Despite decades of research, the pathophysiology of bipolar disorder (BD) is still not well understood. Structural brain differences have been associated with BD, but results from neuroimaging studies have been inconsistent. To address this, we performed the largest study to date of cortical gray matter thickness and surface area measures from brain magnetic resonance imaging scans of 6503 individuals including 1837 unrelated adults with BD and 2582 unrelated healthy controls for group differences while also examining the effects of commonly prescribed medications, age of illness onset, history of psychosis, mood state, age and sex differences on cortical regions. In BD, cortical gray matter was thinner in frontal, temporal and parietal regions of both brain hemispheres. BD had the strongest effects on left pars opercularis (Cohen’s d=−0.293; P=1.71 × 10−21), left fusiform gyrus (d=−0.288; P=8.25 × 10−21) and left rostral middle frontal cortex (d=−0.276; P=2.99 × 10−19). Longer duration of illness (after accounting for age at the time of scanning) was associated with reduced cortical thickness in frontal, medial parietal and occipital regions. We found that several commonly prescribed medications, including lithium, antiepileptic and antipsychotic treatment showed significant associations with cortical thickness and surface area, even after accounting for patients who received multiple medications. We found evidence of reduced cortical surface area associated with a history of psychosis but no associations with mood state at the time of scanning. Our analysis revealed previously undetected associations and provides an extensive analysis of potential confounding variables in neuroimaging studies of BD.

Importance

 Electroconvulsive therapy (ECT) is one of the most effective treatments for severe depression. However, biomarkers that accurately predict a response to ECT remain unidentified. 

Objective

 To investigate whether certain factors identified by structural magnetic resonance imaging (MRI) techniques are able to predict ECT response. 

Design, Setting, and Participants

 In this nonrandomized prospective study, gray matter structure was assessed twice at approximately 6 weeks apart using 3-T MRI and voxel-based morphometry. Patients were recruited through the inpatient service of the Department of Psychiatry, University of Muenster, from March 11, 2010, to March 27, 2015. Two patient groups with acute major depressive disorder were included. One group received an ECT series in addition to antidepressants (n = 24); a comparison sample was treated solely with antidepressants (n = 23). Both groups were compared with a sample of healthy control participants (n = 21). 

Main Outcomes and Measures

 Binary pattern classification was used to predict ECT response by structural MRI that was performed before treatment. In addition, univariate analysis was conducted to predict reduction of the Hamilton Depression Rating Scale score by pretreatment gray matter volumes and to investigate ECT-related structural changes. 

Results

 One participant in the ECT sample was excluded from the analysis, leaving 67 participants (27 men and 40 women; mean [SD] age, 43.7 [10.6] years). The binary pattern classification yielded a successful prediction of ECT response, with accuracy rates of 78.3% (18 of 23 patients in the ECT sample) and sensitivity rates of 100% (13 of 13 who responded to ECT). Furthermore, a support vector regression yielded a significant prediction of relative reduction in the Hamilton Depression Rating Scale score. The principal findings of the univariate model indicated a positive association between pretreatment subgenual cingulate volume and individual ECT response (Montreal Neurological Institute [MNI] coordinates x = 8, y = 21, z = −18;Z score, 4.00;P < .001; peak voxelr = 0.73). Furthermore, the analysis of treatment effects revealed a increase in hippocampal volume in the ECT sample (MNI coordinates x = −28, y = −9, z = −18;Zscore, 7.81;P < .001) that was missing in the medication-only sample. 

Conclusions and Relevance

 A relatively small degree of structural impairment in the subgenual cingulate cortex before therapy seems to be associated with successful treatment with ECT. In the future, neuroimaging techniques could prove to be promising tools for predicting the individual therapeutic effectiveness of ECT.

