In vivo Structural Imaging of the Cerebellum, the Contribution of Ultra-High Fields.

This review covers some of the contributions to date from cerebellar imaging studies performed at ultra-high magnetic fields. A short overview of the general advantages and drawbacks of the use of such high field systems for imaging is given. One of the biggest advantages of imaging at high magnetic fields is the improved spatial resolution, achievable thanks to the increased available signal-to-noise ratio. This high spatial resolution better matches the dimensions of the cerebellar substructures, allowing a better definition of such structures in the images. The implications of the use of high field systems is discussed for several imaging sequences and image contrast mechanisms. This review covers studies which were performed in vivo in both rodents and humans, with a special focus on studies that were directed towards the observation of the different cerebellar layers.

Comparison of accelerated T1-weighted whole-brain structural-imaging protocols.

Imaging in neuroscience, clinical research and pharmaceutical trials often employs the 3D magnetisation-prepared rapid gradient-echo (MPRAGE) sequence to obtain structural T1-weighted images with high spatial resolution of the human brain. Typical research and clinical routine MPRAGE protocols with ~1mm isotropic resolution require data acquisition time in the range of 5-10min and often use only moderate two-fold acceleration factor for parallel imaging. Recent advances in MRI hardware and acquisition methodology promise improved leverage of the MR signal and more benign artefact properties in particular when employing increased acceleration factors in clinical routine and research. In this study, we examined four variants of a four-fold-accelerated MPRAGE protocol (2D-GRAPPA, CAIPIRINHA, CAIPIRINHA elliptical, and segmented MPRAGE) and compared clinical readings, basic image quality metrics (SNR, CNR), and automated brain tissue segmentation for morphological assessments of brain structures. The results were benchmarked against a widely-used two-fold-accelerated 3T ADNI MPRAGE protocol that served as reference in this study. 22 healthy subjects (age=20-44yrs.) were imaged with all MPRAGE variants in a single session. An experienced reader rated all images of clinically useful image quality. CAIPIRINHA MPRAGE scans were perceived on average to be of identical value for reading as the reference ADNI-2 protocol. SNR and CNR measurements exhibited the theoretically expected performance at the four-fold acceleration. The results of this study demonstrate that the four-fold accelerated protocols introduce systematic biases in the segmentation results of some brain structures compared to the reference ADNI-2 protocol. Furthermore, results suggest that the increased noise levels in the accelerated protocols play an important role in introducing these biases, at least under the present study conditions.

A structural MRI study of motor conversion disorder: evidence of reduction in thalamic volume.

OBJECTIVE: To investigate potential abnormalities in subcortical brain structures in conversion disorder (CD) compared with controls using a region of interest (ROI) approach. METHODS: Fourteen patients with motor CD were compared with 31 healthy controls using high-resolution MRI scans with an ROI approach focusing on the basal ganglia, thalamus and amygdala. Brain volumes were measured using Freesurfer, a validated segmentation algorithm. RESULTS: Significantly smaller left thalamic volumes were found in patients compared with controls when corrected for intracranial volume. These reductions did not vary with handedness, laterality, duration or severity of symptoms. CONCLUSIONS: These differences may reflect a primary disease process in this area or be secondary effects of the disorder, for example, resulting from limb disuse. Larger, longitudinal structural imaging studies will be required to confirm the findings and explore whether they are primary or secondary to CD.

Basal ganglia-cortical structural connectivity in Huntington's disease.

