Schizophrenia and abnormal brain network hubs

Dialogues Clin Neurosci. 2013 Sep;15(3):339-49. doi: 10.31887/DCNS.2013.15.3/mrubinov.

Abstract

Schizophrenia is a heterogeneous psychiatric disorder of unknown cause or characteristic pathology. Clinical neuroscientists increasingly postulate that schizophrenia is a disorder of brain network organization. In this article we discuss the conceptual framework of this dysconnection hypothesis, describe the predominant methodological paradigm for testing this hypothesis, and review recent evidence for disruption of central/hub brain regions, as a promising example of this hypothesis. We summarize studies of brain hubs in large-scale structural and functional brain networks and find strong evidence for network abnormalities of prefrontal hubs, and moderate evidence for network abnormalities of limbic, temporal, and parietal hubs. Future studies are needed to differentiate network dysfunction from previously observed gray- and white-matter abnormalities of these hubs, and to link endogenous network dysfunction phenotypes with perceptual, behavioral, and cognitive clinical phenotypes of schizophrenia.

La esquizofrenia es un trastorno psiquiátrico heterogéneo de causa o patología específica desconocidas. Los neurocientíficos clínicos postulan cada vez más que la esquizofrenia es un trastorno de la organización de la red cerebral. En este artículo se presenta el marco conceptual de la hipótesis de la desconexión, se describe el paradigma metodológico predominante para probar esta hipótesis y se revisa la evidencia reciente de una alteración de las regiones cerebrales centrales/concentradoras, como un ejemplo prometedor de esta hipótesis. Se resumen los estudios de los concentradores cerebrales en las redes cerebrales estructurales y funcionales a gran escala y se encuentra una fuerte evidencia para las alteraciones de la red de concentradores prefrontales y evidencias menores para las alteraciones de la red de concentradores límbicos, temporales y parietales. Se requiere de futuros estudios para diferenciar la disfunción de la red de las alteraciones observadas previamente en la sustancia gris y blanca de estos concentradores y relacionar fenotipos endógenos de disfunción de la red con fenotipos clínicos de perception, comportamiento y cognición en la esquizofrenia.

La schizophrénie est un trouble psychiatrique hétérogène sans cause connue ni anatomo-pathologie caractéristique. Les neurosciences cliniques suggèrent de plus en plus que la schizophrénie est un trouble de l'organisation des réseaux cérébraux. Nous analysons dans cet article le cadre conceptuel de I'hypothèse de cette déconnexion, nous décrivons le modèle méthodologique prédominant pour vérifier cette hypothèse et nous étudions les preuves récentes d'une perturbation des régions centrales du cerveau comme exemple prometteur de cette hypothèse. Nous résumons les études sur les centres cérébraux des réseaux cérébraux anatomiques et fonctionnels à grande échelle. Les preuves d'anomalies de réseaux des centres préfrontaux sont solides ; elles le sont modérément pour les anomalies des réseaux des centres limbiques, temporaux et pariétaux. D'autres études seront nécessaires pour différencier les troubles des réseaux des anomalies déjà connues des substances grise ou blanche de ces centres, et pour établir des correspondances entre les dysfonctions endogènes des réseaux et les phénotypes cliniques cognitifs, comportementaux et perceptuels de la schizophrénie.

Keywords: connectome; hub; network; neuroimaging; schizophrenia.

Publication types

  • Research Support, Non-U.S. Gov't
  • Review

MeSH terms

  • Animals
  • Brain / pathology*
  • Brain / physiopathology*
  • Humans
  • Magnetic Resonance Imaging / methods
  • Nerve Net / pathology*
  • Nerve Net / physiopathology*
  • Schizophrenia / diagnosis*
  • Schizophrenia / physiopathology*