Neurobiological models of obsessive-compulsive disorder (OCD) emphasize disturbances in the function and connectivity of brain corticostriatal networks, or "loops." Although neuroimaging studies of patients have supported this network model of OCD, very few have applied measurements that are sensitive to brain connectivity features.Using resting-state functional magnetic resonance imaging, we tested the hypothesis that OCD is associated with disturbances in the functional connectivity of primarily ventral corticostriatal regions, measured from coherent spontaneous fluctuations in the blood oxygenation level-dependent (BOLD) signal.Case-control cross-sectional study.Hospital referral OCD unit and magnetic resonance imaging facility.A total of 21 patients with OCD (10 men, 11 women) and 21 healthy control subjects matched for age, sex, and estimated intelligence.Voxelwise statistical parametric maps testing the strength of functional connectivity of 4 striatal seed regions of interest (dorsal caudate nucleus, ventral caudate/nucleus accumbens, dorsal putamen, and ventral putamen) with remaining brain areas.For both groups, there was a clear distinction in the pattern of cortical connectivity of dorsal and ventral striatal regions, consistent with the notion of segregated motor, associative, and limbic corticostriatal networks. Between groups, patients with OCD had significantly increased functional connectivity along a ventral corticostriatal axis, implicating the orbitofrontal cortex and surrounding areas. The specific strength of connectivity between the ventral caudate/nucleus accumbens and the anterior orbitofrontal cortex predicted patients' overall symptom severity (r(2) = 0.57; P < .001). Additionally, patients with OCD showed evidence of reduced functional connectivity of the dorsal striatum and lateral prefrontal cortex, and of the ventral striatum with the region of the midbrain ventral tegmental area.This study directly supports the hypothesis that OCD is associated with functional alterations of brain corticostriatal networks. Specifically, our findings emphasize abnormal and heightened functional connectivity of ventrolimbic corticostriatal regions in patients with OCD.

Background

 Recent technical developments have made it feasible to comprehensively assess brain anatomy in psychiatric populations. 

Objective

 To describe the structural brain alterations detected in the magnetic resonance images of a large series of patients with obsessive-compulsive disorder (OCD) using imaging procedures that allow the evaluation of volume changes throughout the brain. 

Design

 Case-control study. 

Setting

 Referral OCD unit in a tertiary hospital. 

Participants

 A consecutive sample of 72 outpatients with OCD and 72 age- and sex-matched control subjects. 

Interventions

 Three-dimensional sequences were obtained in all participants. A statistical parametric mapping approach was used to delineate possible anatomical alterations in the entire brain. To preserve volumetric information, voxel values were modulated by the Jacobian determinants (volume change measurement) derived from spatial normalization. 

Main Outcome Measures

 Voxelwise brain volumes. 

Results

 The brains of patients with OCD showed reduced gray matter volume in the medial frontal gyrus, the medial orbitofrontal cortex, and the left insulo-opercular region. A relative increase in gray matter volume was observed bilaterally in the ventral part of the putamen and in the anterior cerebellum. All these brain alterations were abnormally correlated in patients with OCD, and age statistically significantly contributed to the relative enlargement observed in the striatal areas. Disease severity, the nature of symptoms, and comorbidities were not related to the changes described. Nevertheless, patients with prominent aggressive obsessions and checking compulsions showed reduced amygdala volume in the right hemisphere. 

Conclusions

 The pattern of anatomical features depicted by this voxelwise approach is consistent with data from functional studies. The reported anatomical maps identified the specific parts of the frontostriatal system that were altered in patients with OCD and detected changes in anatomically connected distant regions. These data further define the structural brain alterations in OCD and may contribute to constraining the prevailing biological models of this psychiatric process.

The notion of a “default mode of brain function” has taken on certain relevance in human neuroimaging studies and in relation to a network of lateral parietal and midline cortical regions that show prominent activity fluctuations during passive imaging states, such as rest. In this study, we perform three fMRI experiments that demonstrate consistency and specialization in the default mode network. Correlated activity fluctuations of default mode network regions are identified during ( i ) eyes-closed spontaneous rest, ( ii ) activation by moral dilemma, and ( iii ) deactivation by Stroop task performance. Across these imaging states, striking uniformity is shown in the basic anatomy of the default mode network, but with both tasks clearly and differentially modulating this activity compared with spontaneous fluctuations of the network at rest. Against rest, moral dilemma is further shown to evoke regionally specific activity increases of hypothesized functional relevance. Mapping spontaneous and task-related brain activity will help to constrain the meaning of the default mode network. These findings are discussed in relation to recent debate on the topic of default modes of brain function.

