We present a technique for automatically assigning a neuroanatomical label to each location on a cortical surface model based on probabilistic information estimated from a manually labeled training set. This procedure incorporates both geometric information derived from the cortical model, and neuroanatomical convention, as found in the training set. The result is a complete labeling of cortical sulci and gyri. Examples are given from two different training sets generated using different neuroanatomical conventions, illustrating the flexibility of the algorithm. The technique is shown to be comparable in accuracy to manual labeling.

Objective: The lack of an accepted standard for measuring cognitive change in schizophrenia has been a major obstacle to regulatory approval of cognition-enhancing treatments. A primary mandate of the National Institute of Mental Health’s Measurement and Treatment Research to Improve Cognition in Schizophrenia (MATRICS) initiative was to develop a consensus cognitive battery for clinical trials of cognition-enhancing treatments for schizophrenia through a broadly based scientific evaluation of measures. Method: The MATRICS Neurocognition Committee evaluated more than 90 tests in seven cognitive domains to identify the 36 most promising measures. A separate expert panel evaluated the degree to which each test met specific selection criteria. Twenty tests were selected as a beta battery. The beta battery was administered to 176 individuals with schizophrenia and readministered to 167 of them 4 weeks later so that the 20 tests could be compared directly. Results: The expert panel ratings are presented for the initially selected 36 tests. For the beta battery tests, data on test-retest reliability, practice effects, relationships to functional status, practicality, and tolerability are presented. Based on these data, 10 tests were selected to represent seven cognitive domains in the MATRICS Consensus Cognitive Battery. Conclusions: The structured consensus method was a feasible and fair mechanism for choosing candidate tests, and direct comparison of beta battery tests in a common sample allowed selection of a final consensus battery. The MATRICS Consensus Cognitive Battery is expected to be the standard tool for assessing cognitive change in clinical trials of cognition-enhancing drugs for schizophrenia. It may also aid evaluation of cognitive remediation strategies.

We examined the status of the neural network mediating the default mode of brain function, which typically exhibits greater activation during rest than during task, in patients in the early phase of schizophrenia and in young first-degree relatives of persons with schizophrenia. During functional MRI, patients, relatives, and controls alternated between rest and performance of working memory (WM) tasks. As expected, controls exhibited task-related suppression of activation in the default network, including medial prefrontal cortex (MPFC) and posterior cingulate cortex/precuneus. Patients and relatives exhibited significantly reduced task-related suppression in MPFC, and these reductions remained after controlling for performance. Increased task-related MPFC suppression correlated with better WM performance in patients and relatives and with less psychopathology in all 3 groups. For WM task performance, patients and relatives had greater activation in right dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) than controls. During rest and task, patients and relatives exhibited abnormally high functional connectivity within the default network. The magnitudes of default network connectivity during rest and task correlated with psychopathology in the patients. Further, during both rest and task, patients exhibited reduced anticorrelations between MPFC and DLPFC, a region that was hyperactivated by patients and relatives during WM performance. Among patients, the magnitude of MPFC task suppression negatively correlated with default connectivity, suggesting an association between the hyperactivation and hyperconnectivity in schizophrenia. Hyperactivation (reduced task-related suppression) of default regions and hyperconnectivity of the default network may contribute to disturbances of thought in schizophrenia and risk for the illness.

Context

 Early detection and prospective evaluation of individuals who will develop schizophrenia or other psychotic disorders are critical to efforts to isolate mechanisms underlying psychosis onset and to the testing of preventive interventions, but existing risk prediction approaches have achieved only modest predictive accuracy. 

Objectives

 To determine the risk of conversion to psychosis and to evaluate a set of prediction algorithms maximizing positive predictive power in a clinical high-risk sample. 

Design, Setting, and Participants

 Longitudinal study with a 2½-year follow-up of 291 prospectively identified treatment-seeking patients meeting Structured Interview for Prodromal Syndromes criteria. The patients were recruited and underwent evaluation across 8 clinical research centers as part of the North American Prodrome Longitudinal Study. 

Main Outcome Measure

 Time to conversion to a fully psychotic form of mental illness. 

Results

 The risk of conversion to psychosis was 35%, with a decelerating rate of transition during the 2½-year follow-up. Five features assessed at baseline contributed uniquely to the prediction of psychosis: a genetic risk for schizophrenia with recent deterioration in functioning, higher levels of unusual thought content, higher levels of suspicion/paranoia, greater social impairment, and a history of substance abuse. Prediction algorithms combining 2 or 3 of these variables resulted in dramatic increases in positive predictive power (ie, 68%-80%) compared with the prodromal criteria alone. 

Conclusions

 These findings demonstrate that prospective ascertainment of individuals at risk for psychosis is feasible, with a level of predictive accuracy comparable to that in other areas of preventive medicine. They provide a benchmark for the rate and shape of the psychosis risk function against which standardized preventive intervention programs can be compared.

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.

