The eye's mind: brain mapping and psychiatry Pikiran mata: pemetaan otak dan psikiatri

Selama tiga dekade terakhir telah dimungkinan untuk memvisualisasikan struktur otak manusia hidup dan fungsi dalam detail yang menakjubkan. Untuk peneliti perintis seperti Jackson, Meynert, Wernicke, Freud, Alzheimer dan Kraepelin kemampuan kita saat ini untuk menggambarkan struktur otak ke milimeter terdekat, dan hemodinamik otak sampai detik terdekat, pasti berasal dari surga. Dengan teknik ini, mereka mungkin telah mempertimbangkan kesimpulan untuk proyek besar mereka seperti psikopatologi biologis, dan resolusi atas pertanyaan teoritis yang pertama kali mereka angkat tentang diagnosis dan penyebab dari gangguan mental.

Tapi ini belum terjadi. Meskipun perkembangan teknis yang luar biasa dalam neuroimaging (Andreasen, 1997), skeptisisme umum sehubungan dengan dampaknya terhadap psikiatri. Apa yang ditunjukan pencitraan pada kita tentang skizofrenia, misalnya, yang kita belum tahu? Mengapa pencitraan sebagian besar tidak relevan untuk pemahaman kita tentang sebab-akibat dalam psikiatri? Mengapa pencitraan tidak memberikan perbedaan bagi dokter? Ini adalah pertanyaan penting yang sejujurnya harus dialamatkan pada para peneliti neuroimaging. Setelah semua, biaya pencitraan sering dibenarkan dengan manfaat klinis yang menjanjikan. Kita harus jelas mengenai dampak pencitraan pada psikiatri sejauh ini dan prospek untuk pemetaan otak dan psikiatri di masa depan. Selanjutnya, kita berfokus pada penelitian menggunakan magnetic resonance imaging (MRI) untuk mengukur struktur atau fungsi otak, karena keamanan dan fleksibilitas dari MRI membuat ini menjadi bentuk unggulan pencitraan dalam psikiatri. Namun, ada informasi tambahan penting yang bisa diperoleh dengan metode lain. Studi radioligand menggunakan positron emission tomography (PET) dapat memberikan informasi tidak terjangkau tentang kepadatan reseptor dan pelepasan transmitter endogen (Abi Dargham et al, 2000). Teknik elektrofisiologi memiliki resolusi temporal yang lebih baik daripada functional MRI (fMRI) dan memaksakan lingkungan yang kurang dibatasi untuk eksperimen psikologis. Salah satu tren masa depan yang menarik menjadi pengembangan adalah teknik pencitraan yang terintegrasi atau multi-modal, misalnya menggabungkan PET, fMRI dan pengukuran elektrofisiologi dalam penyelidikan komprehensif dari semua aspek yang dapat diakses dari organisasi otak manusia in vivo (Dale & Halgren, 2001). Namun, setidaknya dalam kaitannya dengan psikiatri, prestasi teknis seperti tidak selalu membatasi: seperti yang kita bertujuan untuk menunjukkan di bawah ini, faktor-faktor kritis lebih berkaitan dengan 'kebaikan' dari pertanyaan yang kita gunakan pencitraan untuk mengatasi, yang berhubungan dengan masalah yang melekat dalam menggunakan metode abad ke-21 untuk menyelidiki korelasi biologis abad ke-19 dan Nosologi awal abad ke-20.

APA YANG TELAH DITUNJUKAN PENCITRAAN TENTANG SKIZOFRENIA, MISALNYA, YANG BELUM KITA KETAHUI?

