Objective: Neuroimaging studies show structural alterations of various brain regions in children and adults with attention deficit hyperactivity disorder (ADHD), although nonreplications are frequent. The authors sought to identify cortical characteristics related to ADHD using large-scale studies. Methods: Cortical thickness and surface area (based on the Desikan–Killiany atlas) were compared between case subjects with ADHD (N=2,246) and control subjects (N=1,934) for children, adolescents, and adults separately in ENIGMA-ADHD, a consortium of 36 centers. To assess familial effects on cortical measures, case subjects, unaffected siblings, and control subjects in the NeuroIMAGE study (N=506) were compared. Associations of the attention scale from the Child Behavior Checklist with cortical measures were determined in a pediatric population sample (Generation-R, N=2,707). Results: In the ENIGMA-ADHD sample, lower surface area values were found in children with ADHD, mainly in frontal, cingulate, and temporal regions; the largest significant effect was for total surface area (Cohen’s d=−0.21). Fusiform gyrus and temporal pole cortical thickness was also lower in children with ADHD. Neither surface area nor thickness differences were found in the adolescent or adult groups. Familial effects were seen for surface area in several regions. In an overlapping set of regions, surface area, but not thickness, was associated with attention problems in the Generation-R sample. Conclusions: Subtle differences in cortical surface area are widespread in children but not adolescents and adults with ADHD, confirming involvement of the frontal cortex and highlighting regions deserving further attention. Notably, the alterations behave like endophenotypes in families and are linked to ADHD symptoms in the population, extending evidence that ADHD behaves as a continuous trait in the population. Future longitudinal studies should clarify individual lifespan trajectories that lead to nonsignificant findings in adolescent and adult groups despite the presence of an ADHD diagnosis.

Abstract Age has a major effect on brain volume. However, the normative studies available are constrained by small sample sizes, restricted age coverage and significant methodological variability. These limitations introduce inconsistencies and may obscure or distort the lifespan trajectories of brain morphometry. In response, we capitalised on the resources of the Enhancing Neuroimaging Genetics through Meta-Analysis (ENIGMA) Consortium to examine the age-related morphometric trajectories of the ventricles, the basal ganglia (caudate, putamen, pallidum, and nucleus accumbens), the thalamus, hippocampus and amygdala using magnetic resonance imaging data obtained from 18,605 individuals aged 3-90 years. All subcortical structure volumes were at their maximum early in life; the volume of the basal ganglia showed a gradual monotonic decline thereafter while the volumes of the thalamus, amygdala and the hippocampus remained largely stable (with some degree of decline in thalamus) until the sixth decade of life followed by a steep decline thereafter. The lateral ventricles showed a trajectory of continuous enlargement throughout the lifespan. Significant age-related increase in inter-individual variability was found for the hippocampus and amygdala and the lateral ventricles. These results were robust to potential confounders and could be used to derive risk predictions for the early identification of diverse clinical phenotypes.

ABSTRACT Could nose-to-brain pathways mediate the effects of peptides such as oxytocin (OT) on brain physiology when delivered intranasally? We address this question by contrasting two methods of intranasal administration (a standard nasal spray, and a nebulizer expected to improve OT deposition in nasal areas putatively involved in direct nose-to-brain transport) to intravenous administration in terms of effects on regional cerebral blood flow during two hours post-dosing. We demonstrate that OT-induced decreases in amygdala perfusion, a key hub of the OT central circuitry, are explained entirely by OT increases in systemic circulation following both intranasal and intravenous OT administration. Yet we also provide robust evidence confirming the validity of the intranasal route to target specific brain regions. Our work has important translational implications and demonstrates the need to carefully consider the method of administration in our efforts to engage specific central oxytocinergic targets for the treatment of neuropsychiatric disorders.

