Магнитно-резонансная томография в исследовании кататонии: применение диффузионной МРТ и функциональной МРТ в состоянии покоя

Обоснование: кататония находится в фокусе нейровизуализационных исследований как синдром с неуточненными звеньями патогенеза. Современные методы нейровизуализации способствуют пониманию патофизиологических механизмов этого расстройства. Цель — провести систематический обзор научных публикаций для подтверждения гипотезы сопряженности кататонии со структурными и функциональными изменениями головного мозга. В анализ включены исследования методом диффузионной МРТ (дМРТ) для суждения об изменении плотности белого или серого вещества по показателю фракционной анизотропии (ФА) и методом функциональной МРТ (фМРТ) в покое с оценкой показателя связанности. Материалы и методы: поиск проводился в базе данных PubMed, ScienceDirect и Mendeley с использованием поискового запроса по терминам (и их производным) для: «catatonia», «resting state functional magnetic resonance imaging» и «catatonia», «diffusion weighted magnetic resonance imaging». Поиск обнаружил 147 публикаций для предварительного скрининга, из них 96 по фМРТ кататонии и 51 по дМРТ. На стадии скрининга удалили дубликаты и статьи, к которым не удалось получить доступ. В результате остались 21 статья по фМРТ и 18 статей по дМРТ. Статьи были проверены на соответствие критериям включения: 1) оригинальные полнотекстовые статьи; 2) верификация кататонии, не обусловленной соматическим заболеванием, с использованием психометрических шкал Буша–Фрэнсиса и/или Нортхоффа; 3) возраст обследованных 18 лет и старше. В результате в обзор включены три статьи по фМРТ и три статьи по дМРТ. Заключение: обнаружены аберрации показателей ФА при кататонии, что может быть связано с плотностью белого вещества головного мозга. Выявлены изменения связанности в соматосенсорной сети, что позволяет рассматривать эти нарушения как потенциальные маркеры кататонии. Для подтверждения выдвинутой гипотезы и полученных результатов требуется проведение дальнейших исследований в силу малого количества публикаций по данной проблеме.

1. Shorter E, Fink M. The Madness of Fear: A History of Catatonia. Oxford University Press; 2018. Available: https://books.google.com/books/about/The_Madness_of_Fear.html?hl=&id=K_tdDwAAQBAJ

2. Padhy SK, Parakh P, Sridhar M. The catatonia conundrum: controversies and contradictions. Asian J Psychiatr. 2014 Feb;7(1):6–9. doi: 10.1016/j.ajp.2013.07.006 Epub 2013 Aug 22. PMID: 24524702.

3. Ungvari GS, Caroff SN, Gerevich J. The catatonia conundrum: evidence of psychomotor phenomena as a symptom dimension in psychotic disorders. Schizophr Bull. 2010;36:231–238. doi: 10.1093/schbul/sbp105

4. Смулевич АБ, Клюшник ТП, Борисова ПО, Лобанова ВМ, Воронова ЕИ. Кататония (актуальные проблемы психопатологии и клинической систематики). Психиатрия. 2022;20(1):6–16. doi: 10.30629/2618-6667-2022-20-1-6-16

5. Незнанов НГ, Кузнецов АВ. Клинико-психопатологические аспекты патоморфоза кататонических расстройств. Обозрение психиатрии и медицинской психологии имени В.М. Бехтерева. 2020;(1):64–71. doi: 10.31363/2313-7053-2020-1-64-71

6. Борисова ПО, Зозуля СА, Иванов СВ, Изнак АФ, Ильина НА, Клюшник ТП, Лебедева ИС, Лобанова ВМ, Пискарев МВ, Смулевич АБ, Томышев АС. Кататония: история и современность (мультидисциплинарное исследование). Под ред. акад. РАН А.Б. Смулевича М.: ООО «Издательство “Медицинское информационное агентство”», 2023:296 с. ISBN 978-5-9986-0520-8

7. Solmi M, Pigato GG, Roiter B, Guaglianone A, Martini L, Fornaro M, Monaco F, Carvalho AF, Stubbs B, Veronese N, Correll CU. Prevalence of Catatonia and Its Moderators in Clinical Samples: Results from a Meta-analysis and Meta-regression Analysis. Schizophr Bull. 2018;44(5):1133–1150. doi: 10.1093/schbul/sbx157 PMID: 29140521; PMCID: PMC6101628.

