Published August 27, 2019
| Version v1
Publication
Open
Abnormal structural brain network and hemisphere-specific changes in bulimia nervosa
Creators
- 1. Capital Medical University
- 2. Southeast University
- 3. Beijing HuiLongGuan Hospital
- 4. Peking University
- 5. Peking University Sixth Hospital
Description
Abstract Bulimia nervosa (BN) is characterized by episodic binge eating and purging behaviors. Disrupted neural processes of self-regulation, taste-rewarding, and body image has been associated with the pathogenesis of BN. However, the structural basis for these behavioral and functional deficits remains largely unknown. We employed diffusion tensor imaging and graph theory approaches (including the nodal properties and network-based statistics (NBS)) to characterize the whole-brain structural network of 48 BN and 44 healthy women. For nodal measures of strength, local efficiency, and betweenness centrality, BN patients displayed abnormal increases in multiple left-lateralized nodes within the mesocorticolimbic reward circuitry (including the orbitofrontal cortex, anterior cingulate, insular, medial temporal, and subcortical areas), lateral temporal-occipital cortex, and precuneus, while reduced global efficiency was observed in the right-lateralized nodes within the dorsolateral prefrontal cortex, mesocorticolimbic circuitry, somatosensory and visuospatial system. Several mesocorticolimbic nodes significantly correlated with BN symptoms. At a network level, we found increased left-lateralized connections primarily within the orbitofrontal cortex and its connections to mesocorticolimbic and lateral temporal-occipital areas, but reduced right-lateralized connections across the inferior frontal gyrus and insula, as well as their connections to the lateral temporal cortex. This study revealed BN-related changes in white-matter connections across the prefrontal control, mesocorticolimbic reward, somatosensory and visuospatial systems. The hemispheric-specific change could be an important aspect of the pathophysiology of BN. By characterizing whole-brain structural network changes of BN, our study provides novel evidence for understanding the behavioral and functional deficits of the disorder.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يتميز الشره المرضي العصبي (BN) بسلوكيات الأكل والتطهير العرضية. ارتبطت العمليات العصبية المضطربة للتنظيم الذاتي، ومكافأة الذوق، وصورة الجسم بالتسبب في مرض BN. ومع ذلك، لا يزال الأساس الهيكلي لهذا العجز السلوكي والوظيفي غير معروف إلى حد كبير. استخدمنا أساليب تصوير موتر الانتشار ونظرية الرسوم البيانية (بما في ذلك الخصائص العقدية والإحصاءات القائمة على الشبكة (NBS)) لتوصيف الشبكة الهيكلية للدماغ بالكامل المكونة من 48 امرأة سليمة و 44 امرأة سليمة. بالنسبة للقياسات العقدية للقوة والكفاءة المحلية ومركزية البين، أظهر مرضى BN زيادات غير طبيعية في العقد الجانبية اليسرى المتعددة داخل دائرة المكافأة القشرية الجبهية المتوسطة (بما في ذلك القشرة الجبهية الحجاجية، والحزام الأمامي، والجزر، والصدغي الإنسي، والمناطق تحت القشرية)، والقشرة الصدغية القذالية الجانبية، والقشرة السمعية، بينما لوحظ انخفاض الكفاءة العالمية في العقد الجانبية اليمنى داخل القشرة الأمامية الجبهية الظهرية، والدوائر القشرية المتوسطة، والجهاز الحسي الجسدي، والجهاز البصري المكاني. ترتبط العديد من العقد القشرية الطرفية المتوسطة بشكل كبير بأعراض BN. على مستوى الشبكة، وجدنا زيادة في الوصلات الجانبية اليسرى في المقام الأول داخل القشرة الجبهية الحجاجية وصلاتها بالمناطق القشرية الطرفية المتوسطة والوحشية الصدغية القذالية، ولكنها قللت من الوصلات الجانبية اليمنى عبر التلفيف الجبهي السفلي والجزيرة، وكذلك وصلاتها بالقشرة الصدغية الجانبية. كشفت هذه الدراسة عن تغيرات مرتبطة بـ BN في وصلات المادة البيضاء عبر التحكم قبل الجبهي، ومكافأة القشرة المتوسطة، والأنظمة الحسية الجسدية والبصرية المكانية. يمكن أن يكون التغيير الخاص بنصف الكرة الأرضية جانبًا مهمًا من الفيزيولوجيا المرضية لـ BN. تقدم دراستنا أدلة جديدة لفهم العجز السلوكي والوظيفي للاضطراب من خلال توصيف تغيرات الشبكة الهيكلية للدماغ كله.Translated Description (French)
