Cortical excitability and rest activity properties in patients with depression

Cortical excitability and rest activity properties in patients with depression

PDF

J Psychiatry Neurosci 2007;32(4):259-66

Carlo Salustri, PhD; Franca Tecchio, PhD; Filippo Zappasodi, PhD; Gabriela Bevacqua, MD; Mauro Fontana, MD; Matilde Ercolani, TNFP; Daniele Milazzo, PhD; Rosanna Squitti, PhD; Paolo Maria Rossini, MD

Salustri, Tecchio, Zappasodi — Istituto di Scienze e Tecnologie della Cognizione (ISTC), CNR, Rome, Italy; Tecchio, Zappasodi, Bevacqua, Fontana, Ercolani, Milazzo, Squitti, Rossini — AFaR, Ospedale Fatebenefratelli, Dipartimento di Neuroscienze, Isola Tiberina, Rome; Rossini — Neurologia Clinica, Università Campus Biomedico, Rome and the IRCCS Centro S. Giovanni di Dio-Fatebenefratelli, Brescia, Italy

Abstract

Objective: Results of recent studies suggest a link between neuronal excitatory or inhibitory unbalance and depression. To investigate this relation, we studied the rest activity and the cortical excitability of the cerebral areas dedicated to hand control in 12 patients with depression.
Methods: Brain activity was recorded from the Rolandic region in both hemispheres of 12 depression patients and 11 control subjects by means of magnetoencephalography. We studied cortical excitability by focusing on the M20 and M30 components of the magnetic fields evoked by a stimulation of the median nerve.
Results: Parietal rest rhythms showed greater total power in patients than in control subjects. In particular, the patient’s parietal alpha was higher in the right than in the left hemisphere. Primary sensory cortex excitability, expressed by the M20, appeared significantly reduced in patients with depression, but was still higher in the right than in the left hemisphere. The M30 also appeared reduced, and this reduction was significantly correlated with both depression severity and global illness.
Conclusions: The patients studied were not completely drug free. For this reason, it is impossible to rule out the possibility that our results are an effect of drug assumption. Nevertheless, since all patients were well below the drugs’ steady state levels when the data were recorded, the behaviour of M20 and M30 and their relation with the patients’ clinical pictures suggest that an unbalance of the excitatory or inhibitory cortical activity, and especially a potentiation of the parietal afferent to the motor cortex, may be significant hallmarks of depression.

Résumé

Objectif : Les résultats d’études récentes indiquent l’existence d’un lien entre le déséquilibre excitateur ou inhibiteur neuronal et la dépression. Pour étudier ce lien, nous avons analysé l’activité au repos et l’excitabilité corticale des zones cérébrales du contrôle de la main chez 12 patients atteints de dépression.
Méthodes : On a enregistré par magnétoencéphalographie l’activité cérébrale provenant de la région de Rolando dans les deux hémisphères de 12 patients atteints de dépression et de 11 sujets témoins. Nous avons étudié l’excitabilité corticale en nous concentrant sur les composantes M20 et M30 des champs magnétiques produits par une stimulation du nerf médian.
Résultats : Les rythmes pariétaux au repos ont montré un plus grand pouvoir total chez les patients que chez les sujets témoins. En particulier, l’alpha pariétal des patients était plus élevé dans l’hémisphère droit que dans l’hémisphère gauche. L’excitabilité du cortex sensoriel principal exprimée par la composante M20 a semblé réduite de façon considérable chez les patients atteints de dépression, mais demeurait quand même plus élevée dans l’hémisphère droit que dans l’hémisphère gauche. La composante M30 a semblé aussi réduite et on a établi un lien significatif entre cette réduction et à la fois la gravité de la dépression et la maladie dans l’ensemble.
Conclusions : Les patients étudiés n’étaient pas entièrement libres de tout médicament. C’est pourquoi on ne peut exclure la possibilité que nos résultats soient un effet de l’hypothèse médicamenteuse. Néanmoins, comme tous les patients se situaient très au-dessous des niveaux de l’état stable des médicaments lorsque les données ont été consignées, le comportement des composantes M20 et M30 et leur lien avec le tableau clinique des patients indiquent qu’un déséquilibre de l’activité corticale excitatrice ou inhibitrice, et particulièrement une potentialisation de l’afférent pariétal du cortex moteur, peuvent constituer d’importants signes marquants de dépression.


Medical subject headings: depression; magnetoencephalography.

Competing interests: None declared.

Submitted July 14, 2006; Revised Oct. 6, 2006; Dec. 5, 2006; Accepted Dec. 5, 2006

Correspondence to: Dr. Carlo Salustri, ISTC – CNR, Unità MEG, Ospedale Fatebenefratelli, Isola Tiberina 00185, Rome, Italy; fax + 39 06 6837-360; carlo.salustri@istc.cnr.it