Huntington's disease is an incurable neurodegenerative disease caused by inheritance of an expanded cytosine-adenine-guanine (CAG) trinucleotide repeat within the Huntingtin gene. Extensive volume loss and altered diffusion metrics in the basal ganglia, cortex and white matter are seen when patients with Huntington's disease (HD) undergo structural imaging, suggesting that changes in basal ganglia-cortical structural connectivity occur. The aims of this study were to characterise altered patterns of basal ganglia-cortical structural connectivity with high anatomical precision in premanifest and early manifest HD, and to identify associations between structural connectivity and genetic or clinical markers of HD. 3-Tesla diffusion tensor magnetic resonance images were acquired from 14 early manifest HD subjects, 17 premanifest HD subjects and 18 controls. Voxel-based analyses of probabilistic tractography were used to quantify basal ganglia-cortical structural connections. Canonical variate analysis was used to demonstrate disease-associated patterns of altered connectivity and to test for associations between connectivity and genetic and clinical markers of HD; this is the first study in which such analyses have been used. Widespread changes were seen in basal ganglia-cortical structural connectivity in early manifest HD subjects; this has relevance for development of therapies targeting the striatum. Premanifest HD subjects had a pattern of connectivity more similar to that of controls, suggesting progressive change in connections over time. Associations between structural connectivity patterns and motor and cognitive markers of disease severity were present in early manifest subjects. Our data suggest the clinical phenotype in manifest HD may be at least partly a result of altered connectivity. Hum Brain Mapp 36:1728-1740, 2015. © 2015 Wiley Periodicals, Inc.

Detection of Pathologic Changes Following Traumatic Brain Injury Using Magnetic Resonance Imaging

Background: Approximately two percent of Finns have sequels after traumatic brain injury (TBI), and many TBI patients are young or middle-aged. The high rate of unemployment after TBI has major economic consequences for society, and traumatic brain injury often has remarkable personal consequences, as well. Structural imaging is often needed to support the clinical TBI diagnosis. Accurate early diagnosis is essential for successful rehabilition and, thus, may also influence the patient’s outcome. Traumatic axonal injury and cortical contusions constitute the majority of traumatic brain lesions. Several studies have shown magnetic resonance imaging (MRI) to be superior to computed tomography (CT) in the detection of these lesions. However, traumatic brain injury often leads to persistent symptoms even in cases with few or no findings in conventional MRI. Aims and methods: The aim of this prospective study was to clarify the role of conventional MRI in the imaging of traumatic brain injury, and to investigate how to improve the radiologic diagnostics of TBI by using more modern diffusion-weighted imaging (DWI) and diffusion tensor imaging (DTI) techniques. We estimated, in a longitudinal study, the visibility of the contusions and other intraparenchymal lesions in conventional MRI at one week and one year after TBI. We used DWI-based measurements to look for changes in the diffusivity of the normal-appearing brain in a case-control study. DTI-based tractography was used in a case-control study to evaluate changes in the volume, diffusivity, and anisotropy of the long association tracts in symptomatic TBI patients with no visible signs of intracranial or intraparenchymal abnormalities on routine MRI. We further studied the reproducibility of different tools to identify and measure white-matter tracts by using a DTI sequence suitable for clinical protocols. Results: Both the number and extent of visible traumatic lesions on conventional MRI diminished significantly with time. Slightly increased diffusion in the normal-appearing brain was a common finding at one week after TBI, but it was not significantly associated with the injury severity. Fractional anisotropy values, that represent the integrity of the white-matter tracts, were significantly diminished in several tracts in TBI patients compared to the control subjects. Compared to the cross-sectional ROI method, the tract-based analyses had better reproducibility to identify and measure white-matter tracts of interest by means of DTI tractography. Conclusions: As conventional MRI is still applied in clinical practice, it should be carried out soon after the injury, at least in symptomatic patients with negative CT scan. DWI-related brain diffusivity measurements may be used to improve the documenting of TBI. DTI tractography can be used to improve radiologic diagnostics in a symptomatic TBI sub-population with no findings on conventional MRI. Reproducibility of different tools to quantify fibre tracts vary considerably, which should be taken into consideration in the clinical DTI applications.

Temporo-Parietal Junction encodes the Embodied Self: Neuro-Robotics, fMRI, and Lesion mapping.

