eRapport

Abnormal brain networks in psychotic disorders: A large-scale functional neuroimaging study of working memory

Prosjekt
Prosjektnummer
2011080
Ansvarlig person
Ole A. Andreassen
Institusjon
Oslo universitetssykehus HF
Prosjektkategori
Doktorgradsstipend
Helsekategori
Mental Health
Forskningsaktivitet
1. Underpinning
Rapporter
2016 - sluttrapport
Mange mennesker med alvorlige psykiske lidelser har problemer med oppmerksomhet, læring og hukommelse, som er viktige mentale funksjoner for å fungere i dagliglivet. Slike funksjoner involverer ikke bare enkeltområder i hjernen, men store nettverk av nerveceller som kommuniserer med hverandre. I sitt doktorgradsarbeid har Christine Lycke Brandt brukt hjerneavbildning for å undersøke slike nettverk hos personer med schizofreni og bipolar lidelse, for å finne ut mer om hvilke mekanismer i hjernen som ligger under de problemene pasientene opplever. Aktiviteten til nettverkene ble målt mens pasientene løste en hukommelsesoppgave. Resultatene viste at spesifikke nettverk i hjernen er noe endret hos personer med alvorlig psykisk lidelse, både når det gjelder hvordan nettverkene fungerer, hvordan de kommuniserer, og hvordan de er knyttet til hjernens oppbygning. I enkelte nettverk var det en økt aktivitet hos pasienter sammenlignet med friske kontrollpersoner, noe som kan tyde på at de må bruke flere mentale ressurser for å løse oppgaven. Funnene indikerte også et gradert aktivitetsmønster, med lavere aktivitet i bipolar lidelse enn i schizofreni, men høyere enn hos kontrollpersoner. Videre viste resultatene at forbindelsene mellom noen områder i hjernen var svakere hos personer med schizofreni, uavhengig av om de gjorde en lett eller vanskelig variant av oppgaven. Dette funnet peker i retning av at hjerneendringene i schizofreni er av mer generell art og ikke relatert til en spesifikk oppgave eller vanskelighetsgrad. Resultatene avdekket også at aktiviteten i et av nettverkene hadde en sammenheng med størrelsen på visse hjerneområder hos personer med schizofreni, noe som kan tyde på en kobling mellom hjernens funksjon og oppbygning i disse områdene hos pasientene. Dette doktorgradsarbeidet har bidratt med ny kunnskap om betydningen av spesifikke nettverk og hjerneområder i alvorlige psykiske lidelser, og har gitt en økt forståelse av de biologiske mekanismene som er involvert i slike lidelser. Prosjektet har fokusert på underliggende biologiske mekanismer som er involvert i psykotiske lidelser målt med MRI. Resultatene av forskningen har betydning for forståelsen av psykiske lidelser og underliggende sykdomsmekanismer. Da studien ble utført på mennesker med psykiske lidelser, gir den en direkte kunnskap om pasienter og hvordan hjernemekanismer fungerer i en klinisk populasjon. Resultatene viser at MRI hjerneavbildningsteknikker ennå ikke har bra nok sensitivitet til å tas i bruk rutinemessig i klinisk virksomhet. Funn i studien vil ha konsekvenser for fremtidens helsetjeneste, gjennom generering av kunnskapsgrunnlag som for utvikling av hjerneavbildning i kombinasjon med andre metoder kan få en betydning i klinisk virksomhet, slik som tidlig oppdagelse, diagnostikk eller stratifisering.
2015
