Neuroimaging biomarkers to predict treatment response in schizophrenia: the end of 30 years of solitude?
- PMID: 25733954
- PMCID: PMC4336919
- DOI: 10.31887/DCNS.2014.16.4/pdazzan
Neuroimaging biomarkers to predict treatment response in schizophrenia: the end of 30 years of solitude?
Abstract
Studies that have used structural magnetic resonance imaging (MRI) suggest that individuals with psychoses have brain alterations, particularly in frontal and temporal cortices, and in the white matter tracts that connect them. Furthermore, these studies suggest that brain alterations may be particularly prominent, already at illness onset, in those individuals more likely to have poorer outcomes (eg, higher number of hospital admissions, and poorer symptom remission, level of functioning, and response to the first treatment with antipsychotic drugs). The fact that, even when present, these brain alterations are subtle and distributed in nature, has limited, until now, the utility of MRI in the clinical management of these disorders. More recently, MRI approaches, such as machine learning, have suggested that these neuroanatomical biomarkers can be used for direct clinical benefits. For example, using support vector machine, MRI data obtained at illness onset have been used to predict, with significant accuracy, whether a specific individual is likely to experience a remission of symptoms later on in the course of the illness. Taken together, this evidence suggests that validated, strong neuroanatomical markers could be used not only to inform tailored intervention strategies in a single individual, but also to allow patient stratification in clinical trials for new treatments.
Los estudios que han empleado imágenes de resonancia magnética estructural (IRM) sugieren que los sujetos con psicosis tienen alteraciones cerebrates, especialmente en las cortezas frontal y temporal, y en los tractos de sustancia blanca que las conecta. Además, dichos estudios sugieren que las alteraciones cerebrales pueden ser muy importantes, ya al inicio de la enfermedad, en aquellos individuos con más probabilidades de tener peor pronóstico (por ejemplo, mayor número de hospitalizaciones, peor remisión sintomática, menor nivel de funcionamiento y peor respuesta al primer tratamiento con antipsicóticos). De hecho, cuando estas alteraciones cerebrales están presentes, ellas son leves y se distribuyen en cualquier parte, por lo que hasta la fecha la utilidad de la IRM es limitada en el manejo clínico de estos trastornos. Recientemente los planteamientos de la IRM, a partir de las técnicas aprendízaje máquina, han sugerido que estos biomarcadores neuroanatómicos pueden ser empleados con beneficíos clínicos directos. Por ejemplo, empleando las técnicas de máquinas soporte de vectores para regresión, los datos obtenidos con IRM al comienzo de la enfermedad han sido útiles para predetir, con precisión significativa, si un sujeto determinado puede experimentar más adelante una remisión sintomática durante el curso de la enfermedad. En su conjunto esta evidencia sugiere que los marcadores bien establecidos y validados podrían emplearse no solo para informar sobre estrategias de intervención a la medida en un paciente individual, sino también para asignar la estratificación de pacientes en ensayos clínicos de nuevos tratamientos.
Selon les études de la structure cérébrale avec l'imagerie par résonance magnétique (IRM), les sujets psychotiques présentent des modifications, particulièrement dans les cortex frontal et pariétal, et dans les faisceaux de substance blanche qui les relient. Au début de la maladie, ces modifications seraient prédominates chez les sujets plus susceptibles d'évoluer défavorablement (par exemple, un plus grand nombre d'hospitalisations, une moins bonne rémission des symptômes, un niveau de fonctionnement et une réponse moins bons au premier traitement par antipsychotiques). Le fait que ces modifications cérébrales, même lorsqu'elles sont présentes, sont discrètes et de nature diffuse a limité jusqu'à présent l'utilité de l'IRM dans la prise en charge clinique de ces maladies. Plus récemment, des techniques d'IRM comme celles fondées sur un auto-apprentissage par la machine, ont suggéré que ces biomarqueurs neuro-anatomiques peuvent être utilisés en vue de bénéfices cliniques. Par exemple, à l'aide d'une machine à vecteurs de support, les données IRM obtenues au début de la maladie ont permis de prédire, avec une précision significative, chez un patient donné, la probabilité d'une rémission plus ou moins tardive des symptômes au cours de l'évolution de la maladie. L'ensemble de ces données suggèrent que des marqueurs neuro-anatomiques validés seraient utiles non seulement pour individualiser le traitement chez un patient donné, mais aussi pour stratifier les patients dans des groupes lors des études cliniques de nouveaux traitements.
Keywords: first-episode schizophrenia; magnetic resonance imaging; psychosis.
Figures


References
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- Pantelis C., Velakoulis D., McGorry PD., et al Neuroanatomical abnormalities before and after onset of psychosis: a cross-sectional and longitudinal MRI comparison. Lancet. 2003;361:281–288. - PubMed
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- Ellison-Wright I., Bullmore E. Meta-analysis of diffusion tensor imaging studies in schizophrenia. Schizophr Res. 2009;108:3–10. - PubMed
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Substances
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