8. Fink M, Taylor MA. Catatonia: A Clinician’s Guide to Diagnosis and Treatment. Cambridge University Press; 2006 Available: https://books.google.com/books/about/Catatonia.html?hl=&id=Zkp10N5Hu4oC

9. Oulis P, Lykouras L. Prevalence and diagnostic correlates of DSM-IV catatonic features among psychiatric inpatients. J Nerv Ment Dis. 1996;184(6):378–379. doi: 10.1097/00005053-199606000-00010 PMID:8642390.

10. Aandi Subramaniyam B, Muliyala KP, Suchandra HH, Reddi VSK. Diagnosing catatonia and its dimensions: Cluster analysis and factor solution using the Bush Francis Catatonia Rating Scale (BFCRS). Asian J Psychiatr. 2020;52:102002. doi: 10.1016/j.ajp.2020.102002 Epub 2020 Apr 10. PMID: 32506001.

11. Романов ДВ. Распространенность и патоморфоз кататонии: от века XX к веку XXI. Психиатрия. 2022;20(3):65–73. doi: 10.30629/2618-6667-2022-20-3-65-73

12. Kahlbaum KL. Die Katatonie: oder das Spannungsirresein, eine klinische Form psychischer Krankheit. Berlin: Hirschwald; 1874.

13. Gazdag G, Takács R, Ungvari GS. Catatonia as a putative nosological entity: A historical sketch. World J Psychiatry. 2017;7(3):177–183. doi: 10.5498/wjp.v7.i3.177 PMID: 29043155; PMCID: PMC5632602.

14. Fink M, Shorter E, Taylor MA. Catatonia is not schizophrenia: Kraepelin’s error and the need to recognize catatonia as an independent syndrome in medical nomenclature. Schizophr Bull. 2010;36(2):314–320. doi: 10.1093/schbul/sbp059 Epub 2009 Jul 8. PMID: 19586994; PMCID: PMC2833121.

15. Fink M, Taylor MA. The many varieties of catatonia. Eur Arch Psychiatry Clin Neurosci. 2001;251 Suppl 1:18–13. doi: 10.1007/pl00014200 PMID: 11776271.

16. Cenko B, Milic S. The catatonia syndrome: forgotten but not gone — a case report. BJPsych Open. 2021;7(S1):S129–S129. doi: 10.1192/bjo.2021.370

17. Mann SC, Caroff SN, Ungvari GS, Cabrina Campbell E. Catatonia, Malignant Catatonia, and Neuroleptic Malignant Syndrome. Current Psychiatry Reviews. 2013;9(2):111–119. doi: 10.2174/1573400511309020005

18. Rasmussen SA, Mazurek MF, Rosebush PI. Catatonia: Our current understanding of its diagnosis, treatment and pathophysiology. World J Psychiatry. 2016 Dec 22;6(4):391–398. doi: 10.5498/wjp.v6.i4.391 PMID: 28078203; PMCID: PMC5183991.

19. Ungvari GS, Goggins W, Leung SK, Lee E, Gerevich J. Schizophrenia with prominent catatonic features (‘catatonic schizophrenia’) III. Latent class analysis of the catatonic syndrome. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 2009;33(1):81–85. doi: 10.1016/j.pnpbp.2008.10.010 Epub 2008 Oct 28. PMID: 18992297.

20. Rosebush PI, Mazurek MF. Catatonia and its treatment. Schizophr Bull. 2010;36(2):239–242. doi: 10.1093/schbul/sbp141 Epub 2009 Dec 7. PMID: 19969591; PMCID: PMC2833127.

21. Northoff G. What catatonia can tell us about “topdown modulation”: a neuropsychiatric hypothesis. Behav Brain Sci. 2002;25(5):555–577; discussion 578–604. doi: 10.1017/s0140525x02000109 PMID: 12958742.

22. Abi-Dargham A, Horga G. The search for imaging biomarkers in psychiatric disorders. Nat Med. 2016;22(11):1248–1255. doi: 10.1038/nm.4190 Epub 2016 Oct 26. PMID: 27783066.