Mungkin telah terlupakan, ketika studi computed tomography (CT) pertama tentang skizofrenia dilaporkan (Johnstone et al, 1976), psikosis lazim dibagi menjadi gangguan organik dan fungsional. Tida perlu dipertanyakan lagi bahwa psikosis fungsional itu tidak terkait dengan kelainan organik atau struktur otak yang abnormal; Namun CT scan menunjukkan pembesaran ventrikel yang pada orang dengan skizofrenia. Perbedaan ini awalnya dinegosiasikan, tanpa mengancam ortodoksi nosologis waktu itu, dengan sugesti bahwa perubahan struktur otak dalam skizofrenia merupakan kebetulan atau sesuatu yang sifatnya sekunder, karena faktor-faktor seperti obat atau institusionaliasi. Namun, setelah bertahun-tahun menyaksikan pembenaran pandangan yang bertentangan bahwa skizofrenia memang ditandai dengan deficit luas materi abu-abu (gray matter) dan materi putih (white matter) dengan pembesaran sistem ventricular (Wright et al, 2000). Pengamatan tersebut telah mendorong kebangkitan ide Wernicke tentang psikosis, serta dysphasia, bahwa mungkin gangguan fungsi asosiatif atau Integratif. Untuk menempatkan ini dalam terminologi yang lebih baru (Mesulam, 2000): kami telah melanjutkan memikirkan psikosis sebagai sindrom pemutusan mempengaruhi struktur berskala neurokognitif jaringan di dalam otak (Sigmundsson et al, 2001). Ini adalah perubahan konseptual penting, yang menempatkan (kembali) skizofrenia dalam rujukan yang sama sebagai syndromes pemutusan klasik dan neoklasik di neurologi. Perubahan juga membuat psikosis dapat diakses dan relevan untuk ilmu saraf kontemporer (Pantelis et al, 1997; Goldman-Rakic, 2001). Sejauh yang pencitraan material telah berkontribusi dalam perubahan dari konsep 'psikosis fungsional', itu sudah menjelaskan kepada kita sesuatu yang kita tidak tahu (atau lupa) tentang skizofrenia

FAKTOR FAKTOR APA YANG MEMPENGARUHI DAMPAK PENCITRAAN pada PSYCHIATRi?

laporan dari pola-pola didistribusikan materi abu-abu defisit gangguan seperti perhatian-defisit hiperaktif disorder (ADHD) (Castellanos et al, 2001; Overmeyer et al, 2001), autisme (Courchesne et al, 2001) dan berbagai sindrom neurogenetic, prompt hipotesis bahwa pemutusan sindrom mungkin menyediakan model untuk anatomi perkembangan saraf gangguan pada umumnya, bukan semata-mata skizofrenia (Bullmore et al, 1997). Namun, ada sedikit konsensus yang daerah otak (atau jaringan) adalah kritis abnormal dalam setiap sindrom yang diberikan. Dalam pandangan kami, alasan yang paling menonjol untuk ini dianggap fuzzyness sastra pencitraan psikiatri adalah masalah sampling, data analisis dan studi desain.

Sebagian besar studi pencitraan telah dipindai sederhana jumlah pasien dan perbandingan peserta dalam kasus penampang kontrol desain. Para peserta studi hampir tidak pernah ditentukan dengan random sampling dari populasi relevan dan mungkin tidak selalu menjadi baik cocok dalam hal berpotensi membingungkan faktor-faktor seperti umur, jenis kelamin, obat, ras, kinerja IQ dan tugas. Kebanyakan struktur data pencitraan telah dianalisis oleh 'daerah menarik' morphometry-pendekatan labourintensive, pasti tidak dapat diandalkan, dan menggembalakan memusatkan perhatian ilmiah perseveratively yang sama beberapa daerah otak. Fungsional studi pencitraan, dan studi struktural yang lebih baru, telah memperluas cakupan penyelidikan, dan membuatnya lebih dapat diandalkan, dengan menggunakan komputer untuk warp otak gambar ke ruang anatomi yang sama dan kemudian untuk memetakan efek menarik di setiap voxel dalam gambar. Pendekatan seperti itu, namun, mengantarkan dalam masalah pengaturan sesuai nilai P untuk pengujian hipotesis ketika beberapa signifikansi tes dilakukan secara bersamaan di seluruh banyak ribuan menyertakan mewakili seluruh otak.

