Biologically relevant subgroups within the schizophrenia syndrome

Abstract

In the present thesis, we aimed to explore the existence of biological subgroups within schizophrenia patients by using data from structural and functional brain connectivity as well as a genetic information. It includes five articles with sample sizes from 27 to 121 schizophrenia patients and 27 to 144 healthy controls. All patients were diagnosed according to DSM-IV or V criteria and their symptoms were scored using the Positive and Negative Syndrome Scale (PANSS). Structural connectivity was assessed in two different ways. Firstly, using structural magnetic resonance imaging (MRI) we extracted measures of cortical curvature. Secondly, diffusion magnetic resonance imaging (dMRI) was used to obtain values of streamline count and fractional anisotropy in white matter tracts connecting a priori selected regions. Functional connectivity was calculated using electroencephalography (EEG) recordings during the performance of an auditive odd-ball task, in which participants were instructed to respond to infrequent targets while ignoring other stimuli. Then, small-worldness (SWn) index, which quantifies the efficiency of the global electrical network, was calculated at two temporal windows: before and after the target stimulus onset (baseline/pre-stimulus and response window, respectively). We focused our study on the SWn difference between pre-stimulus and response windows as a measure of modulation efficiency.

Esta tesis incluye datos procedentes de varias técnicas que estudian los procesos biológicos cerebrales, analizando su relación con la esquizofrenia y las posibles alteraciones biológicas en este trastorno. En otras palabras, mediante un análisis de las alteraciones cerebrales y genéticas en pacientes con esquizofrenia y en comparación con la población sana, se planteó definir patrones de alteración de la conectividad estructural y funcional independientemente del diagnóstico clínico inicial. Para ello, se partió del estudio anatómico del cerebro utilizando imágenes de resonancia magnética (RM) que cuantifican las regiones cerebrales y la integridad de las conexiones estructurales. La idea inicial era la identificación de grupos de pacientes con distintas alteraciones, para lo que se estudió la relación entre medidas corticales y de conectividad estructural y se analizó esa conectividad estructural en los pacientes. Posteriormente, se evaluó la relación entre variantes genéticas relacionadas con un aumento del riesgo de la esquizofrenia e implicadas en funciones relevantes con las alteraciones de las conexiones cerebrales funcionales. Y, por último, se estudió la capacidad de estas variantes genéticas para identificar subgrupos de pacientes con distintas anomalías de la conectividad funcional.