23. Northoff G. Brain imaging in catatonia: current findings and a pathophysiologic model. CNS Spectr. 2000;5(7):34–46. doi: 10.1017/s1092852900013377 PMID: 18197154.

24. Haroche A, Rogers J, Plaze M, Gaillard R, Williams SC, Thomas P, Amad A. Brain imaging in catatonia: systematic review and directions for future research. Psychol Med. 2020;50(10):1585–1597. doi: 10.1017/S0033291720001853 Epub 2020 Jun 16. PMID: 32539902.

25. Cattarinussi G, Gugliotta AA, Hirjak D, Wolf RC, Sambataro F. Brain mechanisms underlying catatonia: A systematic review. Schizophr Res. 2024;263:194–207. doi: 10.1016/j.schres.2022.11.002 Epub 2022 Nov 18. PMID: 3640421

26. Kubicki M, McCarley R, Westin CF, Park HJ, Maier S, Kikinis R, Jolesz FA, Shenton ME. A review of diffusion tensor imaging studies in schizophrenia. J Psychiatr Res. 2007;41(1–2):15–30. doi: 10.1016/j.jpsychires.2005.05.005 Epub 2005 Jul 14. PMID: 16023676; PMCID: PMC2768134.

27. Kyriakopoulos M, Bargiotas T, Barker GJ, Frangou S. Diffusion tensor imaging in schizophrenia. Eur Psychiatry. 2008;23:255–273. doi: 10.1016/j.eurpsy.2007.12.004

28. Biswal BB, Van Kylen J, Hyde JS. Simultaneous assessment of flow and BOLD signals in resting-state functional connectivity maps. NMR Biomed. 1997;10(4–5):165–170. doi: 10.1002/ (sici)1099-1492(199706/08)10:4/5 < 165::aidnbm454 > 3.0.co;2-7 PMID: 9430343.

29. Heeger DJ, Huk AC, Geisler WS, Albrecht DG. Spikes versus BOLD: what does neuroimaging tell us about neuronal activity? Nat Neurosci. 2000;3(7):631–633. doi: 10.1038/76572 PMID: 10862687.

30. van de Ven VG, Formisano E, Prvulovic D, Roeder CH, Linden DE. Functional connectivity as revealed by spatial independent component analysis of fMRI measurements during rest. Hum Brain Mapp. 2004;22(3):165–178. doi: 10.1002/hbm.20022 PMID: 15195284; PMCID: PMC6872001.

31. Williams LM. Defining biotypes for depression and anxiety based on large-scale circuit dysfunction: a theoretical review of the evidence and future directions for clinical translation. Depress Anxiety. 2017;34(1):9–24. doi: 10.1002/da.22556 Epub 2016 Sep 21. PMID: 27653321; PMCID: PMC5702265.

32. Khazaee A, Ebrahimzadeh A, Babajani-Feremi A; Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative. Classification of patients with MCI and AD from healthy controls using directed graph measures of resting-state fMRI. Behav Brain Res. 2017;322(Pt B):339–350. doi: 10.1016/j.bbr.2016.06.043 Epub 2016 Jun 23. PMID: 27345822.

33. Moher D, Liberati A, Tetzlaff J, Altman DG; PRISMA Group. Preferred reporting items for systematic reviews and meta-analyses: the PRISMA statement. PLoS Med. 2009;6(7):e1000097. doi: 10.1371/journal.pmed.1000097 Epub 2009 Jul 21. PMID: 19621072; PMCID: PMC2707599.

34. Bush G, Fink M, Petrides G, Dowling F, Francis A. Catatonia. I. Rating scale and standardized examination. Acta Psychiatr Scand. 1996;93(2):129–136. doi: 10.1111/j.1600-0447.1996.tb09814.x PMID: 8686483.

35. Northoff G, Koch A, Wenke J, Eckert J, Böker H, Pflug B, Bogerts B. Catatonia as a psychomotor syndrome: a rating scale and extrapyramidal motor symptoms. Mov Disord. 1999;14(3):404–416. doi: 10.1002/1531-8257(199905)14:3 < 404::aid-mds1004 > 3.0.co;2-5 PMID: 10348462.