ABSTRACT Social incentives (rewards or punishments) motivate human learning and behaviour, and alterations in the brain circuits involved in the processing social incentives have been linked with several neuropsychiatric disorders. However, questions still remain about the exact neural substrates implicated in social incentive processing. Here, we conducted four Anisotropic Effect Size Signed Differential Mapping voxel-based meta-analyses of fMRI studies investigating the neural correlates of the anticipation and receipt of social rewards and punishments using the Social Incentive Delay task. We map the regions involved in each of these four processes in the human brain, identify decreases in the BOLD signal during the anticipation of both social reward and punishment avoidance that were missed in individual studies due to a lack of power, and characterise the effect size and direction of changes in the BOLD signal for each brain area. Our results provide a better understanding of the brain circuitry involved in social incentive processing and can inform hypotheses about potentially disrupted brain areas linked with dysfunctional social incentive processing during disease. Highlights Voxel-based meta-analysis of the neural underpinnings of social incentive processing We map the brain regions involved in the processing of social incentives in humans We identify new regions missed in individual studies as a result of lack of power Our work can inform research on pathological brain processing of social incentives

Abstract Intranasal oxytocin is receiving increasing research attention as a potential treatment for several brain disorders due to promising preclinical results. However, translating these findings to humans has been hampered by remaining uncertainties about its pharmacodynamics and the methods used to probe its effects in the human brain. Using a dose-response design (9, 18 and 36 IU) and a novel administration device, we demonstrate that oxytocin-induced physiological changes in the amygdala at rest, a key-hub of the brain oxytocin system, follow a dose-response curve with maximal effects for lower doses. Yet, the effects of oxytocin vary by amygdala subdivision, highlighting the need to qualify dose-response curves within subregion. We further link physiological changes with the density of the oxytocin receptor gene mRNA across brain regions, strengthening our confidence in intranasal oxytocin as a valid approach to engage central targets. Finally, we demonstrate that intranasal oxytocin does not disrupt cerebrovascular reactivity; the absence of major vascular confounds corroborates the validity of haemodynamic neuroimaging to probe the effects of intranasal oxytocin in the human brain.

Abstract Humans often act in the best interests of others. However, how we learn which actions result in good outcomes for other people and the neurochemical systems that support this ‘prosocial learning’ remain poorly understood. Using computational models of reinforcement learning, functional magnetic resonance imaging and dynamic causal modelling, we examined how different doses of intranasal oxytocin, a neuropeptide linked to social cognition, impact how people learn to benefit others (prosocial learning) and whether this influence could be dissociated from how we learn to benefit ourselves (self-oriented learning). We show that a low dose of oxytocin prevented decreases in prosocial performance over time, despite no impact on self-oriented learning. Critically, oxytocin produced dose-dependent changes in the encoding of prediction errors (PE) in the midbrain-subgenual anterior cingulate cortex (sgACC) pathway specifically during prosocial learning. Our findings reveal a new role of oxytocin in prosocial learning by modulating computations of PEs in the midbrain-sgACC pathway.

Abstract Background Single measurements of salivary and plasmatic oxytocin are used as indicators of the physiology of the oxytocin system. However, questions remain about whether they are sufficiently stable to provide valid biomarkers of the physiology of the oxytocin system, and whether salivary oxytocin can accurately index its plasmatic concentrations. Methods Using radioimmunoassay, we measured baseline plasmatic and/or salivary oxytocin from two independent datasets. Dataset A comprised 17 healthy men sampled on four occasions approximately at weekly intervals. We administered exogenous oxytocin intravenously and intranasally in a triple dummy, within-subject, placebo-controlled design and compared baseline levels and the effects of routes of administration. Dataset B comprised baseline plasmatic oxytocin measurements from 20 healthy men sampled on two separate occasions. Additionally, in dataset A, we tested whether salivary oxytocin can predict plasmatic oxytocin at baseline and after intranasal and intravenous oxytocin administration. Results Single measurements of plasmatic and salivary oxytocin showed poor reliability across visits in both datasets. Intranasal administration of exogenous oxytocin increases salivary oxytocin, but intravenous administration of a considerable dose does not produce any changes. Saliva and plasma oxytocin did not correlate at baseline or after administration of exogenous oxytocin. Conclusions Our findings question the use of single measurements of baseline oxytocin concentrations in saliva and plasma as valid biomarkers of the physiology of the oxytocin system in humans. Salivary oxytocin is a weak surrogate for plasmatic oxytocin. The increases in salivary oxytocin observed after intranasal oxytocin most likely reflect unabsorbed peptide and should not be used to predict treatment effects.

