Структурные особенности головного мозга у больных хронической шизофренией с различными типами функциональных исходов

Обоснование: исследования, позволяющие изучать нейробиологические особенности длительно текущего шизофренического процесса, обладают высокой значимостью как для клинической практики, так и биологической психиатрии. Цель исследования: определение морфометрических особенностей головного мозга хронически больных шизофренией с различными типами функционального исхода. Пациенты и методы: осуществлен анализ морфометрических МРТ показателей коры головного мозга и подкорковых образований у 46 пациентов с диагнозом шизофрении с большой продолжительностью болезни (средняя длительность 20,5 ± 6,7 лет), и у 35 подобранных по полу и возрасту психически здоровых испытуемых из контрольной группы. Результаты и их обсуждение: у больных в целом выявлена меньшая толщина серого вещества в ряде областей коры больших полушарий. При оценке исхода с использованием клинико-психопатологического, клинико-катамнестического и клинико-эпидемиологического методов предположительным маркером худшего функционального исхода и плохого качества ремиссии оказалось билатеральное увеличение объемов бледного шара и скорлупы. В то же время при оценке исхода на основе текущих психометрических показателей социального функционирования и клинической симптоматики оказалось, что у пациентов с неблагоприятным вариантом исхода толщина серого вещества снижена в двух областях поясной коры в отличие от здорового контроля и в сравнении с пациентами с благоприятным исходом. Однако отсутствие корреляций с клиническими шкалами и показателями функционирования ограничивает возможность сделать вывод о специфичности указанного снижения как маркера исхода. Выводы: полученные результаты могут только предварительно предполагать существование различных нейроанатомических подтипов (биотипов), ассоциированных с различными функциональными исходами у больных хронической шизофренией.

1. Takayanagi M, Wentz J, Takayanagi Y, Schretlen DJ, Ceyhan E, Wang L, Suzuki M, Sawa A, Barta PE, Ratnanather JT, Cascella NG. Reduced anterior cingulate gray matter volume and thickness in subjects with deficit schizophrenia. Schizophr Res. 2013 Nov;150(2-3):484-490. doi: 10.1016/j.schres.2013.07.036 Epub 2013 Sep 12. PMID: 24035178; PMCID: PMC4076020.

2. Xie T, Zhang X, Tang X, Zhang H, Yu M, Gong G, Wang X, Evans A, Zhang Z, He Y. Mapping Convergent and Divergent Cortical Thinning Patterns in Patients with Dficit and Nondeficit Schizophrenia. Schizophr Bull. 2019 Jan 1;45(1):211-221. doi: 10.1093/schbul/sbx178 PMID: 29272543; PMCID: PMC6293229.

3. Yasuda Y, Okada N, Nemoto K, Fukunaga M, Yamamori H, Ohi K, Koshiyama D, Kudo N, Shiino T, Morita S, Morita K, Azechi H, Fujimoto M, Miura K, Watanabe Y, Kasai K, Hashimoto R. Brain morphological and functional features in cognitive subgroups of schizophrenia. Psychiatry Clin Neurosci. 2020 Mar;74(3):191-203. doi: 10.1111/pcn.12963 Epub 2019 Dec 27. PMID: 31793131; PMCID: PMC7065166.

4. Wojtalik JA, Smith MJ, Keshavan MS, Eack SM. A Systematic and Meta-analytic Review of Neural Correlates of Functional Outcome in Schizophrenia. Schizophr Bull. 2017;43(6):1329-1347. doi: 10.1093/schbul/sbx008

5. Mitelman SA, Canfield EL, Chu K-W, Brickman AM, Shihabuddin L, Hazlett EA, and Buchsbaum MS. Poor outcome in chronic schizophrenia is associated with progressive loss of volume of the putamen. Schizophr Res. 2009;113(2–3):241–245. doi: 10.1016/j.schres.2009.06.022

6. Molina V, Hernández JA, Sanz J, Paniagua JC, Hernández AI, Martín C, Matías J, Calama J, and Bote B. Subcortical and cortical gray matter differences between Kraepelinian and non-Kraepelinian schizophrenia patients identified using voxel-based morphometry. Psychiatry Res. 2010;184(1):16-22. doi: 10.1016/j.pscychresns.2010.06.006

7. Tandon R, Keshavan MS, Nasrallah HA. Schizophrenia, “Just the Facts”: What we know in 2008. Schizophr Res. 2008;100(1-3):4-19. doi: 10.1016/j.schres.2008.01.022

8. Голубев СА. Клинико-психопатологические особенности шизофрении с манифестацией в юношеском возрасте на этапе отдаленного катамнеза. Психиатрия. 2019;17(4):25-37. doi: 10.30629/2618-6667-2019-17-4-25-37.

