Objectives:

 This is a cross-sectional, observational study to determine the frequency and associated features of HIV-associated neurocognitive disorders (HAND) in a large, diverse sample of infected individuals in the era of combination antiretroviral therapy (CART). 

Methods:

 A total of 1,555 HIV-infected adults were recruited from 6 university clinics across the United States, with minimal exclusions. We used standardized neuromedical, psychiatric, and neuropsychological (NP) examinations, and recently published criteria for diagnosing HAND and classifying 3 levels of comorbidity (minimal to severe non-HIV risks for NP impairment). 

Results:

 Fifty-two percent of the total sample had NP impairment, with higher rates in groups with greater comorbidity burden (40%, 59%, and 83%). Prevalence estimates for specific HAND diagnoses (excluding severely confounded cases) were 33% for asymptomatic neurocognitive impairment, 12% for mild neurocognitive disorder, and only 2% for HIV-associated dementia (HAD). Among participants with minimal comorbidities (n = 843), history of low nadir CD4 was a strong predictor of impairment, and the lowest impairment rate on CART occurred in the subset with suppressed plasma viral loads and nadir CD4 ≥200 cells/mm³ (30% vs 47% in remaining subgroups). 

Conclusions:

 The most severe HAND diagnosis (HAD) was rare, but milder forms of impairment remained common, even among those receiving CART who had minimal comorbidities. Future studies should clarify whether early disease events (e.g., profound CD4 decline) may trigger chronic CNS changes, and whether early CART prevents or reverses these changes.

Combination antiretroviral therapy (CART) has greatly reduced medical morbidity and mortality with HIV infection, but high rates of HIV-associated neurocognitive disorders (HAND) continue to be reported. Because large HIV-infected (HIV+) and uninfected (HIV−) groups have not been studied with similar methods in the pre-CART and CART eras, it is unclear whether CART has changed the prevalence, nature, and clinical correlates of HAND. We used comparable methods of subject screening and assessments to classify neurocognitive impairment (NCI) in large groups of HIV + and HIV − participants from the pre-CART era (1988–1995; N = 857) and CART era (2000–2007; N = 937). Impairment rate increased with successive disease stages (CDC stages A, B, and C) in both eras: 25%, 42%, and 52% in pre-CART era and 36%, 40%, and 45% in CART era. In the medically asymptomatic stage (CDC-A), NCI was significantly more common in the CART era. Low nadir CD4 predicted NCI in both eras, whereas degree of current immunosuppression, estimated duration of infection, and viral suppression in CSF (on treatment) were related to impairment only pre-CART. Pattern of NCI also differed: pre-CART had more impairment in motor skills, cognitive speed, and verbal fluency, whereas CART era involved more memory (learning) and executive function impairment. High rates of mild NCI persist at all stages of HIV infection, despite improved viral suppression and immune reconstitution with CART. The consistent association of NCI with nadir CD4 across eras suggests that earlier treatment to prevent severe immunosuppression may also help prevent HAND. Clinical trials targeting HAND prevention should specifically examine timing of ART initiation.

Neuroimaging studies examining the effects of aging and neuropsychiatric disorders on the cerebral cortex have largely been based on measures of cortical volume. Given that cortical volume is a product of thickness and surface area, it is plausible that measures of volume capture at least 2 distinct sets of genetic influences. The present study aims to examine the genetic relationships between measures of cortical surface area and thickness. Participants were men in the Vietnam Era Twin Study of Aging (110 monozygotic pairs and 92 dizygotic pairs). Mean age was 55.8 years (range: 51–59). Bivariate twin analyses were utilized in order to estimate the heritability of cortical surface area and thickness, as well as their degree of genetic overlap. Total cortical surface area and average cortical thickness were both highly heritable (0.89 and 0.81, respectively) but were essentially unrelated genetically (genetic correlation = 0.08). This pattern was similar at the lobar and regional levels of analysis. These results demonstrate that cortical volume measures combine at least 2 distinct sources of genetic influences. We conclude that using volume in a genetically informative study, or as an endophenotype for a disorder, may confound the underlying genetic architecture of brain structure.

