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Neuroanatomy of attention deficit hyperactivity dissorder : voxel-based morphometry and region of interest approaches / presented by Susana Carmona Cañabate ; and directed by Óscar Vilarroya Oliver and Antoni Bulbena Vilarrasa
Carmona Cañabate, Susana
Vilarroya Oliver, Óscar, dir. (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Psiquiatria i de Medicina Legal)
Bulbena Vilarrasa, Antonio, dir. (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Psiquiatria i de Medicina Legal)

Publicació: Bellaterra : Universitat Autònoma de Barcelona, 2009
Resum: El trastorno por déficit de atención e hiperactividad (TDAH) es un trastorno del neurodesarrollo caracterizado por síntomas de inatención, hiperactividad e impulsividad. Los modelos clásicos acerca de la neuroanatomía del trastorno apuntan a alteraciones en los circuitos fronto-estriado-cerebelares. Los estudios de neuroimagen estructural apoyan parcialmente estos modelos. Sin embargo, casi todos estos estudios se basan en el análisis de regiones seleccionadas a priori (procedimiento que se conoce como ROI, acrónimo inglés de regiones de interés: "region of interest"). Estudios más recientes basados en aproximaciones globales apuntan a que las alteraciones estructurales no se limitan a los circuitos fronto-estriado-cerebelares, sino que también afectan las regiones temporales, parietales y cinguladas. El objetivo de la presente tesis es el de redefinir y aplicar dos métodos de análisis estructural complementarios para identificar los circuitos cerebrales alterados en el TDAH así como para relacionar dichos circuitos con los diferentes subtipos clínicos. Para tal fin, presentaremos y discutiremos dos estudios de resonancia magnética estructural (Carmona et al. 2005; Tremols et al. 2008). Estos dos estudios representan una novedad y mejora de estudios de TDAH previos, por dos razones principales: a) la aplicación por primera vez un estudios basado en la morfometría de vóxeles para comparar el cerebro de niños con TDAH con el cerebro de niños controles no relacionados familiarmente; b) el diseño e implementación de un nuevo método, fácil de aplicar, de segmentación manual del núcleo caudado. Los resultados confirman los datos obtenidos en estudios previos acerca de menor volumen cerebral en niños con TDAH, y localizan esta reducción en determinadas regiones de sustancia gris. A parte de confirmar las alteraciones fronto-estriado-cerebelares hayamos reducciones en áreas parietales, cingulares y temporales. En concreto observamos decrementos volumétricos de sustancia gris en la corteza frontal inferior, el estriado dorsal, la corteza parietal inferior y la corteza cingulada posterior, regiones clásicamente relacionadas con problemas de inhibición, deficits de memoria de trabajo y alteraciones en tareas de atención visuoespacial, respectivamente. También observamos reducciones volumétricas en áreas típicamente emocionales, como la corteza orbitofrontal, el estriado ventral y las estructurales temporales mediales deficits que podrían explicar las disfunciones motivacionales así como las alteraciones en el procesamiento del refuerzo. Curiosamente, las reducciones de sustancia gris en áreas relacionadas con el procesamiento emocional son más pronunciadas en el subtipo hiperactivo-impulsivo, algo menos en el subtipo combinado y casi inexistentes en el subtipo inatento. Esta diferente afectación en función de los subtipos va en la línea de teorías neuroanatómicas actuales acerca del TDAH (Castellanos and Tannock 2002). También observamos déficits de sustancia gris en áreas sensorio-motoras (específicamente en la corteza perirrolándica y el área motora suplementaria), y en el cerebelo. Por un lado, los déficits en áreas sensorio-motoras probablemente reflejan los problemas de psicomotricidad fina que presentan muchos de los niños con TDAH. Sin embargo, el hecho de que estas reducciones sean especialmente prominentes en los subtipos combinado e inatento, sugieren la posibilidad de que estas alteraciones estén especialmente relacionadas con los déficits atencionales. En base a esto, hipotetizamos que las alteraciones en estas regiones producirían un déficit para integrar y actualizar la información procedente del mundo exterior y, a su vez darían lugar a un sesgo a favor del procesamiento de los estados internos resultando en inatención. Por otro lado, las reducciones cerebelares (extensamente observadas en la literatura del TDAH) parecen están relacionadas con los déficits cognitivos, los afectivos y los emocionales. Creemos que la implicación del cerebelo en estas disfunciones estaría vehiculada por el papel de esta estructural como moduladora del flujo de información entre los circuitos fronto-estriatales. Finalmente nuestros hallazgos son los primeros en demostrar alteraciones diferenciales en la cabeza y el cuerpo del núcleo caudado en el TDAH. Esta desigual implicación de las diferentes partes del núcleo caudado explicaría en parte la heterogeneidad de los estudios previos. Como conclusión, las reducciones volumétricas de sustancia gris en áreas cognitivas y emocionales apoyan la implicación de disfunciones en los circuitos fronto-estriatales llamados cool (cognitivos) y hot (emocionales) respectivamente. Hasta la fecha este es el primer estudio neuroanatómico que apoya la existencia de disfunciones tanto cognitvas como emocionales en niños con TDAH. Nuestros hallazgos constituyen la primera evidencia neuroanatómica a favor de los modelos de doble ruta porpuestos por Sonuga-Barke (Sonuga- Barke 2002; Sonuga-Barke 2003). REFERENCIAS: 1. Tremols V, Bielsa A, Soliva JC, Raheb C, Carmona S, Tomas J, et al. (2008): Differential abnormalities of the head and body of the caudate nucleus in attention deficit-hyperactivity disorder. Psychiatry Res. 163:270-278. 2. Carmona S, Vilarroya O, Bielsa A, Tremols V, Soliva JC, Rovira M, et al. (2005): Global and regional gray matter reductions in ADHD: a voxel-based morphometric study. Neurosci Lett. 389:88-93. 3. Castellanos FX, Tannock R (2002): Neuroscience of attention-deficit/hyperactivity disorder: the search for endophenotypes. Nat Rev Neurosci. 3:617-628. 4. Sonuga-Barke EJ (2003): The dual pathway model of AD/HD: an elaboration of neuro-developmental characteristics. Neurosci Biobehav Rev. 27:593-604. 5. Sonuga-Barke EJ (2002): Psychological heterogeneity in AD/HD--a dual pathway model of behaviour and cognition. Behav Brain Res. 130:29-36.