Secara keseluruhan, sangat mudah untuk melihat bagaimana ini set operasi praktek bisa menimbulkan sastra yang konsisten secara internal, termasuk kedua hasil positif yang palsu karena unrepresentative sampel atau tidak terkendali mengacaubalaukan antara dan palsu hasil negatif karena dikontrol ketat pengujian hipotesis pada kelompok-kelompok kecil. Salah satu kunci untuk memecahkan masalah ini cenderung berbohong dalam penggunaan Meta analisa metode untuk memperkirakan efek gangguan kejiwaan berdasarkan hasil yang terkumpul dari beberapa studi pencitraan (Wright et al, 2000). Ini dapat dibantu oleh penciptaan repositori digital data, dapat diakses melalui internet, tersedia untuk peneliti ingin menerapkan metode umum untuk digabung dataset (Dewan Pengurus organisasi Human Brain Mapping, 2001). Sebagai tambahan sensitivitas juga cenderung meningkat melalui penggunaan strategi alternatif Statistik. Komputer-intensif data resampling metode dapat digunakan di tempat asimtotik teori untuk perkiraan lebih tepat distribusi setiap uji statistik di bawah hipotesis null (Bullmore et al, 2001; Nichols & Holmes, 2002). Sebelum data dapat digunakan untuk kondisi analisis sampel kecil dalam kerangka Bayesian (Friston et al, 2002). Statistika multivariat dapat digunakan untuk menggambarkan sistem ringkas terdistribusi saling berkorelasi daerah (Wright et al, 1999; Meyer-Lindenberg et al, 2001). Namun, sampel yang lebih besar dan lebih halus metode analisis sendirian tidak akan membahas keterbatasan paling mendasar neuroimaging kasus-kontrol studi: baik 'caseness' atau 'controllness', yang didefinisikan cross-sectionally, tidak cukup kaya Deskripsi nyata variabilitas kognitif dan perilaku yang kita ingin berhubungan dengan kompleksitas (bahkan mungkin lebih) otak.Diterima secara luas bahwa major label diagnostik menggolongkan keragaman profil gejala, defisit kognitif dan sejarah-sejarah obat. Setiap dari aspek-aspek heterogenitas dapat dikaitkan dengan variasi dalam struktur dan fungsi otak. Variabilitas berpotensi besar neurophenotypic dalam kelompok ini dapat menutupi perbedaan antara kelompok. Lebih radikal, itu menunjukkan bahwa kami mungkin melakukannya lebih baik untuk menyelidiki pasien didefinisikan dalam hal gejala, atau dimensi berkorelasi gejala, daripada gambaran diagnostik entitas (misal: Liddle, 2001). Contoh yang paling berwawasan ke depan dari pendekatan ini telah bertujuan tidak hanya untuk memetakan gejala gangguan ke kelainan anatomi atau fisiologis tetapi untuk merevisi fenomena psikopatologi dalam hal sistem neurokognitif normal. Salah satu contoh yang telah terbukti bermanfaat adalah konsep pendengaran halusinasi sebagai manifestasi dari pemantauan acakan batin pidato (Frith, 1996). Model ini memotong melintasi batas-batas diagnostik antara jenis psikosis. Studi terbaru sebanding lainnya termasuk penyelidikan gejala psikotik negatif dalam hubungannya dengan fungsi acakan fronto-striato-thalamic sirkuit (Menon et al, 2001) dan karakterisasi dari obsesif dan kompulsif gejala terkait dengan fungsional neuroanatomy jijik dan emosi lain Kardinal (Phillips et al, 2000). Jika tren ini berlanjut, keberhasilan psikiatri penelitian pencitraan akan disertai oleh subversion tradisional psychiatric diagnosa.