Introduction: Neuroimaging of the self focused on high-level mechanisms such as language, memory or imagery of the self. Recent evidence suggests that low-level mechanisms of multisensory and sensorimotor integration may play a fundamental role in encoding self-location and the first-person perspective (Blanke and Metzinger, 2009). Neurological patients with out-of body experiences (OBE) suffer from abnormal self-location and the first-person perspective due to a damage in the temporo-parietal junction (Blanke et al., 2004). Although self-location and the first-person perspective can be studied experimentally (Lenggenhager et al., 2009), the neural underpinnings of self-location have yet to be investigated. To investigate the brain network involved in self-location and first-person perspective we used visuo-tactile multisensory conflict, magnetic resonance (MR)-compatible robotics, and fMRI in study 1, and lesion analysis in a sample of 9 patients with OBE due to focal brain damage in study 2. Methods: Twenty-two participants saw a video showing either a person's back or an empty room being stroked (visual stimuli) while the MR-compatible robotic device stroked their back (tactile stimulation). Direction and speed of the seen stroking could either correspond (synchronous) or not (asynchronous) to those of the seen stroking. Each run comprised the four conditions according to a 2x2 factorial design with Object (Body, No-Body) and Synchrony (Synchronous, Asynchronous) as main factors. Self-location was estimated using the mental ball dropping (MBD; Lenggenhager et al., 2009). After the fMRI session participants completed a 6-item adapted from the original questionnaire created by Botvinick and Cohen (1998) and based on questions and data obtained by Lenggenhager et al. (2007, 2009). They were also asked to complete a questionnaire to disclose the perspective they adopted during the illusion. Response times (RTs) for the MBD and fMRI data were analyzed with a 3-way mixed model ANOVA with the in-between factor Perspective (up, down) and the two with-in factors Object (body, no-body) and Stroking (synchronous, asynchronous). Quantitative lesion analysis was performed using MRIcron (Rorden et al., 2007). We compared the distributions of brain lesions confirmed by multimodality imaging (Knowlton, 2004) in patients with OBE with those showing complex visual hallucinations involving people or faces, but without any disturbance of self-location and first person perspective. Nine patients with OBE were investigated. The control group comprised 8 patients. Structural imaging data were available for normalization and co-registration in all the patients. Normalization of each patient's lesion into the common MNI (Montreal Neurological Institute) reference space permitted simple, voxel-wise, algebraic comparisons to be made. Results: Even if in the scanner all participants were lying on their back and were facing upwards, analysis of perspective showed that half of the participants had the impression to be looking down at the virtual human body below them, despite any cues about their body position (Down-group). The other participants had the impression to be looking up at the virtual body above them (Up-group). Analysis of Q3 ("How strong was the feeling that the body you saw was you?") indicated stronger self-identification with the virtual body during the synchronous stroking. RTs in the MBD task confirmed these subjective data (significant 3-way interaction between perspective, object and stroking). fMRI results showed eight cortical regions where the BOLD signal was significantly different during at least one of the conditions resulting from the combination of Object and Stroking, relative to baseline: right and left temporo-parietal junction, right EBA, left middle occipito-temporal gyrus, left postcentral gyrus, right medial parietal lobe, bilateral medial occipital lobe (Fig 1). The activation patterns in right and left temporo-parietal junction and right EBA reflected changes in self-location and perspective as revealed by statistical analysis that was performed on the percentage of BOLD change with respect to the baseline. Statistical lesion overlap comparison (using nonparametric voxel based lesion symptom mapping) with respect to the control group revealed the right temporo-parietal junction, centered at the angular gyrus (Talairach coordinates x = 54, y =-52, z = 26; p>0.05, FDR corrected). Conclusions: The present questionnaire and behavioural results show that - despite the noisy and constraining MR environment) our participants had predictable changes in self-location, self-identification, and first-person perspective when robotic tactile stroking was applied synchronously with the robotic visual stroking. fMRI data in healthy participants and lesion data in patients with abnormal self-location and first-person perspective jointly revealed that the temporo-parietal cortex especially in the right hemisphere encodes these conscious experiences. We argue that temporo-parietal activity reflects the experience of the conscious "I" as embodied and localized within bodily space.