The structural abnormalities in the brain that accurately differentiate unipolar depression (UD) and bipolar depression (BD) remain unidentified.First, to investigate and compare morphometric changes in UD and BD, and to replicate the findings at 2 independent neuroimaging sites; second, to differentiate UD and BD using multivariate pattern classification techniques.In a 2-center cross-sectional study, structural gray matter data were obtained at 2 independent sites (Pittsburgh, Pennsylvania, and Münster, Germany) using 3-T magnetic resonance imaging. Voxel-based morphometry was used to compare local gray and white matter volumes, and a novel pattern classification approach was used to discriminate between UD and BD, while training the classifier at one imaging site and testing in an independent sample at the other site. The Pittsburgh sample of participants was recruited from the Western Psychiatric Institute and Clinic at the University of Pittsburgh from 2008 to 2012. The Münster sample was recruited from the Department of Psychiatry at the University of Münster from 2010 to 2012. Equally divided between the 2 sites were 58 currently depressed patients with bipolar I disorder, 58 age- and sex-matched unipolar depressed patients, and 58 matched healthy controls.Magnetic resonance imaging was used to detect structural differences between groups. Morphometric analyses were applied using voxel-based morphometry. Pattern classification techniques were used for a multivariate approach.At both sites, individuals with BD showed reduced gray matter volumes in the hippocampal formation and the amygdala relative to individuals with UD (Montreal Neurological Institute coordinates x = -22, y = -1, z = 20; k = 1938 voxels; t = 4.75), whereas individuals with UD showed reduced gray matter volumes in the anterior cingulate gyrus compared with individuals with BD (Montreal Neurological Institute coordinates x = -8, y = 32, z = 3; k = 979 voxels; t = 6.37; all corrected P < .05). Reductions in white matter volume within the cerebellum and hippocampus were found in individuals with BD. Pattern classification yielded up to 79.3% accuracy (P < .001) by differentiating the 2 depressed groups, training and testing the classifier at one site, and up to 69.0% accuracy (P < .001), training the classifier at one imaging site (Pittsburgh) and testing it at the other independent sample (Münster). Medication load did not alter the pattern of results.Individuals with UD and those with BD are differentiated by structural abnormalities in neural regions supporting emotion processing. Neuroimaging and multivariate pattern classification techniques are promising tools to differentiate UD from BD and show promise as future diagnostic aids.

Major depression has been repeatedly associated with amygdala hyper‐responsiveness to negative (but not positive) facial expressions at early, automatic stages of emotion processing using subliminally presented stimuli. However, it is not clear whether this “limbic bias” is a correlate of depression or represents a vulnerability marker preceding the onset of the disease. Because childhood maltreatment is a potent risk factor for the development of major depression in later life, we explored whether childhood maltreatment is associated with amygdalar emotion processing bias in maltreated but healthy subjects. Amygdala responsiveness to subliminally presented sad and happy faces was measured by means of fMRI at 3 T in N = 150 healthy subjects carefully screened for psychiatric disorders. Childhood maltreatment was assessed by the 25‐item childhood trauma questionnaire (CTQ). A strong association of CTQ‐scores with amygdala responsiveness to sad, but not happy facial expressions emerged. This result was further qualified by an interaction of emotional valence and CTQ‐scores and was not confounded by trait anxiety, current depression level, age, gender, intelligence, education level, and more recent stressful life‐events. Childhood maltreatment is apparently associated with detectable changes in amygdala function during early stages of emotion processing which resemble findings described in major depression. Limbic hyper‐responsiveness to negative facial cues could be a consequence of the experience of maltreatment during childhood increasing the risk of depression in later life. Limitation: the present association of limbic bias and maltreatment was demonstrated in the absence of psychopathological abnormalities, thereby limiting strong conclusions. Hum Brain Mapp 34:2899–2909, 2013. © 2012 Wiley Periodicals, Inc.

Reduced sleep duration and sleep deprivation have been associated with cognitive impairment as well as decreased white matter integrity as reported by experimental studies. However, it is largely unknown whether differences in sleep duration and sleep quality might affect microstructural white matter and cognition. Therefore, the present study aims to examine the cross-sectional relationship between sleep duration, sleep quality, and cognitive performance in a naturalistic study design, by focusing on the association with white matter integrity in a large sample of healthy, young adults. To address this, 1,065 participants, taken from the publicly available sample of the Human Connectome Project, underwent diffusion tensor imaging. Moreover, broad cognitive performance measures (NIH Cognition Toolbox) and sleep duration and quality (Pittsburgh Sleep Quality Index) were assessed. The results revealed a significant positive association between sleep duration and overall cognitive performance. Shorter sleep duration significantly correlated with fractional anisotropy (FA) reductions in the left superior longitudinal fasciculus (SLF). In turn, FA in this tract was related to measures of cognitive performance and was shown to significantly mediate the association of sleep duration and cognition. For cognition only, associations shift to a negative association of sleep duration and cognition for participants sleeping more than 8 hr a day. Investigations into subjective sleep quality showed no such associations. The present study showed that real-world differences in sleep duration, but not subjective sleep quality are related to cognitive performance measures and white matter integrity in the SLF in healthy, young adults.