Målet med dette doktorgradsprosjektet har vært å gi økt kunnskap om underliggende sykdomsmekanismer i psykotiske lidelser ved å studere nettverk av hjerneområder med fokus på arbeidsminnefunksjon. Tre forskningsartikler er nå publisert og har gitt ny innsikt i hvordan hjernens nettverk er endret hos pasienter med alvorlige psykiske lidelser.Selv om det fremdeles er mye vi ikke vet om årsakene til alvorlige psykiske lidelser som schizofreni og bipolar lidelse, har gjentatt forskning vist at disse sykdommene er relatert til en rekke endringer i hjernens funksjon og struktur. Mer og mer tyder på at det ikke bare er endringer i spesifikke hjerneområder, men også i forbindelsene mellom hjerneområdene (nettverket). I tillegg er det kjent at pasienter med disse lidelsene ofte har problemer med ulike kognitive funksjoner, deriblant arbeidsminne - en type korttidsminne som involverer et nettverk av hjerneområder. I dette prosjektet har vi anvendt nye statistiske analysemetoder (independent component analysis, ICA) og avanserte nettverksmodeller for å undersøke hjernens nettverk hos pasienter med psykotiske lidelser sammenlignet med friske kontrollpersoner. Vi har brukt et unikt datasett basert på funksjonell magnet resonans (MR) fra et stort antall individer som inngår i TOP-studien, og vi har sett på hjerneaktiveringen under en tankeoppgave som involverer arbeidsminnet ("n-back"). MR-dataene er blitt delt inn i ulike komponenter som både sier noe om hvilke nettverk som er involvert og hvordan tidsforløpet til nettverkene er. På denne måten kan vi ikke bare se hvor i hjernen det skjer noe, men også hvordan aktiveringen forløper i ulike områder og hvordan forbindelsene mellom dem er. I tillegg kan vi undersøke hvordan hjernens aktivitet under oppgaveløsning er assosiert med underliggende hjerneanatomi. Den andre artikkelen i dette prosjektet,"Cognitive effort and schizophrenia modulate large-scale functional brain connectivity", ble publisert i tidsskriftet Schizophrenia Bulletin i november 2015. Resultatene viste at forbindelsene mellom visse områder i hjernen var redusert hos pasienter med schizofreni, uavhengig av om de gjorde en lett eller vanskelig variant av oppgaven. Den tredje og siste artikkelen, "Assessing brain structural associations with working memory related brain patterns in schizophrenia and healthy controls using linked independent component analysis", ble publisert i tidsskriftet Neuroimage Clinical i august 2015. Her fant vi en sammenheng mellom hjerneområder som var aktive i oppgaveløsingen og tykkelsen på spesifikke underliggende hjernestrukturer hos pasienter med schizofreni. Sammendraget av arbeidet (avhandlingen) ble levert i november 2015 og disputas forventes gjennomført i 2016.
2014
Målet med dette prosjektet, som er Christine Lycke Brandt sitt doktorgradsarbeid, er å oppnå økt kunnskap om de underliggende sykdomsmekanismene i psykotiske lidelser ved å studere nettverk av hjerneområder som er involvert i arbeidsminne.Det er fremdeles mye vi ikke vet om årsakene til alvorlige psykiske lidelser som schizofreni og bipolar lidelse, men forskning har vist at disse sykdommene er relatert til en rekke endringer i hjernens funksjon og struktur. Imidlertid er det mer og mer som tyder på at det ikke bare er endringer i spesifikke hjerneområder, men også i forbindelsene mellom hjerneområdene (nettverket). I tillegg er det kjent at pasienter med disse lidelsene ofte har problemer med ulike kognitive funksjoner, deriblant arbeidsminne (en type korttidsminne) som involverer et nettverk av hjerneområder. I denne studien anvender vi nye statistiske analysemetoder (ICA) og avanserte nettverksmodeller som gjør at vi kan undersøke sammenhengen mellom hjernenettverk og arbeidsminne hos pasienter med psykotiske lidelser sammenlignet med friske kontrollpersoner. Vi bruker et unikt datasett med funksjonelle magnet resonans (MR)-data fra et stort antall individer som inngår i TOP-studien, og vi ser på hjerneaktiveringen under en tankeoppgave som involverer arbeidsminne ("n-back"). Dataene blir delt inn i komponenter som både sier noe om hvilke