Pencitraan sudah memiliki segar kesadaran kita bahwa struktur otak manusia dan fungsi yang sensitif terhadap banyak faktor, terutama usia dan jenis kelamin, yang bebas yang patologis variabel di populasi umum. Kita sekarang perlu untuk lebih memahami persis bagaimana otak manusia biasanya matang dan tumbuh tua, dan apakah ada penting dimorphisms laki-laki laki-laki atau perbedaan ras dalam proses perkembangan saraf normatif ini. Pemahaman ini disempurnakan variabilitas normal neurophenotypic selama siklus hidup jelas akan menjadi dasar untuk pelukisan lebih tepat gangguan perkembangan dan degeneratif dalam hal abnormal lintasan perubahan struktural atau fungsional otak. Selain itu, menggunakan longitudinal desain akan memperkaya studi psikopatologis Serikat atau gangguan baru jadi, misalnya episode pertama psikosis, yang dapat dikaitkan dengan perubahan sub akut otak dari waktu ke waktu (David et al, 1996; Thompson et al, 2001).

MENGAPA IMAGING TELAH SEBAGIAN BESAR TIDAK RELEVAN UNTUK PEMAHAMAN KITA TENTANG sebab akibat?

Mungkin dikenakan bahwa pencitraan hanyalah fenomenologi baru, mengganti satu set label secara teoritis dangkal, seperti 'pikiran siaran', dengan satu set label deskriptif, seperti 'hypofrontality'. Ini adalah pandangan salah. Tren progresif dalam pencitraan adalah link gejala ke sistem disfungsional neurokognitif dan link fisiologis kelainan pada pasien ke prinsip-prinsip yang normatif organisasi neurophysiological skala besar, seperti beban kognitif respon kurva dan kapasitas terbatas aktivasi (Braver et al, 1997; Fletcher et al, 1998; Callicott et al, 2000). Ini melampaui neophenomenology.

Namun, itu adil untuk mengatakan bahwa pencitraan memiliki bantalan kecil sejauh pertanyaan pada etiologi dan patogenesis. Alasan yang paling jelas untuk ini adalah, sekali lagi, desain eksperimental. Kasus sederhana perbandingan kontrol akan memiliki sedikit untuk mengatakan tentang pada etiologi terlepas dari apakah perbandingan dibuat dalam hal nilai tes psikologi, kadar hormon plasma atau MRI. Dengan cara yang sama jelas ada desain dalam pencitraan yang bisa digunakan lebih incisively untuk alamat penyebaban. Salah satu strategi yang sangat menjanjikan adalah konjungsi Imaging dengan genetika. Ini dapat dilakukan dalam konteks twin klasik desain studi, di mana tidak ada yang diketahui tentang Konstitusi genetik peserta dari mereka zygosity, dan hasil kunci adalah beberapa perkiraan heritability struktur otak atau fungsi (Wright et al, 2003). Pendekatan ini dapat memberitahu kami aspek otak yang paling sangat dipengaruhi oleh efek dan, generalised untuk memasukkan sebuah dimensi longitudinal, mungkin juga digunakan untuk memetakan perubahan terkait umur dalam pengendalian genetik otak organisasi. Namun, untuk memahami lebih spesifik gen mana penting untuk aspek yang normal neurophenotypic variabilitas akan perlu untuk menyelidiki Asosiasi antara Polimorfisme gen tunggal di populasi umum dan pencitraan langkah-langkah struktur otak dan fungsi. Ada hanya beberapa contoh dari pendekatan ini menarik dalam literatur (Egan et al, 2001; Martinez et al, 2001) tetapi tak diragukan lagi akan ada lebih banyak. Pendekatan pelengkap yang merupakan penyelidikan dari gangguan langka dan relatif diabaikan, seperti rapuh-X syndrome, sindrom velo-cardio-wajah atau tuberous sclerosis, saham yang jelas lesi genetik dan risiko psikopatologi (Kwon et al, 2001; Ridler et al, 2001; Van Amelsvoort et al, 2001). Akhirnya, dan paling challengingly, kita dapat mengantisipasi pencitraan multi pusat studi dirancang pada prinsip-prinsip epidemiologi dan tepat skala untuk menelaah peran faktor risiko genetik atau lingkungan dalam sindrom yang lebih luas, multi faktorial kepentingan utama kesehatan masyarakat, seperti penyakit mental yang serius atau ketidakmampuan belajar batas.