Abstract Alterations in regional subcortical brain volumes have been widely investigated as part of the efforts of an international consortium, ENIGMA, to determine reliable structural brain signatures for Major Depressive Disorder (MDD). Given that subcortical structures are comprised of distinct subfields, we sought to build significantly from prior work to precisely map localized MDD-related differences in subcortical regions using shape analysis. In this meta-analysis of subcortical shape from the ENIGMA-MDD working group, we compared 1,781 patients with MDD and 2,953 healthy controls (CTL) on individual measures of shape metrics (thickness and surface area) on the surface of seven bilateral subcortical structures: nucleus accumbens, amygdala, caudate, hippocampus, pallidum, putamen, and thalamus. Harmonized data processing and statistical analyses were conducted locally at each site, and findings were aggregated by meta-analysis. Relative to CTL, patients with MDD had lower surface area in the subiculum of the hippocampus, the basolateral amygdala, and the nucleus accumbens shell. Relative to CTL, patients with adolescent-onset MDD (≤ 21 years) had lower thickness and surface area of the subiculum of the hippocampus and the basolateral amygdala. Relative to first-episode MDD, recurrent MDD patients had lower thickness and surface area in the CA1 of the hippocampus and the basolateral amygdala. Our results suggest that previously reported MDD-associated volumetric differences may be localized to specific subfields of these structures that have been shown to be sensitive to the effects of stress, with important implications for mapping treatments to patients based on specific neural targets and key clinical features.

We organized 10Kin1day, a pop-up scientific event with the goal to bring together neuroimaging groups from around the world to jointly analyze 10,000+ existing MRI connectivity datasets during a 3-day workshop. In this report, we describe the motivation and principles of 10Kin1day, together with a public release of 8,000+ MRI connectome maps of the human brain.

Abstract We organized 10Kin1day, a pop-up scientific event with the goal to bring together neuroimaging groups from around the world to jointly analyze 10,000+ existing MRI connectivity datasets during a 3-day workshop. In this report, we describe the motivation and principles of 10Kin1day, together with a public release of 8,000+ MRI connectome maps of the human brain.

Introduction As a source of audio-visual stimulation, movies expose people to various emotions. Interestingly, several genres are characterized by negative emotional content. Albeit theoretical approaches exist, little is known about preferences for specific movie genres and the neuronal processing of negative emotions. Methods We investigated associations between movie genre preference and limbic and reward-related brain reactivity to close this gap by employing an fMRI paradigm with negative emotional faces in 257 healthy participants. We compared the functional activity of the amygdala and the nucleus accumbens (NAcc) between individuals with a preference for a particular movie genre and those without such preference. Results and discussion Amygdala activation was relatively higher in individuals with action movie preference ( p TFCE-FWE = 0.013). Comedy genre preference was associated with increased amygdala ( p TFCE-FWE = 0.038) and NAcc activity ( p TFCE-FWE = 0.011). In contrast, crime/thriller preference (amygdala: p TFCE-FWE ≤ 0.010, NAcc: p TFCE-FWE = 0.036), as well as documentary preference, was linked to the decreased amygdala ( p TFCE-FWE = 0.012) and NAcc activity ( p TFCE-FWE = 0.015). The study revealed associations between participants’ genre preferences and brain reactivity to negative affective stimuli. Interestingly, preferences for genres with similar emotion profiles (action, crime/thriller) were associated with oppositely directed neural activity. Potential links between brain reactivity and susceptibility to different movie-related gratifications are discussed.