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.

Resting-state fMRI (RS-fMRI) has become a useful tool to investigate the connectivity structure of mental health disorders. In the case of major depressive disorder (MDD), recent studies regarding the RS-fMRI have found abnormal connectivity in several regions of the brain, particularly in the default mode network (DMN). Thus, the relevance of the DMN to self-referential thoughts and ruminations has made the use of the resting-state approach particularly important for MDD. The majority of such research has relied on the grand averaged functional connectivity measures based on the temporal correlations between the BOLD time series of various brain regions. We, in our study, investigated the variations in the functional connectivity over time at global and local level using RS-fMRI BOLD time series of 27 MDD patients and 27 healthy control subjects. We found that global synchronization and temporal stability were significantly increased in the MDD patients. Furthermore, the participants with MDD showed significantly increased overall average (static) functional connectivity (sFC) but decreased variability of functional connectivity (vFC) within specific networks. Static FC increased to predominance among the regions pertaining to the default mode network (DMN), while the decreased variability of FC was observed in the connections between the DMN and the frontoparietal network. Hum Brain Mapp 37:2918-2930, 2016. © 2016 Wiley Periodicals, Inc.

It remains unexplored in the field of fear memory whether functional neuronal connectivity between two brain areas is necessary for one sex but not the other. Here, we show that chemogenetic silencing of centromedial (CeM)– Tac2 fibers in the lateral posterior BNST (BNSTpl) decreased fear memory consolidation in male mice but not females. Optogenetic excitation of CeM- Tac2 fibers in the BNSTpl exhibited enhanced inhibitory postsynaptic currents in males compared to females. In vivo calcium imaging analysis revealed a sex-dimorphic fear memory engram in the BNSTpl. Furthermore, in humans, the single-nucleotide polymorphism (SNP) in the Tac2 receptor (rs2765) ( TAC3R ) decreased CeM-BNST connectivity in a fear task, impaired fear memory consolidation, and increased the expression of the TAC3R mRNA in AA-carrier men but not in women. These sex differences in critical neuronal circuits underlying fear memory formation may be relevant to human neuropsychiatric disorders with fear memory alterations such as posttraumatic stress disorder.

Inter-individual variability in neurobiological and clinical characteristics in mental illness is often overlooked by classical group-mean case-control studies. Studies using normative modelling to infer person-specific deviations of grey matter volume have indicated that group means are not representative of most individuals. The extent to which this variability is present in white matter morphometry, which is integral to brain function, remains unclear.

Background In patients with treatment resistant depression (TRD), the ESCAPE-TRD study showed esketamine nasal spray was superior to quetiapine extended release. Aims To determine the robustness of the ESCAPE-TRD results and confirm the superiority of esketamine nasal spray over quetiapine extended release. Method ESCAPE-TRD was a randomised, open-label, rater-blinded, active-controlled phase IIIb trial. Patients had TRD (i.e. non-response to two or more antidepressive treatments within a major depressive episode). Patients were randomised 1:1 to flexibly dosed esketamine nasal spray or quetiapine extended release, while continuing an ongoing selective serotonin reuptake inhibitor/serotonin norepinephrine reuptake inhibitor. The primary end-point was achieving a Montgomery–Åsberg Depression Rating Scale score of ≤10 at Week 8, while the key secondary end-point was remaining relapse free through Week 32 after achieving remission at Week 8. Sensitivity analyses were performed on these end-points by varying the definition of remission based on timepoint, threshold and scale. Results Of 676 patients, 336 were randomised to esketamine nasal spray and 340 to quetiapine extended release. All sensitivity analyses on the primary and key secondary end-point favoured esketamine nasal spray over quetiapine extended release, with relative risks ranging from 1.462 to 1.737 and from 1.417 to 1.838, respectively (all p < 0.05). Treatment with esketamine nasal spray shortened time to first and confirmed remission (hazard ratio: 1.711 [95% confidence interval 1.402, 2.087], p < 0.001; 1.658 [1.337, 2.055], p < 0.001). Conclusion Esketamine nasal spray consistently demonstrated significant superiority over quetiapine extended release using all pre-specified definitions for remission and relapse. Sensitivity analyses supported the conclusions of the primary ESCAPE-TRD analysis and demonstrated robustness of the results.