A comparison of affected and unaffected relatives of patients with bipolar disorder using proton magnetic resonance spectroscopy

A comparison of affected and unaffected relatives of patients with bipolar disorder using proton magnetic resonance spectroscopy


J Psychiatry Neurosci 2008;33(6):531-40

Tomas Hajek, MD, PhD; Denise Bernier, BSc; Claire Slaney, RN; Lukas Propper, MD; Matthias Schmidt, MD; Normand Carrey, MD; Glenda MacQueen, MD, PhD; Anne Duffy, MD; Martin Alda, MD

Hajek, Slaney, Proper, Carrey, Alda — Department of Psychiatry; Bernier — Department of Psychology; Schmidt — Department of Radiology, Dalhousie University, Halifax, NS; MacQueen — Department of Psychiatry, McMaster University, Hamilton, Ont.; Duffy, Alda — Department of Psychiatry, McGill University, Montréal, Que.; Hajek — Prague Psychiatric Center, Charles University, Prague, Czech Republic


Objective: Bipolar disorders have a strong genetic underpinning. Little is known about biological predispositions that convey vulnerability for the illness. We searched for biological vulnerability markers using proton magnetic resonance spectroscopy (MRS) in both affected and unaffected participants at high genetic risk for bipolar disorder.

Methods: We recruited high-risk participants aged 15–30 years from families in which multiple members were affected with bipolar disorder. Our primary sample included 14 affected and 15 unaffected relatives of probands with bipolar I disorder. Our extended sample comprised 19 affected and 21 unaffected participants with a family history of either bipolar I or bipolar II disorders. We matched both samples by age and sex with 31 control participants without a personal or family history of psychiatric disorders. We performed single voxel proton MRS at 1.5 T in bilateral dorsal and ventral medial prefrontal cortices with correction for grey matter proportion.

Results: We found comparable levels of choline, creatine, myo-inositol and N-acetylaspartate among the groups in both samples. There were no differences between regions of the medial prefrontal cortex or between hemispheres for any of the metabolites in any of the samples. The exclusion of 5 participants taking medication did not change our results.

Conclusion: Neurochemical changes in the medial prefrontal cortex that are measurable using proton MRS do not appear to be antecedent to the onset of mood disorders in genetically susceptible individuals.


Objectif : Les troubles bipolaires ont clairement une base génétique. On connaît peu de choses des prédispositions biologiques qui rendent vulnérable à la maladie. Nous avons recherché la présence de marqueurs de la vulnérabilité biologique en utilisant la spectroscopie de résonnance magnétique nucléaire du proton (SRM) tant chez les participants atteints que non atteints qui présentaient un risque génétique élevé de trouble bipolaire.

Méthodes : Nous avons recruté des participants à risque élevé âgés de 15 à 30 ans dans des familles dont de multiples membres étaient atteints de trouble bipolaire. Notre échantillon principal comprenait 14 participants atteints et 15 participants non atteints alliés à des proposants ayant un trouble bipolaire I. Notre échantillon élargi comportait 19 participants atteints et 21 participants non atteints qui avaient des antécédents familiaux de trouble bipolaire I ou bipolaire II. Nous avons jumelé selon l’âge et le sexe les membres des 2 échantillons à 31 participants témoins n’ayant pas d’antécédents personnels ou familiaux de troubles psychiatriques. Nous avons procédé à une SRM du proton voxel à 1,5 T au niveau des cortex préfrontaux médians dorsal et ventral bilatéraux conjuguée à une correction en fonction de la proportion de la matière grise.

Résultats : Nous avons constaté la présence de concentrations comparables de choline, de créatine, de myo-inositol et de N-acétylaspartate chez les sujets des 2 échantillons. Il n’y avait pas de différence entre les régions du cortex préfrontal interne ou entre les hémisphères dans le cas d’aucun des métabolites chez aucun des membres de l’échantillon. L’exclusion de 5 participants qui prenaient des médicaments n’a pas modifié nos résultats.

Conclusion : Les changements neurochimiques dans le cortex préfrontal interne qui sont mesurables au moyen de la SRM du proton ne semblent pas précéder l’apparition de troubles thymiques chez les individus génétiquement vulnérables.

Medical subject headings: magnetic resonance spectroscopy; bipolar disorders.

Competing interests: None declared for Drs. Hajek, Propper, Schmidt, Carrey, MacQueen and Alda and Mses. Bernier and Slaney. Dr. Duffy is a sponsored academic of AstraZeneca and has received travel assistance and grant funding for research unrelated to this article.

Submitted Aug. 24, 2007; Revised Nov. 2, 2007; Jan. 14, 2008; Accepted Jan. 14, 2008

Contributors: Drs. Hajek, MacQueen and Alda and Ms. Bernier designed the study. Drs. Hajek, Propper, Schmidt, Carrey, Duffy and Alda and Mses. Bernier and Slaney acquired the data, which Drs. Hajek and Alda and Ms. Bernier analyzed. Drs. Hajek, Carrey and MacQueen and Ms. Bernier wrote the article. All authors reviewed the written article and approved its publication.

Acknowledgements: Supported by NARSAD Young Investigator Award to Dr. Hajek, grants from the Department of Psychiatry, Dalhousie University and Capital District Health Authority, and from Canadian Institutes of Health Research.

Correspondence to: Dr. M. Alda, Department of Psychiatry, McGill University, R&T Building, Rm. 207, 1033 Pine Ave. W., Montréal QC H3A 1A1; fax 514 398-4370; martin.alda@mcgill.ca