The effect of persistent symptoms or compensatory processes related to cognitive dysfunction in obsessive-compulsive disorder may contribute to brain structure alterations in OCD, indicating that age is an important factor in evaluating changes in gray and white matter volumes.

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.

The neural mechanisms underlying neurodegenerative disorders in the elderly remain elusive, despite extensive neuroimaging research in recent decades. Amnestic type mild cognitive impairment (aMCI) and late-life major depressive disorder (MDD) are two such conditions characterized by intersecting cognitive and affective symptomatology, and they are at a higher risk for Alzheimer's disease. This study analyzed the neural underpinnings of cognitive and depressive symptoms in a cohort comprising 12 aMCI subjects, 24 late-life MDD patients, and 26 healthy controls (HCs). Participants underwent a detailed neuropsychological assessment and completed a visual attentional oddball task during functional magnetic resonance imaging (fMRI), with evaluations at baseline and at 2-year follow-up. Initial findings showed that aMCI subjects had reduced dACC activation during oddball (target) stimulus detection, a pattern that persisted in longitudinal analyses and correlated with cognitive functioning measures. For HCs, subsequent dACC activation was linked to depression scores. Furthermore, in the affective-cognitive altered groups, later dACC activation correlated with oddball and memory performance. These findings enhance our comprehension of the neurobiological basis of cognitive and depressive disturbances in aging, indicating that dACC activation in response to a visual attentional oddball task could serve as a neural marker for assessing cognitive impairment and depression in conditions predisposing to Alzheimer's disease.

Abstract Cognitive flexibility refers to the ability to adjust to changes in the environment and is essential for adaptive behavior. It can be investigated using laboratory tests such as probabilistic reversal learning (PRL). In individuals with both Cocaine Use Disorder (CUD) and Gambling Disorder (GD), overall impairments in PRL flexibility are observed. However, it is poorly understood whether this impairment depends on the same brain mechanisms in cocaine and gambling addictions. Reinforcement learning (RL) is the process by which rewarding or punishing feedback from the environment is used to adjust behavior, to maximise reward and minimise punishment. Using RL models, a deeper mechanistic explanation of the latent processes underlying cognitive flexibility can be gained. Here, we report results from a re-analysis of PRL data from control participants (n=18) and individuals with either GD (n=18) or CUD (n=20) using a hierarchical Bayesian RL approach. We observed significantly reduced ‘stimulus stickiness’ (i.e., stimulus-bound perseveration) in GD, which may reflect increased exploratory behavior that is insensitive to outcomes. RL parameters were unaffected in CUD. We relate the behavioral findings to their underlying neural substrates through an analysis of task-based fMRI data. We report differences in tracking reward and punishment expected values (EV) in individuals with GD compared to controls, with greater activity during reward EV tracking in the cingulate gyrus and amygdala. In CUD, we observed reduced responses to positive punishment prediction errors (PPE) and increased activity following negative PPEs in the superior frontal gyrus compared to controls. Thus, an RL framework serves to differentiate behavior in a probabilistic learning paradigm in two compulsive disorders, GD and CUD.

Abstract Intro Although it has been suggested that the hippocampus and amygdala (HA) are involved in the neurobiology of obsessive-compulsive disorder (OCD), volumetric findings have been inconsistent. Furthermore, the HA consist of heterogenous anatomic units with specific functions and cytoarchitecture, and little work has been undertaken on the volumetry of these subfields in OCD. Methods T1-weighted images from 381 patients with OCD and 338 healthy controls (HCs) from the OCD Brain Imaging Consortium were segmented to produce twelve hippocampal subfields and nine amygdala subfields using FreeSurfer 6.0. We assessed between-group differences in subfield volume using a mixed-effects model adjusted for age, quadratic effects of age, sex, site, and whole HA volume. Given evidence of confounding effects of clinical characteristics on brain volumes in OCD, we also performed subgroup analyses to examine subfield volume in relation to comorbid anxiety and depression, medication status, and symptom severity. Results Patients with OCD and HCs did not significantly differ in HA subfield volume. However, medicated patients with OCD had significantly smaller hippocampal dentate gyrus ( p FDR =0.042, d =-0.26) and molecular layer ( p FDR =0.042, d=-0.29) and larger lateral ( p FDR =0.049, d =0.23) and basal ( p FDR =0.049, d =0.25) amygdala subfields than HCs. Unmedicated patients had significantly smaller hippocampal CA1 (p FDR =0.016, d=-0.28) than HCs. No association was detected between any subfield volume and OCD severity. Conclusion Differences in HA subfields between OCD and HCs are dependent on medication status, in line with previous work on other brain volumetric alterations in OCD. This emphasizes the importance of considering psychotropic medication in neuroimaging studies of OCD.

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.