The neurobiology of meditation for the control of pain

La douleur est une expérience multidimensionnelle comportant des aspects sensoriels, émotionnels et cognitifs. Il a été montré que cette expérience peut être modulée par des facteurs psychologiques ou des interventions cognitives comme l’attention, la distraction, l’hypnose ou les attentes. La tradition orientale suggère également que la pratique de la méditation pourrait avoir des effets analgésiques. D’un point de vue théorique, plusieurs mécanismes pourraient expliquer ces effets. Cependant, très peu d’études ont testé ces hypothèses. Les études présentées dans cette thèse avaient donc pour objectif d’examiner les mécanismes analgésiques de la méditation. Dans un premier temps, une étude psychophysique a été réalisée afin de comparer les réponses à la douleur entre des adeptes de la méditation Zen et des sujets contrôles, dans différentes conditions attentionnelles. Durant la condition attentionnelle de type « mindful », les adeptes de la méditation ont présenté une plus faible sensibilité à la douleur, des réponses attentionnelles à la douleur atypiques et une diminution de la perception de la douleur associée à l’entraînement à la méditation. Une deuxième étude a été réalisée en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) avec des groupes de participants similaires. Dans une condition sans méditation, les adeptes de la méditation ont présenté de plus fortes réponses nociceptives dans les régions primaires de la douleur. Les régions cérébrales associées aux processus d’évaluation, à la mémoire et aux émotions ont quant à elles montré une diminution d’activité. De plus, cette diminution était plus importante chez les adeptes de la méditation les plus expérimentés et elle était associée à des évaluations de douleur plus faibles. Par ailleurs, des changements de connectivité fonctionnelle entre le cortex préfrontal et une région primaires de la douleur étaient associés à la sensibilité à la douleur chez les adeptes de la méditation. Finalement, une étude d’imagerie cérébrale structurale (publiée comme deux études séparées) a été réalisée pour examiner les différences d’épaisseur corticale entre les groupes, pour des régions associées à la douleur. Les adeptes de la méditation ont présenté une épaisseur plus importante de matière grise dans plusieurs régions associées à la douleur et l’attention. De plus, ces différences étaient associées à une mesure expérientielle de l’attention, à la sensibilité à la douleur et à l’expérience de méditation. Dans l’ensemble, ces résultats suggèrent que la méditation pourrait influencer la perception de la douleur par des changements fonctionnels et physiques dans le cerveau. De plus, le patron d’activation et la modulation de l’expérience paraissent uniques en comparaison à ceux d’autres interventions, ce qui suggère qu’un état de détachement et un focus mental favorisent la dissociation entre les aspects désagréables et sensoriels d’un stimulus nociceptif.

