“Missing links” in borderline personality disorder: loss of neural synchrony relates to lack of emotion regulation and impulse control

"Missing links" in borderline personality disorder: loss of neural synchrony relates to lack of emotion regulation and impulse control

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J Psychiatry Neurosci 2006;31(3):181-8

Leanne M. Williams, PhD; Anna Sidis, DClinPsych; Evian Gordon, PhD, MBBCh; Russell A. Meares, MBBS

Williams, Sidis, Gordon, Meares — Brain Dynamics Centre, Western Clinical School, University of Sydney and Westmead Millennium Institute, Westmead Hospital; Sidis — School of Psychology, University of Sydney; Williams, Gordon, Meares — Discipline of Psychological Medicine, Western Clinical School, University of Sydney, Westmead Hospital, Sydney, New South Wales, Australia

Abstract

Objective: Symptoms of borderline personality disorder (BPD) may reflect distinct breakdowns in the integration of posterior and frontal brain networks. We used a high temporal resolution measure (40-Hz gamma phase synchrony) of brain activity to examine the connectivity of brain function in BPD.
Methods: Unmedicated patients with BPD (n = 15) and age- and sex-matched healthy control subjects (n = 15) undertook a task requiring discrimination of salient from background tones. In response to salient stimuli, the magnitude and latency of peak gamma phase synchrony for early (0–150 ms post stimulus) and late (250–500 ms post stimulus) phases were calculated for frontal and posterior regions and for left and right hemispheres. We recorded skin conductance responses (SCRs) and reaction time (RT) simultaneously to examine the contribution of arousal and performance.
Results: Compared with controls, patients with BPD had a significant delay in early posterior gamma synchrony and a reduction in right hemisphere late gamma synchrony in response to salient stimuli. Both SCR onset and RT were also delayed in BPD, but independently from differences in synchrony. The delay in posterior synchrony was associated with cognitive symptoms, and reduced right hemisphere synchrony was associated with impulsivity.
Conclusions: These findings suggest that distinct impairments in the functional connectivity of neural systems for orienting to salient input underlie core dimensions of cognitive disturbance and poor impulse control in BPD.

Résumé

Objectif : Des symptômes de trouble limite de la personnalité (TLP) peuvent refléter des ruptures distinctes de l’intégration des réseaux cérébraux postérieur et frontal. Nous avons utilisé une mesure à haute résolution temporale (synchronisme de phase gamma de 40 Hz) de l’activité cérébrale pour étudier la connectivité des fonctions cérébrales dans des cas de TLP.
Méthodes : Des patients non médicamentés et ayant un TLP (n = 15), jumelés selon l’âge et le sexe avec des sujets témoins en bonne santé (n = 15), ont entrepris une tâche exigeant la discrimination des tons de premier plan de ceux de l’arrière-plan. En réponse aux stimuli de premier plan, on a calculé l’ordre de grandeur et la latence du synchronisme de pointe en phase gamma des phases précoce (0–150 ms après le stimulus) et tardive (250–500 ms après le stimulus) pour les régions frontale et postérieure et les hémisphères gauche et droit. Nous avons consigné simultanément des réponses de la conduction cutanée (RCC) et le temps de réaction (TR) pour analyser la contribution de l’éveil et le rendement.
Résultats : Comparativement aux sujets témoins, les patients qui avaient un TLP présentaient un retard important du synchronisme gamma postérieur précoce et une réduction du synchronisme gamma tardif de l’hémisphère droit en réponse à des stimuli de premier plan. L’apparition des RCC et le TR étaient aussi retardés chez les sujets qui avaient un TLP, mais indépendamment des différences au niveau du synchronisme. On a établi un lien entre le retard du synchronisme postérieur et des symptômes cognitifs, ainsi qu’entre une réduction du synchronisme de l’hémisphère droit et l’impulsivité.
Conclusions : Ces résultats indiquent que des déficits distincts de la connectivité fonctionnelle des systèmes neuraux en ce qui a trait à l’orientation des intrants de premier plan sous-tendent des dimensions fondamentales de troubles de la cognition et un mauvais contrôle des impulsions dans des cas de TLP.


Medical subject headings: brain; borderline personality disorder; cognition; electroencephalography; gamma synchrony.

Acknowledgement: Dr. Williams is a Pfizer senior research fellow.

Competing interests: None declared for Drs. Williams, Sidis and Meares. Dr. Gordon is the current CEO of the Brain Resource Company; no company products were used in this study.

Contributors: Drs. Williams, Gordon and Meares contributed to the conception of the study. Dr. Sidis acquired the data; Drs. Sidis and Williams analyzed the data. All the authors wrote the article, critically revised the article and gave final approval for its publication.

Submitted Aug. 11, 2005; Revised Oct. 19, 2005; Dec. 6, 2005; Accepted Dec. 14, 2005

Correspondence to: Leanne M. Williams, Brain Dynamics Centre, Acacia House, Westmead Hospital, Westmead, Sydney, NSW 2145 Australia; fax 61 2 9635 7734; lea@psych.usyd.edu.au