nettverk som er involvert og hvordan tidsforløpet til nettverkene er. På denne måten kan vi ikke bare se hvor i hjernen det skjer noe, men også hvordan aktiveringen forløper i ulike områder og hvordan forbindelsene mellom dem er. I tillegg kan vi undersøke hvordan hjernens aktivitet under oppgaveløsning er assosiert med underliggende hjerneanatomi. Den første artikkelen ("Working memory networks and activation patterns in schizophrenia and bipolar disorder: comparison with healthy controls") ble publisert i tidsskriftet British Journal of Psychiatry i april 2014. Den andre artikkelen ("Cognitive effort and schizophrenia modulate large-scale functional brain connectivity") ble akseptert i tidsskriftet Schizophrenia Bulletin i desember 2014. Analysene til studie tre er gjennomført, og artikkelen skal om kort tid sendes inn til vurdering i et internasjonalt tidsskrift.
2013
Målet med dette prosjektet, som er Christine Lycke Brandt sitt doktorgradsarbeid, er å oppnå økt kunnskap om de underliggende sykdomsmekanismene i psykotiske lidelser ved å studere nettverk av hjerneområder som er involvert i arbeidsminne.Det er fremdeles mye vi ikke vet om årsakene til alvorlige psykiske lidelser som schizofreni og bipolar lidelse, men forskning har vist at disse sykdommene er relatert til en rekke endringer i hjernens funksjon og struktur. Imidlertid er det mer og mer som tyder på at det ikke bare er endringer i spesifikke hjerneområder, men også i forbindelsene mellom hjerneområdene (nettverket). I tillegg er det kjent at pasienter med disse lidelsene ofte har problemer med ulike kognitive funksjoner, deriblant arbeidsminne (en type korttidsminne) som involverer et nettverk av hjerneområder. I denne studien anvender vi nye statistiske analysemetoder (ICA) og avanserte nettverksmodeller som gjør at vi kan undersøke sammenhengen mellom hjernenettverk og arbeidsminne hos pasienter med psykotiske lidelser sammenlignet med friske kontrollpersoner. Vi bruker et unikt datasett med funksjonelle magnet resonans (MR)-data fra et stort antall individer som inngår i TOP-studien, og vi ser på hjerneaktiveringen under en tankeoppgave som involverer arbeidsminne ("n-back"). Dataene blir delt inn i komponenter som både sier noe om hvilke nettverk som er involvert og hvordan tidsforløpet til nettverkene er. På denne måten kan vi ikke bare se hvor i hjernen det skjer noe, men også hvordan aktiveringen forløper i ulike områder og hvordan forbindelsene mellom dem er. Vi undersøker nettverkene i de ulike diagnosegruppene (schizofreni, bipolar lidelse, kontrollpersoner), men også på tvers av gruppene for å studere et mulig overlapp mellom ulike psykoselidelser. Den første artikkelen ble akseptert i tidsskriftet British Journal of Psychiatry høsten 2013. Analysene til studie to er gjennomført, og artikkelen skal om kort tid sendes inn til vurdering i et internasjonalt tidsskrift. Analysene til studie tre er under planlegging, og tredje artikkel vil sendes inn til vurdering i løpet av 2014.
2012
Målet med dette prosjektet, som er Christine Lycke Brandt sitt doktorgradsarbeid, er å oppnå økt kunnskap om de underliggende sykdomsmekanismene i psykotiske lidelser ved å studere nettverk av hjerneområder som er involvert i arbeidsminne.Det er fremdeles mye vi ikke vet om årsakene til alvorlige psykiske lidelser som schizofreni og bipolar lidelse, men forskning har vist at disse sykdommene er relatert til en rekke endringer i hjernens funksjon og struktur. Imidlertid er det mer og mer som tyder på at det ikke bare er endringer i spesifikke hjerneområder, men også i forbindelsene mellom hjerneområdene (nettverket). I tillegg er det kjent