Alteraciones neurales persistentes en trastorno bipolar: Estudio de neuroimagen con pacientes eutímicos

Abstract

Introducció: El trastorn bipolar és un trastorn mental sever amb tendència a la cronicitat caracteritzat per oscil·lacions patològiques de l'estat d'ànim entre episodis depressius majors i episodis maníacs i/o hipomania, alternades amb períodes d'eutímia. Juntament als símptomes afectius, s'ha observat que aquests pacients presenten dèficits cognitius que persisteixen fins hi tot quan els pacients es troben en remissió clínica. L'ús de tècniques de neuroimatge ha permès estudiar les alteracions vinculades a aquest trastorn, però tot i així els mecanismes neurobiològics d'aquesta patologia no estan plenament definits. Un millor coneixement de les característiques cerebrals dels pacients bipolars en estat d'eutímia ens permetria definir quines alteracions estan relacionades amb els símptomes cognitius presents en aquests pacients i de la susceptibilitat d'aquests pacients a recaure en nous episodis afectius. Objectius: Ampliar el coneixement actual sobre les alteracions cerebrals a nivell estructural i funcional en pacients amb trastorn bipolar en remissió clínica i valorar seva possible relació amb el deteriorament cognitiu. Mètode: Es van incloure a l'estudi 27 participants amb diagnòstic de trastorn bipolar en remissió i 25 participants sans. Com a part d'un estudi de neuroimatge multimodal, es van dur a terme seqüències de ressonància magnètica (MRI) estructural (T1), d'imatge per difusió ponderada (DWI) i MRI funcional (BOLD) durant paradigmes de memòria de treball (n-back) i processament del jo (Self). Els participants també van realitzar una bateria neuropsicològica en la qual es van valorar els dominis cognitius d'atenció i memòria de treball, velocitat de processament, memòria verbal, memòria visual i funció executiva. Es van realitzar comparacions entre grups (ANCOVA) en els valors de volum de substancia gris de les diferents regions corticals i subcorticals definides amb el programari FreeSurfer. També es van valorar les diferencies grupals (t-test) en els valors de mètriques de difusió en els tractes de substancia blanca definits mitjançant el software de tractografia TRACULA. Pel que fa la funció cerebral, es van dur a terme comparacions de grup (t-test) en els patrons d'activació vinculats a la càrrega de memòria de treball (2-back > 1-back) i al processament del jo (processament del jo > tasca control). Per últim, es va explorar la correlació (Pearson) entre les alteracions estructurals detectades en trastorn bipolar i el rendiment d'aquests pacients en els 5 dominis cognitius valorats. Resultats: A nivell funcional, els pacients amb trastorn bipolar presentaven una major activitat de l'escorça prefrontal ventromedial (vmPFC) durant la tasca de memòria de treball i una major activitat de l'escorça prefrontal dorsal (dlPFC-dmPFC) durant la tasca de processament del jo en comparació al participants sans. Pel que fa les diferencies estructurals, els pacients mostraven valors més alts de volum de substancia gris en el gir fusiforme esquerra i el gir parahipocampal bilateral, així com també un major volum ventricular en comparació amb els participants sans. Per contra, no es van observar diferencies significatives en valors de difusió. Els valors de volum del girs parahipocampal i fusiforme esquerra estaven correlacionats positivament amb una millor funció executiva. Limitacions: Mida mostral petita. Conclusió: Es repliquen resultats publicats anteriorment indicant una manca de desactivació de la xarxa neural per defecte en trastorn bipolar eutímic durant tasques de memòria de treball. La nostra recerca es la primera en observar un increment en l'activitat de la xarxa executiva central en una tasca de processament del jo, el qual suposa el resultat complementari. Suggerim que ambdós resultats podrien derivar d'un endofenotip comú de disrupció de la sincronització/anticorrelació entre les dues xarxes. Els valors de substancia grisa en el lòbul temporal medial, incrementats en pacients, semblen indicar un mecanisme adaptatiu que facilita una millor conservació de les funcions executives en trastorn bipolar.