9. Голубев СА, Каледа ВГ. Особенности длительного течения юношеской шизофрении (клинико-катамнестическое исследование). Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. Спецвыпуски. 2020;120(6-2):23-30.

10. Gardner DM, Murphy AL, O’Donnell H, Centorrino F, Baldessarini RJ. International consensus study of antipsychotic dosing. Am J Psychiatry. 2010 Jun;167(6):686-693. doi: 10.1176/appi.ajp.2009.09060802 Epub 2010 Apr 1. PMID: 20360319.

11. Fischl B. FreeSurfer. Neuroimage. 2012;62(2):774-781. doi: 10.1016/j.neuroimage.2012.01.021

12. Fischl B, Salat DH, van der Kouwe AJ, Makris N, Segonne F, Quinn BT, and Dale AM. Sequence-independent segmentation of magnetic resonance images. Neuroimage. 2004;23 Suppl 1:S69-84. doi: 10.1016/j.neuroimage.2004.07.016

13. Segonne F, Dale AM, Busa E, Glessner M, Salat D, Hahn HK, and Fischl B. A hybrid approach to the skull stripping problem in MRI. Neuroimage. 2004;22(3):1060-1075. doi: 10.1016/j.neuroimage.2004.03.032

14. Fischl B, Sereno MI, Dale AM. Cortical surface-based analysis. II: Inflation, flattening, and a surface-based coordinate system. Neuroimage. 1999;9(2):195-207. doi: 10.1006/nimg.1998.0396

15. Fischl B, van der Kouwe A, Destrieux C, Halgren E, Segonne F, Salat DH, Busa E, Seidman LJ, Goldstein J, Kennedy D, Caviness V, Makris N, Rosen B, and Dale AM. Automatically parcellating the human cerebral cortex. Cereb Cortex. 2004;14(1):11-22. doi: 10.1093/cercor/bhg087

16. Desikan RS, Segonne F, Fischl B, Quinn BT, Dickerson BC, Blacker D, Buckner RL, Dale AM, Maguire RP, Hyman BT, Albert MS, and Killiany RJ. An automated labeling system for subdividing the human cerebral cortex on MRI scans into gyral based regions of interest. Neuroimage. 2006;31(3):968-980. doi: 10.1016/j.neuroimage.2006.01.021

17. Shi Q, Pavey ES, Carter RE. Bonferroni-based correction factor for multiple, correlated endpoints. Pharm Stat. 2012;11(4):300-309. doi: 10.1002/pst.1514

18. Bartholomeusz CF, Cropley VL, Wannan C, Di Biase M, McGorry PD, Pantelis C. Structural neuroimaging across early-stage psychosis: Aberrations in neurobiological trajectories and implications for the staging model. Aust N Z J Psychiatry. 2017;51(5):455-476. doi: 10.1177/0004867416670522

19. Dietsche B, Kircher T, Falkenberg I. Structural brain changes in schizophrenia at different stages of the illness: A selective review of longitudinal magnetic resonance imaging studies. Aust N Z J Psychiatry. 2017;51(5):500-508. doi: 10.1177/0004867417699473

20. Каледа ВГ, Божко ОВ, Ахадов ТА, Томышев АС, Тихонов ДВ, Лебедева ИС, Савватеева НЮ. Нейроанатомические особенности головного мозга при юношеской приступообразной шизофрении: морфометрия серого вещества префронтальной коры и подкорковых структур. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2019;119(8):7-11.

21. Keshavan MS, Collin G, Guimond S, Kelly S, Prasad KM, Lizano P. Neuroimaging in Schizophrenia. Neuroimaging Clin N Am. 2020;30(1):73-83. doi: 10.1016/j.nic.2019.09.007

22. Манюхина ВО, Томышев АС, Каледа ВГ, Лебедева ИС. Структурные особенности таламо-кортикальной системы и спектральные характеристики альфа-ритма у психически здоровых людей и больных шизофренией. Физиология человека. 2020;46(6):50-59. doi: 10.31857/s0131164620050082.

