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Strukturelle Hirnveränderungen bei schizophrenen Psychosen in Assoziation mit neurologischen Soft Signs und klinischem Erscheinungsbild

Heuser, Mark

English Title: Associations between structural brain changes and neurological soft signs in schizophrenia

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Abstract

Seit den 80er Jahren des letzten Jahrhunderts gibt es zahlreiche Nachweise, dass NSS bei psychotischen Patienten besonders stark ausgeprägt sind. Dank der Entwicklung moderner Bildgebungsverfahren wurde es möglich, Zusammenhänge zwischen NSS und Hirnveränderungen zu untersuchen. Dabei waren die Analysen zunächst auf a priori definierte Hirnareale beschränkt. Mit der optimierten voxel-basierten Morphometrie (VBM) steht inzwischen eine Methode zur Verfügung, die eine standardisierte strukturelle Analyse des gesamten Hirns ermöglicht. Allerdings gibt es bisher nur wenige Studien, die entsprechende strukturelle Zusammenhänge mit Hilfe der optimierten VBM untersuchten. Darüber hinaus weisen diese Studien zum Teil methodische Einschränkungen auf. So wurden zum Beispiel Kleinhirn und WM teilweise nicht mit einbezogen oder der Stichprobenumfang war relativ gering. Zudem wurden bisher keine Analysen der NSS-Einzelitems durchgeführt. Mit Hilfe der vorliegenden Untersuchung wurde versucht, die bisherigen Einschränkungen zu überwinden und bestehende Lücken zu schließen. An einer Stichprobe von 102 Patienten mit einer psychotischen Ersterkrankung wurden mit Hilfe optimierter VBM-Analysen Zusammenhänge zwischen der Ausprägung von NSS und strukturellen Hirnveränderungen untersucht. Als Grundlage diente hierbei die Heidelberger NSS-Skala. Die optimierten VBM-Analysen wurden für den NSS-Gesamtwert, die HNS-Subskalen sowie die HNS-Einzelitems durchgeführt. Dabei konnten lediglich für die beiden motorischen Subskalen motorische Koordination und komplexe Bewegungen morphologische zerebrale und zerebellare Korrelate nachgewiesen werden. Auch bezüglich der Einzelitems ergaben die optimierten VBM-Analysen in erster Linie signifikante Zusammenhänge zwischen hohen Itemwerten und verringerter Volumina der GM und WM bei den motorischen Items. Mit Ausnahme der Diadochokinese konnten für nahezu alle Items der Skala motorische Koordination strukturelle Veränderungen in relevanten Arealen nachgewiesen werden. Dies spricht für die Validität dieser HNS-Skala. Insgesamt stehen die Ergebnisse in Einklang mit bisherigen Befunden. Es zeigten sich signifikante Assoziationen zwischen der Ausprägung von NSS und verminderten Volumina kortikaler, subkortikaler und zerebellarer Strukturen, welche für die Motorik und sensorische Verarbeitung eine entscheidende Rolle spielen. Im Hinblick auf die beteiligten Strukturen stützen die vorliegenden Ergebnisse das Modell der kognitiven Dysmetrie, welches davon ausgeht, dass der Symptomatik einer Schizophrenie ein gestörter kortikal-subkortikal-zerebellarer Kreislauf zugrunde liegt. Darüber hinaus sind NSS neben beeinträchtigter Netzwerke oder Kreisläufe aufgrund der vorliegenden Ergebnisse auch auf strukturelle Veränderungen diskreter, aufgabenspezifischer Areale zurückzuführen. Weiter liefern die Analysen einen Hinweis dafür, dass besonders die motorischen NSS mit strukturellen Hirnveränderungen in Verbindung stehen, welche auch die psychopathologische Symptomatik bedingen. Motorische NSS und Symptome einer schizophrenen Psychose scheinen somit auf einer Beeinträchtigung gemeinsamer Hirnstrukturen zu basieren. Vor diesem Hintergrund ist es vorstellbar, dass NSS eine eigenständige Symptomgruppe psychotischer Erkrankungen bilden und NSS-Skalen zukünftig bisherige diagnostische Verfahren ergänzen.

Translation of abstract (English)

Since the nineteen-eighties numerous studies support the pronounced occurrence of NSS in psychotic patients. Due to the development of modern imaging techniques it was possible to investigate associations between NSS and structural brain changes. Initially, analyses were restricted to predefined discrete brain areas. Meanwhile, optimized voxel-based morphometry (VBM) makes standardized structural whole brain analyses possible. However, until now there are only few studies which investigated structural associations by using VBM. Furthermore, there are some methodological restrictions in these studies like small sample sizes or a partly missing involvement of the cerebellum or white matter. The aim of this study was to overcome these limitations and to close existing gaps. In a sample of 102 patients with first-episode psychosis associations between NSS and structural brain alterations were analyzed by using optimized voxel-based morphometry. NSS were assessed on the Heidelberg NSS Scale (HNS). VBM-analyses included the HNS total score, HNS subscales as well as HNS items. Only the motor subscales motor coordination and complex motor tasks showed significant morphological cerebral and cerebellar correlates. Similar results were found for the analyses of the HNS-items. Mainly the motor items showed significant correlations between increased scores and decreased gray and white matter volume. With the exception of diadochokinesis all items of the motor coordination subscale are associated with structural alterations in relevant brain areas. This fact supports the structural validity of the subscale. Overall, the results are in line with previously reported findings. There are significant associations between increased NSS scores and decreased volumes of cortical, subcortical and cerebellar structures, which are important for motor and sensory integration and processing. With regard to the involved structures, the findings support the model of “cognitive dysmetria” which hypothesizes changes in a cortico-cerebellar-thalamic-cortical circuit to underlie schizophrenia. Moreover, the results reveal that NSS are also due to structural changes in discrete task specific areas. Especially the motor signs are associated with structural changes in areas which account for psychopathological symptoms. Against this background, it is imaginable that in future, NSS could serve as an independent group of psychotic symptoms and NSS-scales could extent hitherto existing diagnostic methods.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Schröder, Prof. Dr. Johannes
Date of thesis defense: 12. January 2011
Date Deposited: 14. Jan 2011 10:49
Date: 2010
Faculties / Institutes: Medizinische Fakultät Heidelberg > Psychiatrische Universitätsklinik
Subjects: 150 Psychology
Uncontrolled Keywords: Schizophrenie , neurologische Soft Signs , Heidelberger Skala , MRT , optimierte VBMSchizophrenia , neurological soft signs , Heidelberg Scale, MRI , optimized VBM
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