Introducción: El trastorno bipolar es un trastorno mental severo con tendencia a la cronicidad caracterizado por oscilaciones patológicas en el estado de ánimo entre episodios depresivos mayores y episodios maníacos y/o hipomaníacos, alternados con períodos de eutimia. Juntamente con los síntomas afectivos, se ha observado que estos pacientes presentan déficits cognitivos que persisten cuando estos se encuentran en remisión clínica. El uso de técnicas de neuroimagen ha permitido el estudio de las alteraciones vinculadas a este trastorno, si bien los mecanismos neurobiológicos de esta patología no están plenamente definidos. Un mejor conocimiento de las características cerebrales de los pacientes bipolares en estado de eutimia nos permitiría definir qué alteraciones están relacionadas con los síntomas cognitivos presentes en estos pacientes, así como con su susceptibilidad a recaer en nuevos episodios afectivos. Objetivos: Ampliar el conocimiento actual sobre las alteraciones cerebrales a nivel estructural y funcional en pacientes con trastorno bipolar en remisión clínica y valorar su posible relación con el deterioro cognitivo. Métodos: Se incluyeron en el estudio 27 participantes con diagnóstico de trastorno bipolar en remisión y 25 participantes sanos. Como parte de un estudio de neuroimagen multimodal, se realizaron secuencias de resonancia magnética (MRI) estructural (T1), imágenes por difusión ponderada (DWI) y MRI funcional (BOLD) durante paradigmas de memoria de trabajo (n-back) y procesamiento del yo (Self). Los participantes realizaron también una batería neuropsicológica en la cual se valoraron los dominios cognitivos de atención y memoria de trabajo, velocidad de procesamiento, memoria verbal, memoria visual y función executiva. Se realizaron comparaciones entre grupos (ANCOVA) en los valores de volumen de sustancia gris en regiones corticales y subcorticales definidas mediante el programa FreeSurfer. También se valoraron las diferencias grupales (t-test) en los valores de métricas de difusión en los tractos de sustancia blanca definidos mediante el software de tractografía TRACULA. En lo que respecta a la función cerebral, se realizaron comparaciones de grupo (t-test) en los patrones de activación vinculados a la carga de memoria de trabajo (2-back > 1-back) y al procesamiento del yo (procesamiento del yo > tarea control). Por último, se exploró la correlación (Pearson) entre las alteraciones estructurales detectadas en trastorno bipolar y el rendimiento de dichos pacientes en los 5 dominios cognitivos valorados. Resultados: A nivel funcional, los pacientes con trastorno bipolar presentaban una mayor actividad en la corteza prefrontal ventromedial (vmPFC) durante la tarea de memoria de trabajo y una mayor actividad de la corteza prefrontal dorsal (dlPFC-dmPFC) durante la tarea de procesamiento del yo en comparación con los participantes sanos. En relación a las diferencias estructurales, los pacientes mostraban valores más altos de volumen de sustancia gris en el giro fusiforme izquierdo y el giro parahipocampal bilateral, así como un mayor volumen ventricular en comparación con los participantes sanos. Por el contrario, no se observaron diferencias significativas en los valores de difusión. Los valores de volumen del giro parahipocampal y fusiforme izquierdo estaban correlacionados positivamente con una mejor función ejecutiva. Limitaciones: Tamaño muestral reducido. Conclusión: Se han replicado resultados publicados anteriormente indicando una desactivación deficiente de la red neural por defecto en trastorno bipolar eutímico durante tareas de memoria de trabajo. Nuestra investigación es la primera en observar un incremento en la actividad de la red ejecutiva central en una tarea de procesamiento del yo, lo cual supone el resultado complementario. Sugerimos que ambos resultados podrían derivar de un endofenotipo común de disrupción de la sincronización/anticorrelación entre las dos redes. Los valores de sustancia gris en el lóbulo temporal medial, incrementados en pacientes, parecen indicar un mecanismo adaptativo que facilita una mejor conservación de las funciones ejecutivas en trastorno bipolar.

Introduction: The bipolar disorder is a severe mental disorder with a tendency to chronicity characterized by pathologic mood fluctuations between major depressive episodes and episodes of mania and/or hypomania, interspersed with periods of euthymia. Together with these affective symptomatology, bipolar patients also present cognitive deficits that persist even when they are in clinical remission. Even though the use of neuroimaging techniques has provided us with a way to study the alterations related with this disorder, the neurobiological mechanisms of this pathology are not yet clearly defined. A better understanding of the brain characteristics of bipolar patients during euthymia would allow us to define what alterations are related with cognitive symptoms and the susceptibility to relapse into new affective episodes. Objectives: Expand the existing knowledge of structural and functional brain alterations in patients with bipolar depression in clinic remission and assess its relationship with cognitive impairment. Methods: 27 patients with bipolar disorder in clinical remission and 25 healthy participants were included in the study. As components of a multimodal neuroimaging study, participants underwent sequences of structural (T1) magnetic resonance imaging (MRI), diffusion weighted imaging (DWI) and functional MRI (BOLD) during paradigms of working memory (n-back) and self-processing (Self). Participants were assessed with a neuropsychological battery to evaluate the cognitive domains of attention and working memory, processing speed, verbal memory, visual memory and executive function. Group comparisons (ANCOVA) were performed for the grey matter volumes of cortical and subcortical regions defined with FreeSurfer software. Similarly, group differences (t-test) were assessed for diffusion metrics within white matter tracts defined with tractography software TRACULA. Regarding brain function, we performed group comparisons (t-test) exploring for differences in brain activation patterns related to working memory load (2-back > 1-back) and self-processing (Self condition > Control condition). Finally, correlations (Pearson) were explored between structural alterations detected in bipolar disorder and the cognitive performance of patients within the 5 cognitive domains assessed. Results: At a functional level, patients with bipolar disorder, in comparison to healthy participants, presented an increased activation of the ventromedial prefrontal cortex (vmPFC) during a working memory task and an increased activation of the dorsal prefrontal cortex (dlPFC-dmPFC) during a task of self-processing. Regarding structural differences, patients showed higher values of grey matter volumes of the left fusiform gyrus and the bilateral parahippocampal gyrus as well as increased ventricular volumes in comparison to healthy participants. On the other hand, no significative differences were found in diffusion metrics. Grey matter volumes of the left fusiform and parahippocampal gyri were correlated with a better executive function. Limitations: Small sample size. Conclusions: We replicated previous findings of a lack of deactivation within the default mode network in euthymic patients with bipolar disorder during tasks of working memory. Our research is the first to find an increased activation of the central executive network in a self-processing task, which represents the complementary result. We suggest both results might be reflecting a common endophenotype of a disrupted sincronization/anticorrelation between these two networks. The values of grey matter volume within the medial temporal lobe, increased in patients, suggest an adaptive mechanism that might promote the conservation of executive functions in bipolar disorder.