at pasienter med disse lidelsene ofte har problemer med ulike kognitive funksjoner, deriblant arbeidsminne (en type korttidsminne) som involverer et nettverk av hjerneområder. I denne studien anvender vi nye statistiske analysemetoder (ICA) som gjør at vi kan undersøke sammenhengen mellom abnormale hjernenettverk og redusert arbeidsminne i psykotiske lidelser. Vi bruker et unikt datasett med funksjonelle magnet resonans (MR)-data fra 300 individer som inngår i TOP-studien, og vi ser på hjerneaktiveringen under en tankeoppgave som involverer arbeidsminne (”2-back”). Dataene blir delt inn i komponenter som både sier noe om hvilke hjerneområder som er involvert i arbeidsminne og hvordan tidsforløpet til hjerneaktiveringene er. På denne måten kan vi ikke bare se hvor i hjernen det skjer noe, men også hvordan aktiveringen forløper i ulike områder og hvordan forbindelsene mellom dem er. Vi skal undersøke nettverket i de ulike diagnosegruppene (schizofreni, bipolar lidelse, kontrollpersoner), men også på tvers av gruppene for å studere et mulig overlapp mellom ulike psykoselidelser. Doktorgradskandidaten var tilbake fra ett års mammapermisjon våren 2012. De første dataanalysene er avsluttet, og oppfølgingsanalyser er blitt gjort for å undersøke i hvilken grad ulike kognitive, kliniske og atferdsmessige faktorer er med på å forklare resultatene. Den første artikkelen er innsendt til vurdering i et internasjonalt tidsskrift, og design og valg av analysemetode er nå under planlegging for de to neste.
2011
Målet med dette prosjektet, som er Christine Lycke Brandt sitt doktorgradsarbeid, er å oppnå økt kunnskap om de underliggende sykdomsmekanismene i psykotiske lidelser ved å studere nettverk av hjerneområder som er involvert i arbeidsminne.Det er fremdeles mye vi ikke vet om årsakene til alvorlige psykiske lidelser som schizofreni og bipolar lidelse, men forskning har vist at disse sykdommene er relatert til en rekke endringer i hjernens funksjon og struktur. Imidlertid er det mer og mer som tyder på at det ikke bare er endringer i spesifikke hjerneområder, men også i forbindelsene mellom hjerneområdene (nettverket). I tillegg er det kjent at pasienter med disse lidelsene ofte har problemer med ulike kognitive funksjoner, deriblant arbeidsminne (en type kortidssminne) som involverer et nettverk av hjerneområder. I denne studien anvender vi nye statistiske analysemetoder (ICA) som gjør at vi kan undersøke sammenhengen mellom abnormale hjernenettverk og redusert arbeidsminne i psykotiske lidelser. Vi bruker et unikt datasett med funksjonelle magnet resonans (MR)-data fra 300 individer som inngår i TOP-studien, og vi ser på hjerneaktiveringen under en tankeoppgave som involverer arbeidsminne (”2-back”). Dataene blir delt inn i komponenter som både sier noe om hvilke hjerneområder som er involvert i arbeidsminne og hvordan tidsforløpet til hjerneaktiveringene er. På denne måten kan vi ikke bare se hvor i hjernen det skjer noe, men også hvordan aktiveringen forløper i ulike områder og hvordan forbindelsene mellom dem er. Vi skal undersøke nettverket i de ulike diagnosegruppene (schizofreni, bipolar lidelse, kontrollpersoner), men også på tvers av gruppene for å studere et mulig overlapp mellom ulike psykoselidelser. De første dataanalysene er avsluttet, og resultatene ble presentert på Human Brain Mapping-konferansen i Québec i juni 2011. Den første artikkel er innsendt til vurdering i internasjonal tidsskrift. Doktorgradskandidaten har for tiden fødselspermisjon frem til våren 2012.
Vitenskapelige artikler
Quintana DS, Westlye LT, Kaufmann T, Rustan ØG, Brandt CL, Haatveit B, Steen NE, Andreassen OA