Microstructural and metabolic changes in the brains of concussed athletes

Les commotions cérébrales ont longtemps été considérées comme une blessure ne comportant que peu ou pas de conséquences. Cependant, la mise à la retraite forcée de plusieurs athlètes de haut niveau, liée au fait d'avoir subi des commotions cérébrales multiples, a porté cette question au premier plan de la culture scientifique et sportive. Malgré la sensibilisation croissante du public et la compréhension scientifique accrue des commotions cérébrales, il reste encore beaucoup d’inconnus au sujet de ces blessures. En effet, il est difficile de comprendre comment cette atteinte peut avoir des effets si profonds malgré le fait qu’elle n’entraîne apparemment pas de conséquences physiques apparentes lorsque les techniques traditionnelles d’imagerie cérébrale sont utilisées. Les techniques de neuroimagerie fonctionnelle ont cependant contribué à répondre aux nombreuses questions entourant les conséquences des commotions cérébrales ainsi qu'à accroître la compréhension générale de la physiopathologie de commotions cérébrales. Bien que les techniques de base telles que l'imagerie structurelle comme les scans TC et IRM soient incapables de détecter des changements structurels dans la grande majorité des cas (Ellemberg, Henry, Macciocchi, Guskiewicz, & Broglio, 2009; Johnston, Ptito, Chankowsky, & Chen, 2001), d'autres techniques plus précises et plus sensibles ont été en mesure de détecter avec succès des changements dans le cerveau commotionné. Des études d’IRM fonctionelle ont entre autres établi une solide relation entre les altérations fonctionnelles et les symptômes post-commotionels (Chen, Johnston, Collie, McCrory, & Ptito, 2007; Chen et al., 2004; Chen, Johnston, Petrides, & Ptito, 2008; Fazio, Lovell, Pardini, & Collins, 2007). Les mesures électrophysiologiques telles que les potentiels évoqués cognitifs (ERP) (Gaetz, Goodman, & Weinberg, 2000; Gaetz & Weinberg, 2000; Theriault, De Beaumont, Gosselin, Filipinni, & Lassonde, 2009; Theriault, De Beaumont, Tremblay, Lassonde, & Jolicoeur, 2010) et la stimulation magnétique transcrânienne ou SMT (De Beaumont, Brisson, Lassonde, & Jolicoeur, 2007; De Beaumont, Lassonde, Leclerc, & Theoret, 2007; De Beaumont et al., 2009) ont systématiquement démontré des altérations fonctionnelles chez les athlètes commotionnés. Cependant, très peu de recherches ont tenté d'explorer davantage certaines conséquences spécifiques des commotions cérébrales, entre autres sur les plans structural et métabolique. La première étude de cette thèse a évalué les changements structurels chez les athlètes commotionnés à l’aide de l'imagerie en tenseur de diffusion (DTI) qui mesure la diffusion de l'eau dans la matière blanche, permettant ainsi de visualiser des altérations des fibres nerveuses. Nous avons comparé les athlètes commotionnés à des athlètes de contrôle non-commotionnés quelques jours après la commotion et de nouveau six mois plus tard. Nos résultats indiquent un patron constant de diffusion accrue le long des voies cortico-spinales et dans la partie du corps calleux reliant les régions motrices. De plus, ces changements étaient encore présents six mois après la commotion, ce qui suggère que les effets de la commotion cérébrale persistent bien après la phase aiguë. Les deuxième et troisième études ont employé la spectroscopie par résonance magnétique afin d'étudier les changements neurométaboliques qui se produisent dans le cerveau commotionné. La première de ces études a évalué les changements neurométaboliques, les aspects neuropsychologiques, et la symptomatologie dans la phase aiguë post-commotion. Bien que les tests neuropsychologiques aient été incapables de démontrer des différences entre les athlètes commotionnés et non-commotionnés, des altérations neurométaboliques ont été notées dans le cortex préfrontal dorsolatéral ainsi que dans le cortex moteur primaire, lesquelles se sont avérées corréler avec les symptômes rapportés. La deuxième de ces études a comparé les changements neurométaboliques immédiatement après une commotion cérébrale et de nouveau six mois après l’atteinte. Les résultats ont démontré des altérations dans le cortex préfrontal dorsolatéral et moteur primaire dans la phase aiguë post-traumatique, mais seules les altérations du cortex moteur primaire ont persisté six mois après la commotion. Ces résultats indiquent que les commotions cérébrales peuvent affecter les propriétés physiques du cerveau, spécialement au niveau moteur. Il importe donc de mener davantage de recherches afin de mieux caractériser les effets moteurs des commotions cérébrales sur le plan fonctionnel.

L'épilepsie bénigne à pointes centrotemporales : investigation cognitive et études en imagerie fonctionnelle et structurelle.