The etiology and consistency of findings on normal sexual dimorphisms of the adult human brain are unresolved. In this study, we present a comprehensive evaluation of normal sexual dimorphisms of cortical and subcortical brain regions, using in vivo magnetic resonance imaging, in a community sample of 48 normal adults. The men and women were similar in age, education, ethnicity, socioeconomic status, general intelligence and handedness. Forty-five brain regions were assessed based on T(1)-weighted three-dimensional images acquired from a 1.5 T magnet. Sexual dimorphisms of adult brain volumes were more evident in the cortex, with women having larger volumes, relative to cerebrum size, particularly in frontal and medial paralimbic cortices. Men had larger volumes, relative to cerebrum size, in frontomedial cortex, the amygdala and hypothalamus. A permutation test showed that, compared to other brain areas assessed in this study, there was greater sexual dimorphism among brain areas that are homologous with those identified in animal studies showing greater levels of sex steroid receptors during critical periods of brain development. These findings have implications for developmental studies that would directly test hypotheses about mechanisms relating sex steroid hormones to sexual dimorphisms in humans.

The anterior cingulate cognitive division (ACcd) plays a central role in attentional processing by: 1) modulating stimulus selection (i.e., focusing attention) and/or 2) mediating response selection. We hypothesized that ACcd dysfunction might therefore contribute to producing core features of attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD), namely inattention and impulsivity. ADHD subjects have indeed shown performance deficits on the Color Stroop, an attentional/cognitive interference task known to recruit the ACcd. Recently, the Counting Stroop, a Stroop-variant specialized for functional magnetic resonance imaging (fMRI), produced ACcd activation in healthy adults. In the present fMRI study, the Counting Stroop was used to examine the functional integrity of the ACcd in ADHD.Sixteen unmedicated adults from two groups (8 with ADHD and 8 matched control subjects) performed the Counting Stroop during fMRI.While both groups showed an interference effect, the ADHD group, in contrast to control subjects, failed to activate the ACcd during the Counting Stroop. Direct comparisons showed ACcd activity was significantly higher in the control group. ADHD subjects did activate a frontostriatal-insular network, indicating ACcd hypoactivity was not caused by globally poor neuronal responsiveness.The data support a hypothesized dysfunction of the ACcd in ADHD.

The association between executive function deficits (EFDs) and functional outcomes were examined among children and adolescents with attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD). Participants were children and adolescents with (n = 259) and without (n = 222) ADHD, as ascertained from pediatric and psychiatric clinics. The authors defined EFD as at least 2 executive function measures impaired. Significantly more children and adolescents with ADHD had EFDs than did control participants. ADHD with EFDs was associated with an increased risk for grade retention and a decrease in academic achievement relative to (a) ADHD alone, (b) controlled socioeconomic status, (c) learning disabilities, and (d) IQ. No differences were noted in social functioning or psychiatric comorbidity. Children and adolescents with ADHD and EFDs were found to be at high risk for significant impairments in academic functioning. These results support screening children with ADHD for EFDs to prevent academic failure.

Background: Youths with bipolar disorder are ideal for studying illness pathophysiology given their early presentation, lack of extended treatment, and high genetic loading. Adult bipolar disorder MRI studies have focused increasingly on limbic structures and the thalamus because of their role in mood and cognition. On the basis of adult studies, the authors hypothesized a priori that youths with bipolar disorder would have amygdalar, hippocampal, and thalamic volume abnormalities. METHOD: Forty-three youths 6–16 years of age with DSM-IV bipolar disorder (23 male, 20 female) and 20 healthy comparison subjects (12 male, eight female) similar in age and sex underwent structured and clinical interviews, neurological examination, and cognitive testing. Differences in limbic and thalamic brain volumes, on the logarithmic scale, were tested using a two-way (diagnosis and sex) univariate analysis of variance, with total cerebral volume and age controlled. RESULTS: The subjects with bipolar disorder had smaller hippocampal volumes. Further analysis revealed that this effect was driven predominantly by the female bipolar disorder subjects. In addition, both male and female youths with bipolar disorder had significantly smaller cerebral volumes. No significant hemispheric effects were seen. CONCLUSIONS: These findings support the hypothesis that the limbic system, in particular the hippocampus, may be involved in the pathophysiology of pediatric bipolar disorder. While this report may represent the largest MRI study of pediatric bipolar disorder to date, more work is needed to confirm these findings and to determine if they are unique to pediatric bipolar disorder.

Objective: The consensus cognitive battery developed by the National Institute of Mental Health’s (NIMH’s) Measurement and Treatment Research to Improve Cognition in Schizophrenia (MATRICS) initiative includes 10 independently developed tests that are recommended as the standard battery for clinical trials of cognition-enhancing interventions for schizophrenia. To facilitate interpretation of results from the MATRICS Consensus Cognitive Battery using a common scaling across tests, normative data were obtained from a single representative U.S. community sample with the battery administered as a unit. Method: The MATRICS Consensus Cognitive Battery was administered to 300 individuals from the general community at five sites in differing geographic regions. For each site, recruitment was stratified by age, gender, and education. A scientific survey sampling method was used to help avoid sampling bias. The battery was administered in a standard order to each participant in a single session lasting approximately 60 minutes. Descriptive data were generated, and age, gender, and education effects on performance were examined. Results: Prominent age and education effects were observed across tests. The results for gender differed by measure, suggesting the need for age and gender corrections in clinical trials. The MATRICS Consensus Cognitive Battery components were co-normed, with allowance for demographic corrections. Conclusions: Co-norming a battery such as the MATRICS Consensus Cognitive Battery, comprising tests from independent test developers each with their own set of norms, facilitates valid interpretation of test scores and communication of findings across studies. These normative data will aid in estimating the magnitude of change during clinical trials of cognition-enhancing agents and make it possible to derive more directly interpretable composite scores.