Execution of higher cortical functions requires inhibitory control to restrain habitual responses and meet changing task demands. We used functional magnetic resonance imaging to show the neural correlates of response inhibition during a stop-signal task. The task has a frequent "go" stimulus to set up a pre-potent response tendency and a less frequent "stop" signal for subjects to withhold their response. We contrasted brain activation between successful and failed inhibition for individual subjects and compared groups of subjects with short and long stop-signal reaction times. The two groups of subjects did not differ in their inhibition failure rates or the extent of signal monitoring, error monitoring, or task-associated frustration ratings. The results showed that short stop-signal reaction time or more efficient response inhibition was associated with greater activation in the superior medial and precentral frontal cortices. Moreover, activation of these inhibitory motor areas correlated negatively with stop-signal reaction time. These brain regions may represent the neural substrata of response inhibition independent of other cognitive and affective functions.

Background: Cocaine dependence is associated with high rates of relapse.Stress and drug cue exposure are known to increase cocaine craving and stress arousal, but the association between these responses and cocaine relapse has not been previously studied.Objective: To examine whether stress-induced and drug cue-induced cocaine craving and hypothalamic-pituitaryadrenal axis responses evoked in the laboratory are associated with subsequent cocaine relapse.Design: Prospective study design assessing cocaine relapse and drug use during a 90-day follow-up period after discharge from inpatient treatment and research.Data were analyzed by Cox proportional hazards regression and multiple regression.Setting: Inpatient treatment and research unit in a community mental health center.Patients: Forty-nine treatment-seeking cocainedependent individuals.Main Outcome Measures: Time to cocaine relapse, number of days of cocaine use, and amount of cocaine used per occasion in the follow-up phase.

An individual's ability to deal with stress and anxiety — risk factors for many diseases — varies widely across human populations and the factors contributing to emotional resilience are complex. A study led by researchers at the National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism now points to inherited variations in the expression of the natural anxiolytic peptide neuropeptide Y in the brain as a factor in determining why some people can withstand stress better than others. Across human populations, individual ability to deal with stress and anxiety spans a wide range. The causes of emotional resilience are complex; this paper shows the contribution of genetic variance in expression of neuropeptide Y (NPY), an anxiolytic peptide released in emotion-related neural circuitry. Genetic variants were predictive of not only NPY levels, but also fMRI and PET activation in response to emotional stimuli and pain-induced stress. Understanding inter-individual differences in stress response requires the explanation of genetic influences at multiple phenotypic levels, including complex behaviours and the metabolic responses of brain regions to emotional stimuli. Neuropeptide Y (NPY) is anxiolytic1,2 and its release is induced by stress3. NPY is abundantly expressed in regions of the limbic system that are implicated in arousal and in the assignment of emotional valences to stimuli and memories4,5,6. Here we show that haplotype-driven NPY expression predicts brain responses to emotional and stress challenges and also inversely correlates with trait anxiety. NPY haplotypes predicted levels of NPY messenger RNA in post-mortem brain and lymphoblasts, and levels of plasma NPY. Lower haplotype-driven NPY expression predicted higher emotion-induced activation of the amygdala, as well as diminished resiliency as assessed by pain/stress-induced activations of endogenous opioid neurotransmission in various brain regions. A single nucleotide polymorphism (SNP rs16147) located in the promoter region alters NPY expression in vitro and seems to account for more than half of the variation in expression in vivo. These convergent findings are consistent with the function of NPY as an anxiolytic peptide and help to explain inter-individual variation in resiliency to stress, a risk factor for many diseases.

Chronic alcohol abuse is associated with changes in stress and reward pathways that could alter vulnerability to emotional stress and alcohol craving. This study examines whether chronic alcohol abuse is associated with altered stress and alcohol craving responses. Treatment-engaged, 28-day abstinent alcohol-dependent individuals (ADs; 6F/22M), and social drinkers (SDs; 10F/18M) were exposed to a brief guided imagery of a personalized stressful, alcohol-related and neutral-relaxing situation, one imagery condition per session, presented in random order across 3 days. Alcohol craving, anxiety and emotion ratings, behavioral distress responses, heart rate, blood pressure, and salivary cortisol measures were assessed. Alcohol patients showed significantly elevated basal heart rate and salivary cortisol levels. Stress and alcohol cue exposure each produced a significantly enhanced and persistent craving state in alcohol patients that was marked by increased anxiety, negative emotion, systolic blood pressure responses, and, in the case of alcohol cue, behavioral distress responses, as compared to SDs. Blunted stress-induced cortisol responses were observed in the AD compared to the SD group. These data are the first to document that stress and cue exposure induce a persistent negative emotion-related alcohol craving state in abstinent alcoholics accompanied by dysregulated HPA and physiological arousal responses. As laboratory models of stress and negative mood-induced alcohol craving are predictive of relapse outcomes, one implication of the current data is that treatments targeting decreases in stress and alcohol cue-induced craving and regulation of stress responses could be of benefit in improving alcohol relapse outcomes.

