조현병 환자에서 해부학적 편측성을 통제한 기능적 좌우 반구 편측성 연구: 휴지기 상태 기능적 자기공명영상 연구

Abstract

조현병은 흔히 유전적으로 매개된 신경발달학적 질환 (neurodevelopmental disorder)의 하나로 간주되고 있으며, 대뇌 반구 편측성 (hemispheric asymmetry)의 변화가 조현병의 발병 원인과 깊은 연관이 있는 것으로 제안되고 있다. 기능적 편측성의 변화를 조현병의 병태생리에 적용시켜 볼 때, 변화된 휴지기의 대뇌 반구 간 기능적 연결성이 언어 기능 및 대뇌 인지기능의 저하와 통해 조현병의 발병과 관련될 가능성이 높다. 본 연구에서는 해부학적 대뇌 반구 편측성을 통제한 새로운 기능적 대뇌 반구 편측성 연구의 방법을 이용하여 조현병 환자에서의 기능적 편측성을 측정하고 증상 및 언어 유창성 기능의 변화와의 관계를 탐구하였다. 성별과 손잡이가 짝 지워진 30명의 조현병 환자와 일반 대조군이 연구에 참여하였다. 정상대조군 에서는 Broca 영역을 포함한 전두엽 부위와 하측 측두엽 이랑에서 높은 기능적 편측성이 관찰되었다. 조현병 환자군 내에서의 상위 5%의 기능적 편측성의 관심영역 중에서는 정상군에서 나타난 Broca 영역이 사라지는 것을 관찰하였으며, 대신 상 측두 이랑 영역과 운동영역, 후측 띠이랑을 포함한 영역이 새로이 포함됨을 관찰하였다. 조현병 환자군에서 중 측두 이랑 및 하 측두 이랑의 편측성의 정도가 증가할수록 양성증상이 심해지는 결과가 나타났다. 본 연구에서 조현병에서의 휴지기 상태의 기능적 편측성 network 이상은 언어 기능과 밀접한 관련이 있음을 나타내었고, 조현병과 연관된 측두엽 및 전두엽의 기능적 network 이상에 대한 추가적인 증거를 제공하였다. 본 연구 결과는 언어 의미 영역의 연관성에 이상이 발생하는 것이 조현병의 핵심 증상 발생에 연관될 가능성을 시사한다.

The disturbance of hemispheric asymmetry has been regarded as the core pathophysiological process in schizophrenia. Abnormalities in structural and functional asymmetry have previously been reported in brain regions including temporal and frontal lobes in schizophrenia. However, previous studies have not compared interhemispheric functional asymmetry precisely in consideration of the anatomical asymmetry. A resting state functional connectivity is a relatively novel functional magnetic resonance imaging approach that represents intrinsic neuronal activities. The authors investigated functional interhemispheric asymmetry controlling anatomical asymmetry by surface landmarks in resting state brain of schizophrenia patients. Thirty schizophrenia patients and 30 age- and sex-matched healthy comparison subjects were included in this study. All subjects received resting state functional magnetic resonance imaging scanning under eyes-closed conditions. 74-dimensional label vector consisting of the geodesic distances from a vertex to the centroid of the 74 parcellated cortical regions were used to control the anatomical asymmetry. Functional correspondences in the contralateral hemisphere were defined whose time-series were maximally correlated to that of the seed vertex. The functional asymmetry distance (FAD) were measured in both groups which describes the geodesic distance between two functional correspondences that result from anatomical correspondences. Correlations between FAD of the high asymmetry regions and scores of symptom scale and fluency test were also assessed. Patients with schizophrenia demonstrated different pattern of high asymmetry in regions of the superior temporal gyrus, the middle temporal gyrus, motor area and the posterior cingulate, compared to normal controls who showed regions of high asymmetry in the inferior frontal and the inferior temporal gyrus. FADs in the middle and inferior temporal region in schizophrenia patients were correlated with positive symptom scores. In addition, FAD in the precentral gyrus was negatively correlated with verbal fluency. The current study found that resting state functional asymmetry was closely related with language network connectivity, both in lexical-semantic network and articulatory network and showed abnormalities in fronto-temporal network connecting hemispheres. Results from the current study support the notion that language dysfunction is mediated by aberrant functional networks of hemispheric asymmetry which might be the core defect in schizophrenia.