Résumé La boulimie mentale (BN) se caractérise par des comportements épisodiques de frénésie alimentaire et de purge. Des processus neuronaux perturbés d'autorégulation, de récompense du goût et d'image corporelle ont été associés à la pathogenèse de la BN. Cependant, la base structurelle de ces déficits comportementaux et fonctionnels reste largement inconnue. Nous avons utilisé des approches d'imagerie par tenseur de diffusion et de théorie des graphes (y compris les propriétés nodales et les statistiques basées sur les réseaux (NBS)) pour caractériser le réseau structurel du cerveau entier de 48 BN et 44 femmes en bonne santé. Pour les mesures nodales de la force, de l'efficacité locale et de la centralité inter-corticale, les patients BN ont présenté des augmentations anormales de plusieurs nœuds latéralisés à gauche dans les circuits de récompense mésocorticolimbiques (y compris le cortex orbitofrontal, les zones cingulaires antérieures, insulaires, temporales médiales et sous-corticales), le cortex temporal-occipital latéral et le précunéus, tandis qu'une efficacité globale réduite a été observée dans les nœuds latéralisés à droite dans le cortex préfrontal dorsolatéral, les circuits mésocorticolimbiques, le système somatosensoriel et visuospatial. Plusieurs ganglions mésocorticolimbiques étaient significativement corrélés aux symptômes du BN. Au niveau du réseau, nous avons trouvé une augmentation des connexions latéralisées à gauche principalement dans le cortex orbitofrontal et ses connexions aux zones mésocorticolimbiques et temporales-occipitales latérales, mais une réduction des connexions latéralisées à droite à travers le gyrus frontal inférieur et l'insula, ainsi que leurs connexions au cortex temporal latéral. Cette étude a révélé des changements liés au BN dans les connexions de la matière blanche à travers le contrôle préfrontal, la récompense mésocorticolimbique, les systèmes somatosensoriels et visuospatiaux. Le changement spécifique à l'hémisphère pourrait être un aspect important de la physiopathologie du BN. En caractérisant les changements du réseau structurel du cerveau entier de BN, notre étude fournit de nouvelles preuves pour comprendre les déficits comportementaux et fonctionnels du trouble.Translated Description (Spanish)
Resumen La bulimia nerviosa (BN) se caracteriza por comportamientos episódicos de atracones y purgas. La alteración de los procesos neuronales de autorregulación, recompensa del gusto e imagen corporal se ha asociado con la patogénesis de la BN. Sin embargo, la base estructural de estos déficits conductuales y funcionales sigue siendo en gran medida desconocida. Empleamos imágenes de tensor de difusión y enfoques de teoría de gráficos (incluidas las propiedades nodales y las estadísticas basadas en la red (NBS)) para caracterizar la red estructural de todo el cerebro de 48 BN y 44 mujeres sanas. Para las medidas nodales de fuerza, eficiencia local y centralidad intermedia, los pacientes con NB mostraron aumentos anormales en múltiples ganglios lateralizados a la izquierda dentro de los circuitos de recompensa mesocorticolímbicos (incluida la corteza orbitofrontal, el cíngulo anterior, las áreas insular, temporal medial y subcortical), la corteza temporal-occipital lateral y el precúneo, mientras que se observó una eficiencia global reducida en los