Identification of brain morphometric markers of auditory hallucinations in patients with schizophrenia
Identification de marqueurs morphométriques cérébraux des hallucinations auditives chez les patients souffrant de schizophrénie
Résumé
Currently, it is well known that patients with schizophrenia show brain abnormalities. Even if these abnormalities seem to be distributed over most of the brain regions, some areas seem to be more affected than others. This is especially evident when we aim to identify cortical impairments related to specific schizophrenic symptomatolo-gy in patients, such as hallucinations. The main objective of this thesis is to identify potential neural biomarkers of auditory verbal hallucinations (AVH) in schizophrenic patients by using current magnetic resonance imaging (MRI) analysis techniques such as cortical thickness, coupled with innovative techniques based on the structural organization of sulcal pits. We included different groups of subjects in this thesis that consisted of 73 schizo-phrenic patients, of which 53 were AVH prone (SZ_AVH+) and 20 AVH free (SZ_AVH-), as well as 100 healthy controls (TVS). All participants underwent 3T MRI scans of the brain. We examined differences in cortical thick-ness, but also sulcal pit morphology to understand how these factors were associated with AVH severity. Regard-ing cortical thickness, SZ_AVH+ patients exhibited less cortical thickness compared to TVS in inferior frontal regions including Broca's area as well as Heschl's gyrus. Analysis of sulcal pits in the superior temporal sulcus revealed a particular pattern in the left superior temporal sulcus (STS) in SZ_AVH+ patients compared to TVS. Finally, whole brain analysis investigating sulcal patterns showed a significant difference in sulcal pattern be-tween SZ_AVH+ and SZ_AVH- patients in the right prefrontal cortex. Altogether, these results showed that sev-eral morphological features are involved in the occurrence of AVH in schizophrenic patients. Nevertheless, some early morphological features could be at the origin of a cascade leading to other subsequent brain dam-age. Understanding a mechanism as complex as auditory hallucinations requires a multi-scale approach to identi-fy all related morphometric indices.
Il est à l’heure actuelle bien connu que les patients atteints de schizophrénie présentent des anomalies cérébrales. Bien que celles-ci semblent distribuées sur la plupart des régions cérébrales, certaines aires semblent plus affectées que d’autres. C’est d’autant plus le cas lorsque l’on essaie de mettre en évidence les atteintes corticales spécifiquement dues à la symptomatologie des patients. C’est pourquoi l’objectif principal de la thèse est donc d’essayer de mettre en évidence de potentiels biomarqueurs des hallucinations auditives dans la schizophrénie en utilisant des techniques d’analyse courantes d’imagerie par résonnance magnétique (IRM) comme l’épaisseur corticale, couplées à des techniques novatrices basées sur l’organisation structurelle des puits sulcaux. L’ensemble des études se base sur des groupes de sujets différents qui incluent 73 patients schizophrènes, dont 53 étaient sujets aux AVH (SZ_AVH+) et 20 dépourvus d’AVH (SZ_AVH-), ainsi que 100 volontaires témoins sains (TVS). Tous les participants ont subi un examen IRM 3T du cerveau. Nous avons examiné les différences d’épaisseur corticale, mais aussi la morphologie des puits sulcaux pour comprendre comment ces facteurs étaient associés à la sévérité de l’AVH. Concernant l’épaisseur corticale, les patients SZ_AVH+ ont exhibé une moindre épaisseur corticale vis-à-vis des TVS dans les régions frontales inférieures incluant l’aire de Broca ainsi que le gyrus de Heschl. L’analyse des puits sulcaux dans le sillon temporal supérieur a mis en évidence un pattern particulier dans le sillon temporal supérieur (STS) gauche chez des patients SZ_AVH+ par rapport aux témoins volontaires sains. Enfin, l’analyse, « cerveau entier » investiguant les patterns sulcaux montre une différence significative de pattern sulcal entre les patients SZ_AVH+ et SZ_AVH- dans le cortex préfrontal droit. L’ensemble de ces résultats montrent que plusieurs particularités morphologiques sont impliquées dans la survenue des AVH. Néanmoins, certaines caractéristiques précoces pourraient être à l’origine d’une cascade de phénomènes menant à d’autres atteintes cérébrales plus tardives. Appréhender un mécanisme aussi complexe que celui des hallucinations auditives nécessite de coupler un éventail d’indices morphométriques.
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