical University che non è stato coinvolto nello studio, ha scritto in una e-mail a WordsSideKick.com.

Se convalidato in studi futuri, il fattore NP "potrebbe diventare uno degli ingredienti fondamentali nella costruzione di nuove ricette per lo studio ed il trattamento della psicopatologia", ha affermato Glatt. In altre parole, il fattore potrebbe essere utile sia per ricercare i fattori di rischio alla base delle malattie psichiatriche sia per valutare i pazienti in clinica, ha affermato.

ENGLISH

Researchers identified patterns of brain wiring that seem to be linked to a person's risk of having multiple psychiatric disorders.

Young adults with multiple mental illnesses may share a common neurological "signature," new research suggests.

The study, published April 24 in the journal Nature Medicine(opens in new tab), builds on a concept known as the "general psychopathology factor," or p factor, which studies suggest is a consistent pattern of psychiatric characteristics seen in patients with multiple mental disorders. However, the p factor doesn't explain whether these behavioral patterns have a neurological basis, meaning they can be linked to structural or functional features of the brain. 

In the new study, researchers created a neurobiological counterpart to the p factor that they call a neuropsychopathological (NP) factor. Using data from a large group of adolescents followed into young adulthood, the researchers identified specific patterns of brain connectivity tied to symptoms of psychiatric disorders.

"We [conducted] an approach from the bottom up, not from the behavior level," said Tianye Jia(opens in new tab), a research professor at Fudan University in Shanghai and an author of the study.

Jia and his colleagues used data from the IMAGEN study(opens in new tab), a large, long-term study to which thousands of adolescents across four European countries — the U.K., France, Germany, and Ireland — provided brain scans, as well as behavioral and genetic data. About 1,300 14-year-olds entered the IMAGEN study and were followed into early adulthood, up to age 19. 450 additional teens had fewer than five years of followup but were still included in some analyses.  

To find the participants' NP factor, the researchers relied on functional magnetic resonance imaging (fMRI), a technique that measures brain activity through time. While many previous studies used brain scans taken while participants were at rest, the researchers decided to use fMRIs taken while participants completed behavioral tasks. These included completing a task to earn a reward, like candy, and a task that tested participants' ability to selectively respond to fast-paced motor prompts.

Using these brain scans, the researchers assessed patterns of functional connectivity (FC) — a measure of the strength of connections between different brain regions — in the teens' brains. They then looked at how these patterns were associated with behavioral symptoms linked to eight different mental disorders. (A small subset of the participants were identified as being likely to have one of the disorders, based on their behavioral task performance, but most were not.)  

Four of the disorders were "externalizing," or disorders where the associated behaviors tend to be related to interactions with others or the environment, including autism spectrum disorder, attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD), conduct disorder, and oppositional defiant disorder. The other four were internalizing disorders, whose effects tend to be directed inward, toward oneself. These included generalized anxiety disorder, depression, eating disorders and specific phobias. 

To calculate the NP factor, the researchers used a model to see what patterns of FC appeared linked to “both externalizing and internalizing risk behaviors," Jia said. In other words, the presence of this connective "brain signature" could be used to predict whether a person was at high risk for both sets of behaviors. The team established the NP factor at age 14 and then validated their work by checking whether this pattern was predictive of participants' behaviors at age 19.

Compared with those with low or average NP factors, participants with high NP factors showed increased connectivity in several areas of the prefrontal cortex, an area in the front of the brain involved in planning, decision-making and working memory.

To validate the NP factor, the researchers used genetic and behavioral data from IMAGEN and several other brain scan data sets. For most data sets, including IMAGEN, having a high NP factor was associated with being diagnosed with at least one mental illness, and the highest NP factors were associated with multiple diagnoses. 

The researchers also found that having a high NP factor was linked to carrying a gene variant associated with both ADHD and major depressive disorder. Researchers think this mutation can cause synapses, or gaps between neurons that the brain's chemical signals jump between, to form robust but inflexible connections.

This finding hints that high NP factors could reflect a developmental issue affecting the synapses, the researchers wrote. Participants with high NP factors did not show the typical patterns of synaptic "pruning" during adolescence, in which the brain reduces the number of synapses so that its information processing can become more efficient. Instead, these teens had a hyperconnected brain circuit centered in the prefrontal cortex, a trait sometimes associated with deficits in executive function, or a person's ability to plan and accomplish everyday tasks and goals. (Similar hyperconnectivity has been linked to autism in past studies(opens in new tab).) 

This hyperconnectivity could be related to the gene mutation related to synaptic adhesion, which may make pruning less efficient, though not all participants with high NP factor scores had the variant.  

The NP factor could be useful in both future research and, eventually, in the treatment of psychiatric disorders, Stephen Glatt(opens in new tab), a professor of psychiatry and behavioral sciences at SUNY Upstate Medical University who was not involved in the study, wrote in an email to Live Science.

If validated in future studies, NP factor "might become one of the core ingredients in building new recipes for studying and treating psychopathology," Glatt said. In other words, the factor could be useful in both researching the underlying risk factors for psychiatric illness and for assessing patients in clinic, he said.

Da:

https://www.livescience.com/health/neuroscience/newfound-brain-signature-linked-to-multiple-psychiatric-disorders?utm_term=0D44E3E5-72C8-4F2E-A2B4-93C82DC78FB4&utm_campaign=368B3745-DDE0-4A69-A2E8-62503D85375D&utm_medium=email&utm_content=C3071B9F-BAEA-419C-A2AC-4014CF28A26C&utm_source=SmartBrief