23. van Erp TGM, Walton E, Hibar DP, Schmaal L, Jiang W, Glahn DC, Pearlson GD, Yao N, Fukunaga M, Hashimoto R, Okada N, Yamamori H, Bustillo JR, Clark VP, Agartz I, Mueller BA, Cahn W, de Zwarte SMC, Hulshoff Pol HE, Kahn RS, Ophoff RA, van Haren NEM, Andreassen OA, Dale AM, Doan NT, Gurholt TP, Hartberg CB, Haukvik UK, Jorgensen KN, Lagerberg TV, Melle I, Westlye LT, Gruber O, Kraemer B, Richter A, Zilles D, Calhoun VD, Crespo-Facorro B, Roiz-Santianez R, Tordesillas-Gutierrez D, Loughland C, Carr VJ, Catts S, Cropley VL, Fullerton JM, Green MJ, Henskens FA, Jablensky A, Lenroot RK, Mowry BJ, Michie PT, Pantelis C, Quide Y, Schall U, Scott RJ, Cairns MJ, Seal M, Tooney PA, Rasser PE, Cooper G, Shannon Weickert C, Weickert TW, Morris DW, Hong E, Kochunov P, Beard LM, Gur RE, Gur RC, Satterthwaite TD, Wolf DH, Belger A, Brown GG, Ford JM, Macciardi F, Mathalon DH, O’Leary DS, Potkin SG, Preda A, Voyvodic J, Lim KO, McEwen S, Yang F, Tan Y, Tan S, Wang Z, Fan F, Chen J, Xiang H, Tang S, Guo H, Wan P, Wei D, Bockholt HJ, Ehrlich S, Wolthusen RPF, King MD, Shoemaker JM, Sponheim SR, De Haan L, Koenders L, Machielsen MW, van Amelsvoort T, Veltman DJ, Assogna F, Banaj N, de Rossi P, Iorio M, Piras F, Spalletta G, McKenna PJ, Pomarol-Clotet E, Salvador R, Corvin A, Donohoe G, Kelly S, Whelan CD, Dickie EW, Rotenberg D, Voineskos AN, Ciufolini S, Radua J, Dazzan P, Murray R, Reis Marques T, Simmons A, Borgwardt S, Egloff L, Harrisberger F, Riecher-Rossler A, Smieskova R, Alpert KI, Wang L, Jonsson EG, Koops S, Sommer IEC, Bertolino A, Bonvino A, Di Giorgio A, Neilson E, Mayer AR, Stephen JM, Kwon JS, Yun JY, Cannon DM, McDonald C, Lebedeva I, Tomyshev AS, Akhadov T, Kaleda V, Fatouros-Bergman H, Flyckt L, Karolinska Schizophrenia P, Busatto GF, Rosa PGP, Serpa MH, Zanetti MV, Hoschl C, Skoch A, Spaniel F, Tomecek D, Hagenaars SP, McIntosh AM, Whalley HC, Lawrie SM, Knochel C, Oertel-Knochel V, Stablein M, Howells FM, Stein DJ, Temmingh HS, Uhlmann A, Lopez-Jaramillo C, Dima D, McMahon A, Faskowitz JI, Gutman BA, Jahanshad N, Thompson PM, Turner JA. Cortical Brain Abnormalities in 4474 Individuals With Schizophrenia and 5098 Control Subjects via the Enhancing Neuro Imaging Genetics Through Meta Analysis (ENIGMA) Consortium. Biol Psychiatry. 2018;84(9):644-654. doi: 10.1016/j.biopsych.2018.04.023

24. Алфимова МВ, Томышев АС, Лебедева ИС, Ахадов ТА, Семенова НА, Каледа ВГ. Связь управляющих функций и скорости обработки информации со структурными особенностями коры головного мозга в норме и на начальных этапах шизофрении. Журнал высшей нервной деятельности им. И.В. Павлова. 2016;66(4):448-457. doi: 10.7868/s0044467716040031.

25. Лебедева ИС, Томышев АС, Ахадов ТА, Омельченко МА, Семёнова НА, Меньшиков ПЕ, Богданова ЕД, and Каледа ВГ. О корреляциях ряда структурных и функциональных характеристик головного мозга при высоком риске манифестации шизофрении Физиология человека. 2017;43(4):35-41. doi: 10.7868/s0131164617040087.

26. Khalighinejad B, Patel P, Herrero JL, Bickel S, Mehta AD, Mesgarani N. Functional characterization of human Heschl’s gyrus in response to natural speech. NeuroImage. 2021;235:118003. doi: 10.1016/j.neuroimage.2021.118003

27. Mørch-Johnsen L, Nesvåg R, Jørgensen KN, Lange EH, Hartberg CB, Haukvik UK, Kompus K, Westerhausen R, Osnes K, Andreassen OA, Melle I, Hugdahl K, Agartz I. Auditory Cortex Characteristics in Schizophrenia: Associations With Auditory Hallucinations. Schizophr Bull. 2017 Jan;43(1):75-83. doi: 10.1093/schbul/sbw130 Epub 2016 Sep 7. PMID: 27605526; PMCID: PMC5216858.