Reduced heart rate variability in schizophrenia and bipolar disorder compared to healthy controls.

Acta Psychiatr Scand 2016 Jan;133(1):44-52. Epub 2015 sep 15

PMID: 26371411

Haatveit B, Jensen J, Alnæs D, Kaufmann T, Brandt CL, Thoresen C, Andreassen OA, Melle I, Ueland T, Westlye LT

Reduced load-dependent default mode network deactivation across executive tasks in schizophrenia spectrum disorders.

Neuroimage Clin 2016;12():389-96. Epub 2016 aug 12

PMID: 27622135

Haram M, Bettella F, Brandt CL, Quintana DS, Nerhus M, Bjella T, Djurovic S, Westlye LT, Andreassen OA, Melle I, Tesli M

Contribution of oxytocin receptor polymorphisms to amygdala activation in schizophrenia spectrum disorders.

BJPsych Open 2016 Nov;2(6):353-358. Epub 2016 nov 3

PMID: 27847593

Quintana DS, Elstad M, Kaufmann T, Brandt CL, Haatveit B, Haram M, Nerhus M, Westlye LT, Andreassen OA

Resting-state high-frequency heart rate variability is related to respiratory frequency in individuals with severe mental illness but not healthy controls.

Sci Rep 2016 Nov 17;6():37212. Epub 2016 nov 17

PMID: 27853244

Kaufmann T, Alnæs D, Brandt CL, Doan NT, Kauppi K, Bettella F, Lagerberg TV, Berg AO, Djurovic S, Agartz I, Melle IS, Ueland T, Andreassen OA, Westlye LT

Task modulations and clinical manifestations in the brain functional connectome in 1615 fMRI datasets.

Neuroimage 2017 Feb 15;147():243-252. Epub 2016 des 1

PMID: 27916665

Brandt CL, Kaufmann T, Agartz I, Hugdahl K, Jensen J, Ueland T, Haatveit B, Skatun KC, Doan NT, Melle I, Andreassen OA, Westlye LT

Cognitive Effort and Schizophrenia Modulate Large-Scale Functional Brain Connectivity.

Schizophr Bull 2015 Nov;41(6):1360-9. Epub 2015 mar 1

PMID: 25731885 - Inngår i doktorgradsavhandlingen

Brandt CL, Doan NT, Tønnesen S, Agartz I, Hugdahl K, Melle I, Andreassen OA, Westlye LT

Assessing brain structural associations with working-memory related brain patterns in schizophrenia and healthy controls using linked independent component analysis.

Neuroimage Clin 2015;9():253-63. Epub 2015 aug 21

PMID: 26509112 - Inngår i doktorgradsavhandlingen

Tesli M, Kauppi K, Bettella F, Brandt CL, Kaufmann T, Espeseth T, Mattingsdal M, Agartz I, Melle I, Djurovic S, Westlye LT, Andreassen OA

Altered Brain Activation during Emotional Face Processing in Relation to Both Diagnosis and Polygenic Risk of Bipolar Disorder.

PLoS One 2015;10(7):e0134202. Epub 2015 jul 29

PMID: 26222050

Brandt Christine Lycke, Eichele Tom, Melle Ingrid, Sundet Kjetil, Server Andrés, Agartz Ingrid, Hugdahl Kenneth, Jensen Jimmy, Andreassen Ole A

Working memory networks and activation patterns in schizophrenia and bipolar disorder: comparison with healthy controls.

Br J Psychiatry 2014;204():290-8. Epub 2014 jan 16

PMID: 24434074 - Inngår i doktorgradsavhandlingen

Kauppi K, Westlye LT, Tesli M, Bettella F, Brandt CL, Mattingsdal M, Ueland T, Espeseth T, Agartz I, Melle I, Djurovic S, Andreassen OA

Polygenic risk for schizophrenia associated with working memory-related prefrontal brain activation in patients with schizophrenia and healthy controls.

Schizophr Bull 2015 May;41(3):736-43. Epub 2014 nov 11

PMID: 25392519

Brandt Christine L, Kaufmann Tobias, Agartz Ingrid, Hugdahl Kenneth, Jensen Jimmy, Ueland Torill, Haatveit Beathe, Skatun Kristina C, Doan Nhat T, Melle Ingrid, Andreassen Ole A, Westlye Lars T

Cognitive effort and schizophrenia modulate large-scale functional brain connectivity

Schizophrenia Bulletin 2015

Doktorgrader
Christine Lycke Brandt

Brain networks in psychotic disorders: A neuroimaging study of working memory related activation, connectivity, and anatomy.

Disputert:
juni 2016
Hovedveileder:
Lars Tjelta Westlye
Deltagere
  • Jimmy Kristian Jensen Medveileder
  • Ole Andreas Andreassen Medveileder
  • Lars Tjelta Westlye Hovedveileder
  • Christine Lycke Brandt Doktorgradsstipendiat (finansiert av denne bevilgning)

eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT

Alle henvendelser rettes til eRapport

Personvern  -  Informasjonskapsler