Socioeconomic status is associated with cognitive development, but the extent to which this reflects neuroanatomical differences is unclear. In 1,099 children and adolescents, family income was nonlinearly associated with brain surface area, and this association was greatest among disadvantaged children. Further, surface area mediated links between income and executive functioning. Socioeconomic disparities are associated with differences in cognitive development. The extent to which this translates to disparities in brain structure is unclear. We investigated relationships between socioeconomic factors and brain morphometry, independently of genetic ancestry, among a cohort of 1,099 typically developing individuals between 3 and 20 years of age. Income was logarithmically associated with brain surface area. Among children from lower income families, small differences in income were associated with relatively large differences in surface area, whereas, among children from higher income families, similar income increments were associated with smaller differences in surface area. These relationships were most prominent in regions supporting language, reading, executive functions and spatial skills; surface area mediated socioeconomic differences in certain neurocognitive abilities. These data imply that income relates most strongly to brain structure among the most disadvantaged children.

Autism is a neurologic disorder that severely impairs social, language, and cognitive development. Whether autism involves maldevelopment of neuroanatomical structures is not known. The size of the cerebellar vermis in patients with autism was measured on magnetic resonance scans and compared with its size in controls. The neocerebellar vermal lobules VI and VII were found to be significantly smaller in the patients. This appeared to be a result of developmental hypoplasia rather than shrinkage or deterioration after full development had been achieved. In contrast, the adjacent vermal lobules I to V, which are ontogenetically, developmentally, and anatomically distinct from lobules VI and VII, were found to be of normal size. Maldevelopment of the vermal neocerebellum had occurred in both retarded and nonretarded patients with autism. This localized maldevelopment may serve as a temporal marker to identify the events that damage the brain in autism, as well as other neural structures that may be concomitantly damaged. Our findings suggest that in patients with autism, neocerebellar abnormality may directly impair cognitive functions that some investigators have attributed to the neocerebellum; may indirectly affect, through its connections to the brain stem, hypothalamus, and thalamus, the development and functioning of one or more systems involved in cognitive, sensory, autonomic, and motor activities; or may occur concomitantly with damage to other neural sites whose dysfunction directly underlies the cognitive deficits in autism.

The ABCD study is a new and ongoing project of very substantial size and scale involving 21 data acquisition sites. It aims to recruit 11,500 children and follow them for ten years with extensive assessments at multiple timepoints. To deliver on its potential to adequately describe adolescent development, it is essential that it adopt recruitment procedures that are efficient and effective and will yield a sample that reflects the nation’s diversity in an epidemiologically informed manner. Here, we describe the sampling plans and recruitment procedures of this study. Participants are largely recruited through the school systems with school selection informed by gender, race and ethnicity, socioeconomic status, and urbanicity. Procedures for school selection designed to mitigate selection biases, dynamic monitoring of the accumulating sample to correct deviations from recruitment targets, and a description of the recruitment procedures designed to foster a collaborative attitude between the researchers, the schools and the local communities, are provided.

Normal volunteers, aged 30 to 99 years, were studied with MRI. Age was related to estimated volumes of: gray matter, white matter, and CSF of the cerebrum and cerebellum; gray matter, white matter, white matter abnormality, and CSF within each cerebral lobe; and gray matter of eight subcortical structures. The results were: 1) Age-related losses in the hippocampus were significantly accelerated relative to gray matter losses elsewhere in the brain. 2) Among the cerebral lobes, the frontal lobes were disproportionately affected by cortical volume loss and increased white matter abnormality. 3) Loss of cerebral and cerebellar white matter occurred later than, but was ultimately greater than, loss of gray matter. It is estimated that between the ages of 30 and 90 volume loss averages 14% in the cerebral cortex, 35% in the hippocampus, and 26% in the cerebral white matter. Separate analyses were conducted in which genetic risk associated with the Apolipoprotein E ϵ4 allele was either overrepresented or underrepresented among elderly participants. Accelerated loss of hippocampal volume was observed with both analyses and thus does not appear to be due to the presence of at-risk subjects. MR signal alterations in the tissues of older individuals pose challenges to the validity of current methods of tissue segmentation, and should be considered in the interpretation of the results.