Krusial, pencitraan bukanlah secara inheren tidak informatif tentang penyebaban; itu dapat menengahi jelas hubungan antara risiko genetik atau lainnya dan hasil kognitif atau perilaku. Namun, untuk melakukan hal ini harus seperti teknik apapun lainnya empiris dimasukkan dalam percobaan dengan ambisi untuk menjelaskan kausal.

MENGAPA pencitraan TIDAK ADA BEDANYA UNTUK PRAKTEK KLINIS?

Ada ekonomi kendala psikiatri akses ke neuroimaging. Akses ke scanner mungkin dijatah untuk kepentingan pemeriksaan pasien dengan kondisi medis atau operasi yang dianggap lebih akut, lebih ganas atau bisa diperbaiki. Apa bisa pencitraan mungkin ceritakan pasien psikiatri tunggal yang akan menjadi layak biaya scan?

Kita tahu bahwa informasi tambahan diagnostik dapat cukup berharga dalam beberapa keadaan, tetapi pada umumnya paling berguna informasi yang kita harapkan prediktif daripada diagnostik. Apakah mungkin untuk merespon antidepresan atau obat antipsikotik dengan latency berkepanjangan efek klinis pasien? Apakah pasien lebih mungkin untuk memperoleh manfaat dari obat baru, mahal daripada dari alternatif yang lebih tua, generik? Bagaimana mungkin adalah pasien menjadi kekerasan, atau untuk mulai minum atau mengambil obat lagi? Apa yang dimaksud dengan prognosis jangka panjang? Ini biasanya terjadi pertanyaan dalam praktek, dengan implikasi pasti kedua finansial dan untuk manajemen klinis, yang kita sering harus menjawab samar-samar.

Kami menyarankan bahwa ada ilmu sarafnya alasan mengapa tidak harus mungkin, di masa depan, untuk pencitraan untuk membantu kita untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan probabilistically sebagai gantinya. Sebagai contoh, fMRI telah sudah dikombinasikan dengan farmakologis tantangan untuk menunjukkan perbedaan dalam bekerja fungsi memori yang berhubungan dengan jangka pendek atipikal antipsikotik pengobatan (madu et al, 1999) dan untuk menentukan kelainan frontostriatal menanggapi methylphenidate pada anak-anak dengan ADHD (Vaidya et al, 1998). Bukti awal ini menunjukkan neuroimaging yang dapat memberikan sebuah indeks predictively berharga karakteristik individu yang tidak dapat diakses untuk penyelidikan murni psikologis. Tentu saja, ini karakteristik otak individu cenderung menjadi halus, mungkin hanya diidentifikasi sebagai kuantitatif penyimpangan dari norma-norma kelompok sesuai perbandingan. Oleh karena itu, kemajuan besar dalam dampak pencitraan pengelolaan pasien individu akan mungkin perlu menunggu penciptaan besar referensi database gambar otak Diperoleh dari populasi umum, dan banyak setuju standar analisis data, yang dapat diakses melalui internet sebagai dasar untuk analisis kuantitatif sejauh mana pasien gambar abnormal atau prediksi hasil klinis penting beberapa. Diakui ini mengasumsikan tingkat kematangan metodologis, investasi infrastruktur dan kerjasama internasional yang belum ada; tetapi ini adalah rincian, pasti masih ada alasan untuk optimisme.