Surface-based analysis of cortical thickness in healthy and remitted depressed subjects

Depression gehört zu den weltweit vier häufigsten Ursachen von Krankheitslast und ist assoziiert mit medizinischer Morbidität und Mortalität. Charakteristisch für Depression sind funktionelle und strukturelle Veränderungen des Gehirns als Zeichen dysfunktionaler Gehirnschaltkreise der Emotionsverarbeitung sowie der kognitiven Kontrolle. Viele Studien haben sich hauptsächlich mit der akuten Phase von Depression beschäftigt, in der sich in erster Linie vermutlich zustandsabhängige pathophysiologische Veränderungen zeigen, wodurch die eigentlichen neurobiologischen Veränderungen, die im Zusammenhang mit genetischer Vulnerabilität für Depression stehen, verschleiert werden. Um tatsächliche Merkmals-Marker zu finden, setzt die vorliegende Diplomarbeit den Schwerpunkt auf remittierte Depression unter Verwendung der kortikalen Dicke als Maß für die morphologische Integrität. Strukturelle Magnetresonanztomographie-Scans wurden an 28 remittiert Depressiven, die keine Form von Behandlung innerhalb der letzten drei Monate erhalten haben und ohne aktuelle medikamentöse Behandlung bzw. psychiatrische Erkrankung waren, sowie an 28, in Bezug auf Alter und Geschlecht abgestimmte, Gesunden durchgeführt. Die erhobenen, strukturellen Bilder wurden mittels eines oberflächen-basierten Verfahrens, welches im Kontrast zu reinen volumetrischen Ansätzen, die topologischen Faltungsmuster des Kortex realitätsgetreu abbildet, wodurch die anatomische Variabilität reduziert und die statistische Power erhöht werden, ausgewertet. Mit dem Ziel mögliche Gruppenunterschiede zwischen Depressiven und Gesunden ausfindig zu machen, wurden die Daten im Anschluss an die Präprozessierung mittels eines ‚Allgemeinen linearen Modells’ statistisch analysiert. Um mögliche Einflüsse von Persönlichkeitsmerkmalen zu untersuchen, wurden zusätzlich psychometrische Variablen in das Modell integriert. Die statistische Analyse konnte Unterschiede in der kortikalen Dicke zwischen Depressiven und Gesunden zeigen, die im anterioren midzingulären Kortex lokalisiert sind. In Anbetracht dessen dass der anteriore midzinguläre Kortex eine wichtige Rolle bei der Emotionskontrolle bzw. –regulation spielt, deuten die Ergebnisse auf eine beeinträchtigte Top-Down-Kontrolle von Emotionshirnschaltkreisen hin, was sich auf der Verhaltensebene vermutlich in Form eine erhöhten Empfindlichkeit gegenüber Stresseinflüssen äußert. Die vorliegenden Ergebnisse können hoffentlich zu einem vertieften Verständnis der neurobiologischen Grundlagen von Depression beitragen und legen womöglich einen potentiellen, strukturellen Krankheitsmarker, der die Vulnerabilität für Depression widerspiegelt, nahe.Major depressive disorder (MDD) is among the four leading causes of disease burden throughout the world and is associated with medical morbidity and mortality across the lifespan. It is characterized by functional and structural alterations of the brain reflecting dysfunctional brain circuits of emotion processing and cognitive control. A vast number of studies have focussed on alterations in the acute state of depression which may primarily represent state-dependent pathophysiological changes thereby masking those neurobiological changes mainly associated with genetic susceptibility to depression. Thus, the present diploma thesis focuses on the remitted state of MDD aiming to reveal trait markers of MDD by using cortical thickness as a measure of morphological integrity. Structural magnetic resonance imaging scans of 28 remitted major depressive patients without any current drug treatment or psychiatric illness, who did not receive any treatment for at least three months before assessment and 28 age and gender-matched healthy controls, were obtained. Structural images were analyzed using a mere surface-based approach, which, in contrast to standard volumetric methods, preserves the topological folding patterns of the cortex, and, by that, reduces anatomical variability thereby increasing statistical power. After standard preprocessing the data were analyzed within a general linear model assessing the effects of group differences between patients and healthy controls. Additionally, psychometric variables were included in statistical analysis aiming to investigate potential influences of personality traits. Analysis revealed cortical thickness alterations in remitted MDD patients compared to healthy controls localized within the anterior midcingulate cortex. Since the anterior midcingulate cortex is mainly implicated in emotional control and regulation, these results might suggest impaired top-down control over limbic circuits on a functional level indicating increased stress responsiveness even when mood is restored on a behavioural level. These findings may enhance the understanding of the neurobiology of remitted MDD and provide a putative structural disease marker reflecting vulnerability to depression