Prior research has shown that cocaine dependence is associated with dysfunction of brain systems involved in emotions and motivational states.To examine whether difficulties in emotion regulation are associated with early cocaine abstinence using the recently validated Difficulties in Emotion Regulation Scale (DERS).Recently abstinent treatment-seeking cocaine patients (n=60) completed the DERS during their first week of inpatient treatment and at discharge (3-4 weeks later), and scores were compared with community controls (n=50).Compared with controls, cocaine-dependent individuals reported difficulties relating to understanding emotions, managing emotions and impulse control in the first week of abstinence. With continued abstinence, cocaine-dependent individuals showed continued difficulties only in impulse control.Cocaine-dependent individuals report emotion regulation difficulties, particularly during early abstinence. Additionally, protracted distress-related impulse control problems suggest potential relapse vulnerability.

Importance

Increases in fructose consumption have paralleled the increasing prevalence of obesity, and high-fructose diets are thought to promote weight gain and insulin resistance. Fructose ingestion produces smaller increases in circulating satiety hormones compared with glucose ingestion, and central administration of fructose provokes feeding in rodents, whereas centrally administered glucose promotes satiety.

Objective

To study neurophysiological factors that might underlie associations between fructose consumption and weight gain.

Design, Setting, and Participants

Twenty healthy adult volunteers underwent 2 magnetic resonance imaging sessions at Yale University in conjunction with fructose or glucose drink ingestion in a blinded, random-order, crossover design.

Main Outcome Measures

Relative changes in hypothalamic regional cerebral blood flow (CBF) after glucose or fructose ingestion. Secondary outcomes included whole-brain analyses to explore regional CBF changes, functional connectivity analysis to investigate correlations between the hypothalamus and other brain region responses, and hormone responses to fructose and glucose ingestion.

Results

There was a significantly greater reduction in hypothalamic CBF after glucose vs fructose ingestion (−5.45 vs 2.84 mL/g per minute, respectively; mean difference, 8.3 mL/g per minute [95% CI of mean difference, 1.87-14.70]; P = .01). Glucose ingestion (compared with baseline) increased functional connectivity between the hypothalamus and the thalamus and striatum. Fructose increased connectivity between the hypothalamus and thalamus but not the striatum. Regional CBF within the hypothalamus, thalamus, insula, anterior cingulate, and striatum (appetite and reward regions) was reduced after glucose ingestion compared with baseline (P < .05 significance threshold, family-wise error [FWE] whole-brain corrected). In contrast, fructose reduced regional CBF in the thalamus, hippocampus, posterior cingulate cortex, fusiform, and visual cortex (P < .05 significance threshold, FWE whole-brain corrected). In whole-brain voxel-level analyses, there were no significant differences between direct comparisons of fructose vs glucose sessions following correction for multiple comparisons. Fructose vs glucose ingestion resulted in lower peak levels of serum glucose (mean difference, 41.0 mg/dL [95% CI, 27.7-54.5]; P < .001), insulin (mean difference, 49.6 μU/mL [95% CI, 38.2-61.1]; P < .001), and glucagon-like polypeptide 1 (mean difference, 2.1 pmol/L [95% CI, 0.9-3.2]; P = .01).

Conclusion and Relevance

In a series of exploratory analyses, consumption of fructose compared with glucose resulted in a distinct pattern of regional CBF and a smaller increase in systemic glucose, insulin, and glucagon-like polypeptide 1 levels.

