An event-related functional MRI study of working memory in euthymic bipolar disorder

An event-related functional MRI study of working memory in euthymic bipolar disorder

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J Psychiatry Neurosci 2007;32(3):174-84

Jim Lagopoulos, PhD; Belinda Ivanovski, MPsych; Gin S. Malhi, MD

Lagopoulos, Ivanovski and Malhi — Psychological Medicine Northern Clinical School, University of Sydney; Ivanovski and Malhi — Mood Disorders Unit, The Black Dog Institute; Lagopoulos and Malhi — CADE Clinic, Royal North Shore Hospital; Malhi — Mayne Clinical Research Imaging Centre, Prince of Wales Medical Research Institute, Sydney, Australia

Abstract

Objective: Bipolar disorder (BD) is emerging as an illness marred by neurocognitive deficits, many of which do not resolve on recovery. Deficits affecting working memory (WM) in particular appear to be significant. WM comprises temporally separated biological processes that involve the on-line retention and manipulation of information. Previous neuroimaging studies have not sought to dissect the individual contributions of WM and examined WM subprocesses in euthymic BD. In this study, we investigated the encode, delay and response components of WM to identify the neural substrates and respective contributions to the WM deficits found in BD.
Methods: We used event-related functional magnetic resonance imaging and a parametric WM task, incorporating 3 load conditions, to delineate individual WM subprocesses in 10 euthymic BD patients and 10 control subjects.
Results: Patients exhibited attenuated patterns of activity, predominantly in frontal brain regions, across all WM components.
Conclusions: Based on the attenuated activity observed in the patients, the clinical deficits in WM found in BD may reflect broad fronto-cortico-limbic dysfunction that is not confined to any single WM component. This is important in understanding the pathophysiology of BD and for future studies on executive functions in patients with this illness.

Résumé

Objectif : On commence à reconnaître que le trouble bipolaire (TB) est une maladie caractérisée par des déficits neurocognitifs dont beaucoup ne disparaissent pas au rétablissement. Les déficits qui touchent la mémoire de travail (MT) en particulier semblent importants. La MT comprend des processus biologiques séparés temporalement mettant en cause la rétention en ligne et la manipulation d’information. Les études antérieures de neuro-imagerie n’ont pas cherché à analyser les contributions individuelles de la MT et à examiner des sous-processus de la MT dans un cas de TB euthymique. Dans cette étude, nous nous sommes penchés sur les composantes encodage, retard et réponse de la MT afin d’identifier les substrats neuraux et les contributions respectives au déficit de la MT que l’on retrouve dans des cas de TB.
Méthodes : Nous avons utilisé l’imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle reliée à un événement et une tâche MT paramétrisée, comportant trois conditions de charge, afin de délimiter des sous-processus individuels de la MT chez 10 patients atteints d’un TB euthymique et 10 sujets témoins.
Résultats : Les patients ont montré des tendances atténuées d’activité, principalement dans les régions frontales du cerveau, dans toutes les composantes de la MT.
Conclusions : Compte tenu de l’atténuation de l’activité observée chez les patients, les déficits cliniques de la MT que l’on constate dans les cas de TB peuvent refléter un dysfonctionnement frontocorticolimbique général qui n’est pas confiné à une seule composante de la MT. Cette constatation est importante si l’on veut comprendre la pathophysiologie du TB et pour des études futures des fonctions d’exécution chez les patients atteints de cette maladie.


Medical subject headings: bipolar disorder, fMRI, gyrus, memory, mood disorders.

Competing interests: None declared.

Acknowledgements: Thanks to Dr. Adrian M. Owen for his comments on this paper. Thanks to the Australian Rotary Health Research Fund, the National Health and Medical Research Council for financial support, and the National Institute of Schizophrenia and Allied Disorders for infrastructure support.

Contributors: Drs Lagopoulos and Malhi designed the study. Dr. Lagopoulos and Ms. Ivanovski aquired the data, and all the authors analyzed it. All authors contributed to the writing and revision of the article. All authors gave final approval for the article to be published.

Submitted Aug. 8, 2006; Revised Oct. 14, 2006; Accepted Oct. 14, 2006

Correspondence to: Dr. Jim Lagopoulos, Discipline of Psychological Medicine, Northern Clinical School, Level 5 Building 34, Royal North Shore Hospital, St Leonards, Sydney, Australia 2065; fax 61 2 9926 7730; jlagopoulos@med.usyd.edu.au