Functional brain correlates of cognitive and affective impairments in patients with Paranoid Schizophrenia

Abstract

Negative symptoms have been identified as the major cause of overload in schizophrenia, despite recent advances in treatment. Schizophrenic patients (SZP) present cognitive and affective alterations that have greater severity in the male gender. Previous studies showed that patients with schizophrenia have impaired neural connectivity with less activated complex functional networks when compared to the healthy population. These functional correlates are not well studied, specifically in the association with empathy and cognition. This study aims to investigate the functional brain correlates of cognitive and affective impairments in male SZP and its correlation with psychometric measures. A sample of 12 male patients with Paranoid Schizophrenia, followed in the Department of Psychiatry in Hospital de Braga, and 6 healthy volunteers from the general population were invited to participate in the study. The psychopathological expression of the disorder was assessed with the Positive and Negative Syndrome Scale (PANSS) and empathy was evaluated using the Interpersonal Reactivity Index (IRI). Task-based functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) and resting-state fMRI were used to obtain the brain activation profile of the subjects. Our results suggest that patients with schizophrenia display significant difficulties to correctly understand and to deal with emotions and suffering of other people. Importantly, these impairments are related to specific functional brain correlates: (1) negative stimuli are associated with higher activation of the fronto-parietal-occipital and limbic regions; (2) the impairments in the expression of compassion is associated with the activation of the medial prefrontal cortex, a region involved in emotional regulation. Our findings demonstrate a clear association between the expression of negative symptoms in schizophrenia and abnormal activation of cortical-basal circuits such as basal ganglia–thalamostriatal projections and the thalamic–cortical–striatal functional loop, involved in dopaminergic pathways. However, further studies will be necessary for a better characterization of this phenomenon. Importantly, these findings could pave the way for innovative approaches to the treatment of this chronic and disabling psychiatric disorder.

Apesar dos avanços recentes no tratamento da esquizofrenia, os sintomas negativos são apontados como a principal causa de sobrecarga em pacientes esquizofrénicos. Estes sintomas abrangem alterações cognitivas e afetivas que se manifestam com maior gravidade no género masculino. Alguns estudos mostram que estes pacientes têm uma conectividade neuronal mais diversificada, porém reduzida, e associada a uma configuração de redes funcionais complexas menos ativadas em comparação com a população saudável. Apesar de existirem diversos estudos na sintomatologia positiva (alucinações e delírios), os correlatos funcionais da empatia e cognição não estão devidamente estudados. Este estudo tem como objetivo investigar os correlatos funcionais dos défices cognitivos e afetivos em pacientes esquizofrénicos do sexo masculino e correlacionar com o Índice de Reatividade Interpessoal (IRI) e com a Escala dos Sintomas Positivos e Negativos (PANSS). Uma amostra de 12 pacientes do sexo masculino com esquizofrenia paranoide, seguida no Departamento de Psiquiatria do Hospital de Braga, e 6 voluntários saudáveis da população geral participaram neste estudo. A expressão psicopatológica da doença foi avaliada com a PANSS e a empatia com o IRI. A ressonância magnética funcional (fMRI) baseado em tarefas e o fMRI de estado de repouso foram utilizados para obter o perfil de ativação cerebral dos sujeitos. Os nossos resultados sugerem que os doentes com esquizofrenia apresentam dificuldades significativas para entender corretamente e lidar com as emoções e o sofrimento de outras pessoas. Estas deficiências estão relacionadas com correlatos cerebrais funcionais: (1) estímulos negativos estão associados a uma maior ativação das regiões fronto-parietal occipital e límbicas; (2) os comprometimentos na expressão da compaixão estão associados à ativação do córtex pré-frontal medial, uma região associada à regulação emocional. Os nossos achados demonstram uma clara associação entre a expressão de sintomas negativos na esquizofrenia e a ativação anormal dos circuitos basais corticais, como as projeções dos gânglios da base-talamo-estriatal e o ciclo funcional talamo cortical-estriatal, envolvido em circuitos dopaminérgicos. Novos estudos serão necessários para uma melhor caracterização deste fenómeno. Estas descobertas poderão abrir caminho para abordagens inovadoras no tratamento desta perturbação.