36. Page MJ, McKenzie JE, Bossuyt PM, Boutron I, Hoffmann TC, Mulrow CD, Shamseer L, Tetzlaff JM, Akl EA, Brennan SE, Chou R, Glanville J, Grimshaw JM, Hróbjartsson A, Lalu MM, Li T, Loder EW, Mayo-Wilson E, McDonald S, McGuinness LA, Stewart LA, Thomas J, Tricco AC, Welch VA, Whiting P, Moher D. The PRISMA 2020 statement: an updated guideline for reporting systematic reviews. BMJ. 2021;372:n71. doi: 10.1136/bmj.n71 PMID: 33782057; PMCID: PMC8005924.

37. Parekh P, Gozi A, Reddi VSK, Saini J, John JP. Resting state functional connectivity and structural abnormalities of the brain in acute retarded catatonia: an exploratory MRI study. Eur Arch Psychiatry Clin Neurosci. 2022;272(6):1045–1059. doi: 10.1007/s00406-021-01345-w Epub 2021 Oct 20. PMID: 34668026.

38. Sambataro F, Hirjak D, Fritze S, Kubera KM, Northoff G, Calhoun VD, Meyer-Lindenberg A, Wolf RC. Intrinsic neural network dynamics in catatonia. Hum Brain Mapp. 2021;42(18):6087–6098. doi: 10.1002/hbm.25671 Epub 2021 Sep 29. PMID: 34585808; PMCID: PMC8596986.

39. Hirjak D, Rashidi M, Kubera KM, Northoff G, Fritze S, Schmitgen MM, Sambataro F, Calhoun VD, Wolf RC. Multimodal Magnetic Resonance Imaging Data Fusion Reveals Distinct Patterns of Abnormal Brain Structure and Function in Catatonia. Schizophr Bull. 2020;46(1):202–210. doi: 10.1093/schbul/sbz042 PMID: 31174212; PMCID: PMC6942158.

40. Wasserthal J, Maier-Hein KH, Neher PF, Northoff G, Kubera KM, Fritze S, Harneit A, Geiger LS, Tost H, Wolf RC, Hirjak D. Multiparametric mapping of white matter microstructure in catatonia. Neuropsychopharmacology. 2020;45(10):1750–1757. doi: 10.1038/s41386-020-0691-2 Epub 2020 May 5. PMID: 32369829; PMCID: PMC7419514.

41. Viher PV, Stegmayer K, Federspiel A, Bohlhalter S, Wiest R, Walther S. Altered diffusion in motor white matter tracts in psychosis patients with catatonia. Schizophr Res. 2020;220:210–217. doi: 10.1016/j.schres.2020.03.017 Epub 2020 Apr 12. PMID: 32295753.

42. Krivoy A, Shrot S, Avrahami M, Fischel T, Weizman A, Mardor Y, Guez D, Daniels D, Katelaris A, Last D, Hoffmann C. Brain Motor Region Diffusion Tensor Imaging in Patients with Catatonic Schizophrenia: A Case-Control Study. Isr Med Assoc J. 2021;23(10):625–630. PMID: 34672443.

43. Biswal B, Yetkin FZ, Haughton VM, Hyde JS. Functional connectivity in the motor cortex of resting human brain using echo-planar MRI. Magn Reson Med. 1995;34(4):537–541. doi: 10.1002/mrm.1910340409 PMID: 8524021.

44. Walther S, Schäppi L, Federspiel A, Bohlhalter S, Wiest R, Strik W, Stegmayer K. Resting-State Hyperperfusion of the Supplementary Motor Area in Catatonia. Schizophr Bull. 2017;43(5):972–981. doi: 10.1093/schbul/sbw140 PMID: 27729486; PMCID: PMC5581902.

45. Walther S, Schäppi L, Federspiel A, Bohlhalter S, Wiest R, Strik W, Stegmayer K. Resting-State Hyperperfusion of the Supplementary Motor Area in Catatonia. Schizophr Bull. 2017;43(5):972–981. doi: 10.1093/schbul/sbw140 PMID: 27729486; PMCID: PMC5581902.

