Connettività della Corteccia Prefrontale Mediale come Marker Cerebrale per l'Identificazione Precoce della Transizione a Psicosi: uno Studio Longitudinale con fMRI nei giovani a Rischio Clinico Elevato per Psicosi

Abstract

Introduzione: La connettività funzionale nella corteccia prefrontale mediale (mPFC) potrebbe essere un marker cerebrale per l’identificazione precoce della psicosi. Studi precedenti (Ilzarbe et al., 2021) hanno mostrato che gli adolescenti a rischio elevato (CHR) che sviluppano psicosi hanno una connettività ridotta nella mPFC all'interno del Default Mode Network (DMN) rispetto ai controlli sani. Questo studio intende replicare questi risultati con un’analisi longitudinale. Obiettivi: Valutare longitudinalmente i cambiamenti nella connettività della mPFC nel DMN in adolescenti a rischio elevato di psicosi, utilizzando rs-fMRI, e analizzare la relazione con l’età e la predizione dell’insorgenza della psicosi. Metodi: Sono stati reclutati 260 adolescenti (10–18 anni), 142 a rischio elevato (CHR-P) e 118 controlli sani (HC). I partecipanti sono stati valutati al baseline e a 18 mesi tramite test clinici, cognitivi e rs-fMRI. Al follow-up, 23 adolescenti (CHR-P-T) hanno sviluppato psicosi (30,67%), mentre 52 (CHR-P-nT) no. I dati rs-fMRI sono stati preprocessati con la pipeline HALFpipe, utilizzando un analisi di dual-regression per stimare i contributi individuali alla DMN, utilizzando l'atlante Neuromark per garantire la comparabilità tra i soggetti. Risultati: Sono state osservate traiettorie di sviluppo differenti della connettività funzionale nella mPFC: effetto gruppo, p<0,001; interazione gruppo*età, p<0,001. I partecipanti CHR-P-T, rispetto a CHR-P-nT e HC, mostravano ipoconnettività tra i 10-15 anni, seguita da iperconnettività tra i 15-20 anni. Conclusioni: Lo studio evidenzia traiettorie di sviluppo distinte nella connettività della mPFC all'interno del DMN tra adolescenti CHR-P-T e CHR-P-nT. I risultati suggeriscono che la connettività funzionale della mPFC nel DMN potrebbe essere un promettente marker cerebrale per identificare e monitorare adolescenti a rischio di psicosi.

Introduction: Medial prefrontal cortex (mPFC) connectivity holds potential as a brain-based marker for early psychosis identification. Previous work (Ilzarbe et al., 2021) demonstrated that adolescents at clinical high risk (CHR) who later transition to psychosis exhibit reduced intrinsic mPFC connectivity within the Default Mode Network (DMN), compared to healthy controls and those who do not transition. This study aims to replicate these findings through a longitudinal analysis. Objectives: The study aims to longitudinally assess changes in mPFC connectivity within the DMN using resting-state fMRI (rs-fMRI) in adolescents at clinical high risk for psychosis. It also seeks to evaluate the relationship between mPFC connectivity and age, in addition to its predictive value for psychosis onset. Methods: A total of 260 adolescents (ages 10–18) were recruited, including 142 at clinical high risk for psychosis (CHR-P) and 118 healthy controls (HC). Participants were evaluated at baseline and 18-month follow-up with clinical, cognitive tests, and rs-fMRI. At follow-up, 23 adolescents (CHR-P-T) developed psychosis (30.67%), while 52 (CHR-P-nT) did not. rs-fMRI data were preprocessed using the HALFpipe pipeline, with dual-regression analysis to estimate individual contributions to DMN components, using Neuromark atlas to guide component identification and ensure comparability across subjects. Results: Findings revealed distinct developmental trajectories in mPFC connectivity across groups: group effect, p<0.01; group*age interaction, p<0.001. CHR-P-T participants, compared to CHR-P-nT and HC, exhibited hypoconnectivity in the mPFC at ages 10-15, followed by hyperconnectivity at 15-20 years. Conclusions: The study highlights distinct developmental trajectories in mPFC connectivity between CHR-P-T and CHR-P-nT adolescents. These results suggest that mPFC connectivity within the DMN may serve as a promising brain-based marker for identification and monitoring CHR-P.