The purpose of the present study was to describe in greater anatomical detail the changes in brain structure that occur during maturation between childhood and adolescence. High-resolution MRI, tissue classification, and anatomical segmentation of cortical and subcortical regions were used in a sample of 35 normally developing children and adolescents between 7 and 16 years of age (mean age 11 years; 20 males, 15 females). Each cortical and subcortical measure was examined for age and sex effects on raw volumes and on the measures as proportions of total supratentorial cranial volume. Results indicate age-related increases in total supratentorial cranial volume and raw and proportional increases in total cerebral white matter. Gray-matter volume reductions were only observed once variance in total brain size was proportionally controlled. The change in total cerebral white-matter proportion was significantly greater than the change in total cerebral gray-matter proportion over this age range, suggesting that the relative gray-matter reduction is probably due to significant increases in white matter. Total raw cerebral CSF volume increases were also observed. Within the cerebrum, regional patterns varied depending on the tissue (or CSF) assessed. Only frontal and parietal cortices showed changes in gray matter, white matter, and CSF measures. Once the approximately 7% larger brain volume in males was controlled, only mesial temporal cortex, caudate, thalamus, and basomesial diencephalic structures showed sex effects with the females having greater relative volumes in these regions than the males. Overall, these results are consistent with earlier reports and describe in greater detail the regional pattern of age-related differences in gray and white matter in normally developing children and adolescents.

Abstract The present study examined neuropsychological (NP) functioning and associated medical, neurological, brain magnetic resonance imaging (MRI), and psychiatric findings in 389 nondemented males infected with Human Immunodeficiency Virus-Type 1 (HIV-1), and in 111 uninfected controls. Using a comprehensive NP test battery, we found increased rates of impairment at each successive stage of HIV infection. HIV-related NP impairment was generally mild, especially in the medically asymptomatic stage of infection, and most often affected attention, speed of information processing, and learning efficiency; this pattern is consistent with earliest involvement of subcortical or frontostriatal brain systems. NP impairment could not be explained on the bases of mood disturbance, recreational drug or alcohol use, or constitutional symptoms; by contrast, impairment in HIV-infected subjects was related to central brain atrophy on MRI, as well as to evidence of cellular immune activation and neurological abnormalities linked to the central nervous system. ( JINS , 1995, 1 , 231–251.)

Volumetric studies have consistently shown reductions in cerebral gray matter volume between childhood and adolescence, with the most dramatic changes occurring in the more dorsal cortices of the frontal and parietal lobes. The purpose of this study was to examine the spatial location of these changes employing methods typical of functional imaging studies. T1-weighted structural MRI data (1.2 mm) were analyzed for nine normally developing children and nine normal adolescents. Validity and reliability of the tissue segmentation protocol were assessed as part of several preprocessing analyses prior to statistical parametric mapping (SPM). Using SPM96, a simple contrast of average gray matter differences between the two age groups revealed 57 significant clusters (SPM{Z} height threshold,P < 0.001, extent threshold 50, uncorrected). The pattern and distribution of differences were consistent with earlier findings from the volumetric assessment of the same subjects. Specifically, more differences were observed in dorsal frontal and parietal regions with relatively few differences observed in cortices of the temporal and occipital lobes. Permutation tests were conducted to assess the overall significance of the gray matter differences and validity of the parametric maps. Twenty SPMs were created with subjects randomly assigned to groups. None of the random SPMs approached the number of significant clusters observed in the age difference SPM (mean number of significant clusters = 5.8). The age effects observed appear to result from regions that consistently segment as gray matter in the younger group and consistently segment as white matter in the older group. The utility of these methods for localizing relatively subtle structural changes that occur between childhood and adolescence has not previously been examined.