46. Satoh K, Suzuki T, Narita M, Ishikura S, Shibasaki M, Kato T, Takahashi S, Fukuyama H, Ohnishi H, Morita R. Regional cerebral blood flow in catatonic schizophrenia. Psychiatry Res. 1993;50(4):203–216. doi: 10.1016/0925-4927(93)90001-x PMID:8177921.

47. Moyal M, Haroche A, Attali D, Dadi G, Raoelison M, Le Berre A, Iftimovici A, Chaumette B, Leroy S, Charron S, Debacker C, Oppenheim C, Cachia A, Plaze M. Orbitofrontal sulcal patterns in catatonia. Eur Psychiatry. 2023;67(1):e6. doi: 10.1192/j.eurpsy.2023.2461 PMID: 37853748; PMCID: PMC10964273.

48. Hirjak D, Kubera KM, Northoff G, Fritze S, Bertolino AL, Topor CE, Schmitgen MM, Wolf RC. Cortical Contributions to Distinct Symptom Dimensions of Catatonia. Schizophr Bull. 2019;45(6):1184–1194. doi: 10.1093/schbul/sby192 PMID: 30753720; PMCID: PMC6811823.

49. Wolf RC, Kubera KM, Waddington JL, Schmitgen MM, Fritze S, Rashidi M, Thieme CE, Sambataro F, Geiger LS, Tost H, Hirjak D. A neurodevelopmental signature of parkinsonism in schizophrenia. Schizophr Res. 2021;231:54–60. doi: 10.1016/j.schres.2021.03.004 Epub 2021 Mar 23. PMID: 33770626.

50. Serrat F, Iglesias-Gónzalez M, Sanagustin D, Etxandi M, de Pablo J, Cuevas-Esteban J. Catatonia and Cognitive Impairments: A Systematic Review. Front Psychiatry. 2022;13:877566. doi: 10.3389/fpsyt.2022.877566 PMID: 35845445; PMCID: PMC9279867.

51. Vaquerizo-Serrano J, Salazar De Pablo G, Singh J, Santosh P. Catatonia in autism spectrum disorders: A systematic review and meta-analysis. Eur Psychiatry. 2021;65(1):e4. doi: 10.1192/j.eurpsy.2021.2259 PMID: 34906264; PMCID: PMC8792870.

52. Kline CL, Suzuki T, Simmonite M, Taylor SF. Catatonia is associated with higher rates of negative affect amongst patients with schizophrenia and schizoaffective disorder. Schizophr Res. 2024;263:208–213. doi: 10.1016/j.schres.2022.09.001 Epub 2022 Sep 13. PMID: 36114099.

53. Колюцкая ЕВ, Горшкова ИВ. Кататонические проявления в структуре синдрома обсессивной замедленности у больных с шизотипическим расстройством. Психиатрия. 2016;71(3):17–21. doi: 10.30629/2618-6667-2016-71-17-21

54. Walther S, Stegmayer K, Wilson JE, Heckers S. Structure and neural mechanisms of catatonia. Lancet Psychiatry. 2019;6:610–619. doi: 10.1016/S2215-0366(18)30474-7

55. Hillary FG, Roman CA, Venkatesan U, Rajtmajer SM, Bajo R, Castellanos ND. Hyperconnectivity is a fundamental response to neurological disruption. Neuropsychology. 2015;29(1):59–75. doi: 10.1037/neu0000110

56. Wasserthal J, Maier-Hein KH, Neher PF, Wolf RC, Northoff G, Waddington JL, Kubera KM, Fritze S, Harneit A, Geiger LS, Tost H, Hirjak D. White matter microstructure alterations in cortico-striatal networks are associated with parkinsonism in schizophrenia spectrum disorders. Eur Neuropsychopharmacol. 2021;50:64–74. doi: 10.1016/j.euroneuro.2021.04.007 Epub 2021 May 10. PMID: 33984810.

57. McCarthy-Jones S, Oestreich LK; Australian Schizophrenia Research Bank; Whitford TJ. Reduced integrity of the left arcuate fasciculus is specifically associated with auditory verbal hallucinations in schizophrenia. Schizophr Res. 2015;162(1–3):1–6. doi: 10.1016/j.schres.2014.12.041 Epub 2015 Jan 24. PMID: 25631452.