28. Chen X, Liang S, Pu W, Song Y, Mwansisya TE, Yang Q, Liu H, Liu Z, Shan B, and Xue Z. Reduced cortical thickness in right Heschl’s gyrus associated with auditory verbal hallucinations severity in first-episode schizophrenia. BMC Psychiatry. 2015;15:152. doi: 10.1186/s12888-015-0546-2

29. Luo X, Mao Q, Shi J, Wang X, Li CR. Putamen gray matter volumes in neuropsychiatric and neurodegenerative disorders. World J Psychiatry Ment Health Res. 2019;3(1):1020. Epub 2019 May 30. PMID: 31328186; PMCID: PMC6641567.

30. Tarcijonas G, Foran W, Haas GL, Luna B, Sarpal DK. Intrinsic Connectivity of the Globus Pallidus: An Uncharted Marker of Functional Prognosis in People With First-Episode Schizophrenia. Schizophr Bull. 2020;46(1):184-192. doi: 10.1093/schbul/sbz034

31. van Erp TG, Hibar DP, Rasmussen JM, Glahn DC, Pearlson GD, Andreassen OA, Agartz I, Westlye LT, Haukvik UK, Dale AM, Melle I, Hartberg CB, Gruber O, Kraemer B, Zilles D, Donohoe G, Kelly S, McDonald C, Morris DW, Cannon DM, Corvin A, Machielsen MW, Koenders L, de Haan L, Veltman DJ, Satterthwaite TD, Wolf DH, Gur RC, Gur RE, Potkin SG, Mathalon DH, Mueller BA, Preda A, Macciardi F, Ehrlich S, Walton E, Hass J, Calhoun VD, Bockholt HJ, Sponheim SR, Shoemaker JM, van Haren NE, Hulshoff Pol HE, Ophoff RA, Kahn RS, Roiz-Santianez R, Crespo-Facorro B, Wang L, Alpert KI, Jonsson EG, Dimitrova R, Bois C, Whalley HC, McIntosh AM, Lawrie SM, Hashimoto R, Thompson PM, and Turner JA. Subcortical brain volume abnormalities in 2028 individuals with schizophrenia and 2540 healthy controls via the ENIGMA consortium. Mol Psychiatry. 2016;21(4):547-553. doi: 10.1038/mp.2015.63

32. Okada N, Fukunaga M, Yamashita F, Koshiyama D, Yamamori H, Ohi K, Yasuda Y, Fujimoto M, Watanabe Y, Yahata N, Nemoto K, Hibar DP, van Erp TG, Fujino H, Isobe M, Isomura S, Natsubori T, Narita H, Hashimoto N, Miyata J, Koike S, Takahashi T, Yamasue H, Matsuo K, Onitsuka T, Iidaka T, Kawasaki Y, Yoshimura R, Watanabe Y, Suzuki M, Turner JA, Takeda M, Thompson PM, Ozaki N, Kasai K, and Hashimoto R. Abnormal asymmetries in subcortical brain volume in schizophrenia. Mol Psychiatry. 2016;21(10):1460-1466. doi: 10.1038/mp.2015.209

33. Pacheco J, Garvey MA, Sarampote CS, Cohen ED, Murphy ER, Friedman-Hill SR. Annual Research Review: The contributions of the RDoC research framework on understanding the neurodevelopmental origins, progression and treatment of mental illnesses. J Child Psychol Psychiatry. 2022 Apr;63(4):360-376. doi: 10.1111/jcpp.13543 Epub 2022 Jan 3. Erratum in: J Child Psychol Psychiatry. 2022 Nov;63(11):1449. doi: 10.1111/jcpp.13655 PMID: 34979592; PMCID: PMC8940667.

34. Kozak MJ, Cuthbert BN. The NIMH Research Domain Criteria Initiative: Background, Issues, and Pragmatics. Psychophysiology. 2016;53(3):286-297. doi: 10.1111/psyp.12518

35. Kas MJ, Penninx B, Sommer B, Serretti A, Arango C, Marston H. A quantitative approach to neuropsychiatry: The why and the how. Neurosci Biobehav Rev. 2019 Feb;97:3-9. doi: 10.1016/j.neubiorev.2017.12.008 Epub 2017 Dec 12. PMID: 29246661.