L’épilepsie bénigne à pointes centrotemporales (EPCT) est la forme la plus fréquente des épilepsies idiopathiques chez l’enfant (Fastenau et al., 2009). Le pronostic de ces patients est bon, notamment en raison de la rémission spontanée de cette épilepsie à l’adolescence; toutefois plusieurs études suggèrent la présence de troubles cognitifs et de spécificités neuroanatomiques. Il n’existe pas actuellement de consensus sur les liens entre leurs troubles cognitifs et leurs particularités neuroanatomiques et neurofonctionnelles. Dans cette thèse, notre but est de préciser le profil des enfants ayant une épilepsie bénigne à pointes centro-temporales, en investiguant les caractéristiques des patients à plusieurs niveaux: cognitif, fonctionnel, structurel. La thèse est composée de quatre articles, dont deux articles empiriques. Notre premier article a pour objectif de recenser les difficultés cognitives et affectives rapportées par les études s’intéressant aux caractéristiques des enfants ayant une épilepsie bénigne. Bien qu’une certaine variabilité soit retrouvée dans la littérature, cette revue démontre qu’une histoire d’épilepsie, même bénigne, peut être un facteur de risque pour le développement cognitif et socio-affectif des enfants. Notre revue de littérature a indiqué des troubles particuliers du langage chez ces enfants, mais aucune étude n’avait auparavant investigué spécifiquement la compréhension de lecture chez les enfants ayant une EPCT, une compétence essentielle dans le cheminement scolaire des enfants. Ainsi, nous avons développé une tâche novatrice de compréhension de lecture de phrases en imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle (IRMf), adaptée à la population pédiatrique. Dans notre second article, nous avons validé cette tâche auprès d’enfants sains et nous avons mis en évidence une mobilisation des régions cérébrales généralement engagées dans des tâches langagières chez l’enfant sain, y compris les régions impliquées dans le traitement sémantique (Berl et al., 2010; Blumenfeld, Booth et Burman, 2006). Le troisième article de cette thèse rapporte notre investigation du réseau cérébral activé durant cette nouvelle tâche de compréhension de lecture de phrases en IRMf chez les enfants ayant une EPCT. Nos résultats suggèrent que ces derniers ont recours à l’activation d’un réseau cérébral plus large, présentant des similarités avec celui retrouvé chez les enfants dyslexiques. Par ailleurs, l’activation du striatum gauche, structure généralement associée à la réalisation de processus cognitifs complexes est uniquement retrouvée chez les enfants épileptiques. Étant donné que les enfants ayant une EPCT obtiennent des performances à la tâche d’IRMf équivalentes à celles des enfants sains, il est possible d’émettre l’hypothèse que ces différences d’activations cérébrales soient adaptatives. L’étude des relations entre les résultats neuropsychologiques, la performance à la tâche et les activations cérébrales a mis en évidence des prédicteurs différents entre les deux groupes d’enfants, suggérant qu’ils ne s’appuient pas exactement sur les mêmes processus cognitifs pour réussir la tâche. De plus, nous avons réalisé un travail d’intégration des diverses méthodologies utilisées dans les études en imagerie pondérée en diffusion chez l’enfant épileptique, ce qui constitue le quatrième article de cette thèse. Nous rapportons les diverses applications de cette méthode dans la caractérisation des anomalies structurelles subtiles de la matière blanche chez les enfants épileptiques en général. Les différentes méthodologies employées, les enjeux, et les biais potentiels relatifs aux traitements des données de diffusion y sont discutés. Enfin, pour mieux comprendre l’origine et les marqueurs de cette épilepsie, nous avons étudié les spécificités structurelles des cerveaux des enfants ayant une EPCT à l’aide d’analyses sur les données d’imagerie par résonnance magnétique. Aucune différence n’a été mise en évidence au niveau de la matière grise entre les cerveaux d’enfants sains et ceux ayant une EPCT. À l’inverse, nous rapportons des différences subtiles au niveau de la matière blanche dans notre population d’enfants épileptiques, avec une diminution de l’anisotropie fractionnelle (FA) au niveau temporal inférieur/moyen de l’hémisphère gauche, ainsi que dans l’hémisphère droit dans les régions frontales moyennes et occipitales inférieures. Ces résultats suggèrent la présence d’altérations de la matière blanche subtiles et diffuses dans le cerveau des enfants ayant une EPCT et concordent avec ceux d’autres études récentes (Ciumas et al., 2014).