ganglios lateralizados a la derecha dentro de la corteza prefrontal dorsolateral, los circuitos mesocorticolímbicos, el sistema somatosensorial y visuoespacial. Varios ganglios mesocorticolímbicos se correlacionaron significativamente con los síntomas de BN. A nivel de red, encontramos un aumento de las conexiones lateralizadas a la izquierda principalmente dentro de la corteza orbitofrontal y sus conexiones con las áreas mesocorticolímbica y lateral temporal-occipital, pero una reducción de las conexiones lateralizadas a la derecha a través de la circunvolución frontal inferior y la ínsula, así como sus conexiones con la corteza temporal lateral. Este estudio reveló cambios relacionados con la BN en las conexiones de la materia blanca en el control prefrontal, la recompensa mesocorticolímbica, los sistemas somatosensorial y visuoespacial. El cambio hemisférico específico podría ser un aspecto importante de la fisiopatología de la BN. Al caracterizar los cambios en la red estructural de todo el cerebro de BN, nuestro estudio proporciona evidencia novedosa para comprender los déficits conductuales y funcionales del trastorno.Files
s41398-019-0543-1.pdf.pdf
Files
(2.7 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b905838667ab9bc8179a3de75fd8394d
|
2.7 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- شبكة دماغية هيكلية غير طبيعية وتغيرات خاصة بنصف الكرة الأرضية في الشره المرضي العصبي
- Translated title (French)
- Réseau cérébral structurel anormal et changements spécifiques à l'hémisphère dans la boulimie mentale
- Translated title (Spanish)
- Red cerebral estructural anormal y cambios específicos del hemisferio en la bulimia nerviosa
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2970006588
- DOI
- 10.1038/s41398-019-0543-1
References
- https://openalex.org/W1540130826
- https://openalex.org/W1942488336
- https://openalex.org/W1984111197
- https://openalex.org/W1984553178
- https://openalex.org/W1996151938
- https://openalex.org/W1997998183
- https://openalex.org/W1999653836
- https://openalex.org/W2000260462
- https://openalex.org/W2002783050
- https://openalex.org/W2002810039
- https://openalex.org/W2008659738
- https://openalex.org/W2012548163
- https://openalex.org/W2029760159
- https://openalex.org/W2039878692
- https://openalex.org/W2044008112
- https://openalex.org/W2048125233
- https://openalex.org/W2058046532
- https://openalex.org/W2063207922
- https://openalex.org/W2063952618
- https://openalex.org/W2071018088
- https://openalex.org/W2082910843
- https://openalex.org/W2083928643
- https://openalex.org/W2086158786
- https://openalex.org/W2093856632
- https://openalex.org/W2106023175
- https://openalex.org/W2118755615
- https://openalex.org/W2126838454
- https://openalex.org/W2147546041
- https://openalex.org/W2148601705
- https://openalex.org/W2149987334
- https://openalex.org/W2158454070
- https://openalex.org/W2164086669
- https://openalex.org/W2168339906
- https://openalex.org/W2250638189
- https://openalex.org/W2293221450
- https://openalex.org/W2317485149
- https://openalex.org/W2327037637
- https://openalex.org/W2404446964
- https://openalex.org/W2518331716
- https://openalex.org/W2523995793
- https://openalex.org/W2546647959
- https://openalex.org/W2567016103
- https://openalex.org/W2568027254
- https://openalex.org/W2608974278
- https://openalex.org/W2732898311
- https://openalex.org/W2765119203
- https://openalex.org/W2782585779
- https://openalex.org/W2806449139
- https://openalex.org/W2809191129
- https://openalex.org/W2914626526
- https://openalex.org/W2917058382
- https://openalex.org/W4211261481
- https://openalex.org/W4239356954
- https://openalex.org/W4244734130