Context: Alcoholism is a chronic, relapsing illness in which stress and alcohol cues contribute significantly to relapse risk.Dysregulation of the hypothalamic-pituitaryadrenal (HPA) axis, increased anxiety, and high alcohol craving have been documented during early alcohol recovery, but their influence on relapse risk has not been well studied.Objectives: To investigate these responses in treatmentengaged, 1-month-abstinent, recovering alcoholdependent patients relative to matched controls (study 1) and to assess whether HPA axis function, anxiety, and craving responses are predictive of subsequent alcohol relapse and treatment outcome (study 2).Design: Experimental exposure to stress, alcohol cues, and neutral, relaxing context to provoke alcohol craving, anxiety, and HPA axis responses (corticotropin and cortisol levels and cortisol to corticotropin ratio) and a prospective 90-day follow-up outcome design to assess alcohol relapse and aftercare treatment outcomes.Setting: Inpatient treatment in a community mental health center and hospital-based research unit.Participants: Treatment-engaged alcohol-dependent individuals and healthy controls.Main Outcome Measures: Time to alcohol relapse and to heavy drinking relapse.Results: Significant HPA axis dysregulation, marked by higher basal corticotropin level and lack of stress-and cue-induced corticotropin and cortisol responses, higher anxiety, and greater stress-and cue-induced alcohol craving, was seen in the alcohol-dependent patients vs the control group.Stress-and cue-induced anxiety and stressinduced alcohol craving were associated with fewer days in aftercare alcohol treatment.High provoked alcohol craving to both stress and to cues and greater neutral, relaxed-state cortisol to corticotropin ratio (adrenal sensitivity) were each predictive of shorter time to alcohol relapse.Conclusions: These results identify a significant effect of high adrenal sensitivity, anxiety, and increased stressand cue-induced alcohol craving on subsequent alcohol relapse and treatment outcomes.Findings suggest that new treatments that decrease adrenal sensitivity, stressand cue-induced alcohol craving, and anxiety could be beneficial in improving alcohol relapse outcomes.

Background Cumulative adversity and stress are associated with risk of psychiatric disorders. While basic science studies show repeated and chronic stress effects on prefrontal and limbic neurons, human studies examining cumulative stress and effects on brain morphology are rare. Thus, we assessed whether cumulative adversity is associated with differences in gray matter volume, particularly in regions regulating emotion, self-control, and top-down processing in a community sample. Methods One hundred three healthy community participants, aged 18 to 48 and 68% male, completed interview assessment of cumulative adversity and a structural magnetic resonance imaging protocol. Whole-brain voxel-based-morphometry analysis was performed adjusting for age, gender, and total intracranial volume. Results Cumulative adversity was associated with smaller volume in medial prefrontal cortex (PFC), insular cortex, and subgenual anterior cingulate regions (familywise error corrected, p < .001). Recent stressful life events were associated with smaller volume in two clusters: the medial PFC and the right insula. Life trauma was associated with smaller volume in the medial PFC, anterior cingulate, and subgenual regions. The interaction of greater subjective chronic stress and greater cumulative life events was associated with smaller volume in the orbitofrontal cortex, insula, and anterior and subgenual cingulate regions. Conclusions Current results demonstrate that increasing cumulative exposure to adverse life events is associated with smaller gray matter volume in key prefrontal and limbic regions involved in stress, emotion and reward regulation, and impulse control. These differences found in community participants may serve to mediate vulnerability to depression, addiction, and other stress-related psychopathology. Cumulative adversity and stress are associated with risk of psychiatric disorders. While basic science studies show repeated and chronic stress effects on prefrontal and limbic neurons, human studies examining cumulative stress and effects on brain morphology are rare. Thus, we assessed whether cumulative adversity is associated with differences in gray matter volume, particularly in regions regulating emotion, self-control, and top-down processing in a community sample. One hundred three healthy community participants, aged 18 to 48 and 68% male, completed interview assessment of cumulative adversity and a structural magnetic resonance imaging protocol. Whole-brain voxel-based-morphometry analysis was performed adjusting for age, gender, and total intracranial volume. Cumulative adversity was associated with smaller volume in medial prefrontal cortex (PFC), insular cortex, and subgenual anterior cingulate regions (familywise error corrected, p < .001). Recent stressful life events were associated with smaller volume in two clusters: the medial PFC and the right insula. Life trauma was associated with smaller volume in the medial PFC, anterior cingulate, and subgenual regions. The interaction of greater subjective chronic stress and greater cumulative life events was associated with smaller volume in the orbitofrontal cortex, insula, and anterior and subgenual cingulate regions. Current results demonstrate that increasing cumulative exposure to adverse life events is associated with smaller gray matter volume in key prefrontal and limbic regions involved in stress, emotion and reward regulation, and impulse control. These differences found in community participants may serve to mediate vulnerability to depression, addiction, and other stress-related psychopathology.