Cortical correlates of affective syndrome in dementia due to Alzheimer’s disease

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

The impact of the CACNA1C risk allele on limbic structures and facial emotions recognition in bipolar disorder subjects and healthy controls

Introduction: Impairments in facial emotion recognition (PER) have been reported in bipolar disorder (BD) during all mood states. FER has been the focus of functional magnetic resonance imaging studies evaluating differential activation of limbic regions. Recently, the alpha 1-C subunit of the L-type voltage-gated calcium channel (CACNA1C) gene has been described as a risk gene for BD and its Met allele found to increase CACNA1C mRNA expression. In healthy controls, the CACNA1C risk (Met) allele has been reported to increase limbic system activation during emotional stimuli and also to impact on cognitive function. The aim of this study was to investigate the impact of CACNA1C genotype on FER scores and limbic system morphology in subjects with BD and healthy controls. Material and methods: Thirty-nine euthymic BD I subjects and 40 healthy controls were submitted to a PER recognition test battery and genotyped for CACNA1C. Subjects were also examined with a 3D 3-Tesla structural imaging protocol. Results: The CACNA1C risk allele for BD was associated to FER impairment in BD, while in controls nothing was observed. The CACNA1C genotype did not impact on amygdala or hippocampus volume neither in BD nor controls. Limitations: Sample size. Conclusion: The present findings suggest that a polymorphism in calcium channels interferes FER phenotype exclusively in BD and doesn't interfere on limbic structures morphology. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Characterization of microfluidic systems with Doppler optical coherence tomography

Doppler Optical Coherence Tomography (DOCT) is a biomedical imaging technique that allows simultaneous structural imaging and flow monitoring inside biological tissues and materials with spatial resolution in the micrometer scale. It has recently been applied to the characterization of microfluidic systems. Structural and flow imaging of novel microfluidics platforms for cytotoxicologic applications were obtained with a real-time, Near Infrared Spectral Domain DOCT system. Characteristics such as flow homogeneity in the chamber, which is one of the most important parameters for cell culture, are investigated. OCT and DOCT images were used to monitor flow inside a specific platform that is based on microchannel division for a better flow homogeneity. In particular, the evolution of flow profile at the transition between the microchannel structure and the chamber is studied.

Ventral striatum gray matter density reduction in patients with schizophrenia and psychotic emotional dysregulation

INTRODUCTION: Substantial heterogeneity remains across studies investigating changes in gray matter in schizophrenia. Differences in methodology, heterogeneous symptom patterns and symptom trajectories may contribute to inconsistent findings. To address this problem, we recently proposed to group patients by symptom dimensions, which map on the language, the limbic and the motor systems. The aim of the present study was to investigate whether patients with prevalent symptoms of emotional dysregulation would show structural neuronal abnormalities in the limbic system. METHOD: 43 right-handed medicated patients with schizophrenia were assessed with the Bern Psychopathology Scale (BPS). The patients and a control group of 34 healthy individuals underwent structural imaging at a 3T MRI scanner. Whole brain voxel-based morphometry (VBM) was compared between patient subgroups with different severity of emotional dysregulation. Group comparisons (comparison between patients with severe emotional dysregulation, patients with mild emotional dysregulation, patients with no emotional dysregulation and healthy controls) were performed using a one way ANOVA and ANCOVA respectively. RESULTS: Patients with severe emotional dysregulation had significantly decreased gray matter density in a large cluster including the right ventral striatum and the head of the caudate compared to patients without emotional dysregulation. Comparing patients with severe emotional dysregulation and healthy controls, several clusters of significant decreased GM density were detected in patients, including the right ventral striatum, head of the caudate, left hippocampus, bilateral thalamus, dorsolateral prefrontal and orbitofrontal cortex. The significant effect in the ventral striatum was lost when patients with and without emotional dysregulation were pooled and compared with controls. DISCUSSION: Decreased gray matter density in a large cluster including the right ventral striatum was associated with severe symptoms of emotional dysregulation in patients with schizophrenia. The ventral striatum is an important part of the limbic system, and was indicated to be involved in the generation of incentive salience and psychotic symptoms. Only patients with severe emotional dysregulation had decreased gray matter in several brain structures associated with emotion and reward processing compared to healthy controls. The results support the hypothesis that grouping patients according to specific clinical symptoms matched to the limbic system allows identifying patient subgroups with structural abnormalities in the limbic network.