For many traits, males show greater variability than females, with possible implications for understanding sex differences in health and disease. Here, the ENIGMA (Enhancing Neuro Imaging Genetics through Meta-Analysis) Consortium presents the largest-ever mega-analysis of sex differences in variability of brain structure, based on international data spanning nine decades of life. Subcortical volumes, cortical surface area and cortical thickness were assessed in MRI data of 16,683 healthy individuals 1-90 years old (47% females). We observed patterns of greater male than female between-subject variance for all brain measures. This pattern was stable across the lifespan for 50% of the subcortical structures, 70% of the regional area measures, and nearly all regions for thickness. Our findings that these sex differences are present in childhood implicate early life genetic or gene-environment interaction mechanisms. The findings highlight the importance of individual differences within the sexes, that may underpin sex-specific vulnerability to disorders.

Objective: Attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD), autism spectrum disorder (ASD), and obsessive-compulsive disorder (OCD) are common neurodevelopmental disorders that frequently co-occur. We aimed to directly compare all three disorders. The ENIGMA consortium is ideally positioned to investigate structural brain alterations across these disorders. Methods: Structural T1-weighted whole-brain MRI of controls (n=5,827) and patients with ADHD (n=2,271), ASD (n=1,777), and OCD (n=2,323) from 151 cohorts worldwide were analyzed using standardized processing protocols. We examined subcortical volume, cortical thickness and surface area differences within a mega-analytical framework, pooling measures extracted from each cohort. Analyses were performed separately for children, adolescents, and adults using linear mixed-effects models adjusting for age, sex and site (and ICV for subcortical and surface area measures). Results: We found no shared alterations among all three disorders, while shared alterations between any two disorders did not survive multiple comparisons correction. Children with ADHD compared to those with OCD had smaller hippocampal volumes, possibly influenced by IQ. Children and adolescents with ADHD also had smaller ICV than controls and those with OCD or ASD. Adults with ASD showed thicker frontal cortices compared to adult controls and other clinical groups. No OCD-specific alterations across different age-groups and surface area alterations among all disorders in childhood and adulthood were observed. Conclusion: Our findings suggest robust but subtle alterations across different age-groups among ADHD, ASD, and OCD. ADHD-specific ICV and hippocampal alterations in children and adolescents, and ASD-specific cortical thickness alterations in the frontal cortex in adults support previous work emphasizing neurodevelopmental alterations in these disorders.

Abstract Delineating age-related cortical trajectories in healthy individuals is critical given the association of cortical thickness with cognition and behaviour. Previous research has shown that deriving robust estimates of age-related brain morphometric changes requires large-scale studies. In response, we conducted a large-scale analysis of cortical thickness in 17,075 individuals aged 3-90 years by pooling data through the Lifespan Working group of the Enhancing Neuroimaging Genetics through Meta-Analysis (ENIGMA) Consortium. We used fractional polynomial (FP) regression to characterize age-related trajectories in cortical thickness, and we computed normalized growth centiles using the parametric Lambda, Mu, and Sigma (LMS) method. Inter-individual variability was estimated using meta-analysis and one-way analysis of variance. Overall, cortical thickness peaked in childhood and had a steep decrease during the first 2-3 decades of life; thereafter, it showed a gradual monotonic decrease which was steeper in men than in women particularly in middle-life. Notable exceptions to this general pattern were entorhinal, temporopolar and anterior cingulate cortices. Inter-individual variability was largest in temporal and frontal regions across the lifespan. Age and its FP combinations explained up to 59% variance in cortical thickness. These results reconcile uncertainties about age-related trajectories of cortical thickness; the centile values provide estimates of normative variance in cortical thickness, and may assist in detecting abnormal deviations in cortical thickness, and associated behavioural, cognitive and clinical outcomes.