Resum: Attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) is a neurodevelopmental disease characterized by symptoms of inattention, hyperactivity and impulsivity. Data from different studies point to ADHD abnormalities in fronto-striatal circuits. Structural neuroimaging studies partially support fronto-striatal abnormalities and suggest an important role of the cerebellum. However, nearly all these studies are based on the analysis of apriori selected regions of interest (known as ROI approaches). Recent studies, using more global approaches, found that ADHD structural abnormalities were not limited to fronto-striatal-cerebellar circuits, but also affect temporal, parietal and cingulate regions. The aim of the present dissertation is to refine and apply two complementary methods of structural neuroimaging, in order to identify the brain circuits altered in ADHD and relate them to different clinical ADHD subtypes and to known ADHD neuropsychological deficits. For that purpose, two structural MRI studies will be presented and discussed (Carmona et al. 2005; Tremols et al. 2008). The differential contributions of these studies, which represent a novelty and an improvement of previous ADHD studies, are: a) the application for the first time of voxel-based morphometry analysis to compare ADHD children with non family related control children; b) the design and application of a new, easy to apply, manual method of caudate nucleus segmentation. The results confirm previous findings about smaller brain volume in ADHD children, and refine this reduction by attributing it to grey matter (GM) volume. We also confirm abnormalities in fronto-striatal-cerebellar circuits as well as in parietal, cingulate and temporal regions. Specifically, we observed reductions in inferior frontal cortex, dorsal striatum, inferior parietal cortex and posterior cingulate cortex; thus explaining inhibition problems, spatial working memory deficits and visuospatial attentional alterations. We also observed GM volume reductions in emotionally driven areas such as orbitofrontal cortex, ventral striatum and middle temporal structures; thus accounting for dysfunctional delayed reward and motivational deficits. Interestingly, GM volume reductions, related to emotional processes are more prominent in H-I subtype, more preserved in combined subtypes, and relatively undisrupted in inattentive subtypes, which is in agreement with previous ADHD theories (Castellanos and Tannock 2002). We have also found GM deficits in "sensori-motor" areas (specifically in perirolandic cortex and supplementary motor area), and in the cerebellum. On the one hand, deficits in sensori-motor areas probably reflect problems in fine motor coordination. However, the fact that these reductions are especially prominent in combined and inattentive subtypes brings up the possibility that they may be related to attentional dysfunctions. I hypothesized that deficits in these regions may produce a deficit when integrating and updating information from the external world and, in turn, produce a bias toward internal world focusing, thus, resulting in inattention. On the other hand, cerebellar reductions (which are extensively reported in ADHD literature) seem to be related to all cognitive, affective and sensorimotor deficits. The implication of cerebellum in all these dysfunctions may arise from its role as a modulator of the flow of information between fronto-strital circuits. Finally, our findings are also the first to show caudate head and body differential abnormalities in ADHD, which explain previous heterogeneous results, providing a new and reliable method to study striatal structures. As a conclusion, GM volume reductions in emotional and cognitive areas support the implication of both hot (emotional) and cool (cognitive) functions, which agrees with most neuropsychological accounts of ADHD. To our knowledge this is the first time that a neuroanatomical study provides support for the existence of both cognitive and emotional dysfunctions in ADHD children. If these findings are replicated, they will constitute critical evidence for Sonuga-Barke's theory (Sonuga- Barke 2002; Sonuga-Barke 2003) about the dual route model. REFERENCIAS: 1. Tremols V, Bielsa A, Soliva JC, Raheb C, Carmona S, Tomas J, et al. (2008): Differential abnormalities of the head and body of the caudate nucleus in attention deficit-hyperactivity disorder. Psychiatry Res. 163:270-278. 2. Carmona S, Vilarroya O, Bielsa A, Tremols V, Soliva JC, Rovira M, et al. (2005): Global and regional gray matter reductions in ADHD: a voxel-based morphometric study. Neurosci Lett. 389:88-93. 3. Castellanos FX, Tannock R (2002): Neuroscience of attention-deficit/hyperactivity disorder: the search for endophenotypes. Nat Rev Neurosci. 3:617-628. 5. Sonuga-Barke EJ (2003): The dual pathway model of AD/HD: an elaboration of neuro-developmental characteristics. Neurosci Biobehav Rev. 27:593-604. 6. Sonuga-Barke EJ (2002): Psychological heterogeneity in AD/HD--a dual pathway model of behaviour and cognition. Behav Brain Res. 130:29-36.
Nota: Bibliografia
Nota: Tesi doctoral - Universitat Autònoma de Barcelona. Facultat de Medicina, Departament de Psiquiatria i Medicina Legal, 2007
Nota: Consultable des del TDX
Nota: Títol obtingut de la portada digitalitzada
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Llengua: Anglès.
Document: Tesis i dissertacions electròniques ; doctoralThesis
Matèria: Trastorns per dèficit d'atenció amb hiperactivitat
ISBN: 9788469235577

Adreça alternativa:: http://hdl.handle.net/10803/5581


134 p, 3.0 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Tesis doctorals

 Registre creat el 2010-04-22, darrera modificació el 2016-04-15



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