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Anna Rotarska-Jagiela

• In 1911 Eugen Bleuler (Bleuler, 1911) postulated that schizophrenia was a disorder resulting from inability to properly integrate mental processes. Around the same time, Carl Wernicke (Wernicke, 1894) proposed that psychosis might result from disruption of white matter tracts. Both of these statements can be considered early cornerstones of modern connectivity hypotheses developed towards the end of the twentieth century by such researchers as Karl Friston (1998) and Nancy Andreansen (1998). In the current work, the hypothesis that schizophrenia, rather than being a disorder or either anatomical or functional connectivity, is a disorder where both of these processes interact and influence the clinical presentation of patients, is examined. This is achieved through a detailed examination of a sample of chronic schizophrenia patients using a combination of functional and anatomical Magnetic Resonance Imaging techniques. The relationship of these measures to clinical symptoms is also explored. In the first study, anatomical connectivity at the whole-brain level is examined using Diffusion Tensor Imaging. The results of the study contribute to the previous literature on auditory hallucinations in schizophrenia and provide the first direct correlation between increased anatomical connectivity and increased severity of psychotic symptoms. The second study provides a thorough examination of the interhemispheric connectivity. This is achieved through a detailed examination of the corpus callosum using a combination of diffusivity and volumetric values. This is the first study to date where several anatomical methods are used in one sample. The results illustrate the importance of using different techniques to accurately characterize anatomical abnormalities observed in schizophrenia. In addition, contrary to previous research reports, the results of the current study imply that only specific sub-sections of the corpus callosum are affected by anatomical abnormalities. The pattern of these changes may influence clinical presentation of patients. Finally, functional connectivity at the whole-brain level is examined during resting-state using Independent Component Analysis. Similarly to the results of the anatomical examinations, it provides further supporting evidence that the pattern of disturbances observed in the current sample of schizophrenia patients examined herein reflects a combination of hypo- and hyperconnectivity. Moreover, the study further validates resting-state functional Magnetic Resonance Imaging as a reliable tool for examining functional abnormalities in schizophrenia.
• Zu Beginn des 20. Jahrhunderts postulierte Eugen Bleuler (Bleuler, 1911), dass die Symptome der Schizophrenie aus einer Desintegration mentaler Prozesse resultieren. Etwa zur selben Zeit vermutete Carl Wernicke (1894), dass die Ursache psychotischer Störungen in einer Beeinträchtigung der Faserverbindungen der weißen Substanz liegen könnte. Beide Ideen können heute als Vorläufer moderner Diskonnektivitätshypothesen betrachtet werden, die gegen Ende des letzten Jahrhunderts von Karl Friston (1998) und Nancy Andreasen (1998) als Modelle zur Pathogenese der Schizophrenie weiterentwickelt worden sind. In der vorliegenden Arbeit wurde die Hypothese untersucht, dass schizophrene Psychosen auf einer Störung sowohl der strukturellen als auch der funktionellen Konnektivität beruhen und die klinische Symptomatik insbesondere durch die Interaktion dieser beiden Aspekte entscheidend beeinflusst wird. Zu diesem Zweck wurde eine Gruppe schizophrener Patienten mittels funktioneller und anatomischer kernspintopographischer Messungen des Gehirns untersucht. Ein Schwerpunkt der Arbeit lag dabei auf der Untersuchung des Einflusses struktureller und funktioneller Veränderungen des Gehirns auf die klinische Symptomatik. In der ersten Studie wurde die anatomische Konnektivität des Gehirns mittels Diffusion Tensor Imaging (DTI) gemessen. Die Ergebnisse erweitern die bisherigen Erkenntnisse über die Pathogenese akustische Halluzinationen in der Schizophrenie, indem sie zum ersten Mal eine direkte Korrelation zwischen der Stärke struktureller Faserverbindungen und der Ausprägung psychotischer Symptome im Sinne einer Hyperkonnektivität belegen. Die zweite Studie befasst sich mit der genaueren Untersuchung interhemisphärischer Konnektivität. Hierzu wurde eine detaillierte Auswertung volumetrischer und anatomischer DTI-Daten des Corpus callosum vorgenommen. Es handelt sich hierbei um die erste Studie, in der eine Kombination verschiedener Methoden aus dem Bereich der anatomischen Bildgebung des Gehirns innerhalb einer Stichprobe angewandt wurde. Die Ergebnisse veranschaulichen die Notwendigkeit, unterschiedliche bildgebende Methoden gezielt zu kombinieren, um die anatomischen Veränderungen bei der Schizophrenie exakt charakterisieren zu können. Im Gegensatz zu früheren Untersuchungen weisen die Ergebnisse der aktuellen Studie zudem darauf hin, dass nur bestimmte Subregionen des Corpus callosum von anatomischen Veränderungen betroffen sind. Darüber hinaus ließ sich zeigen, dass ein Zusammenhang zwischen dem Muster dieser Veränderungen und der klinischen Symptomkonstellation besteht. In der dritten Studie wurde die funktionelle Konnektivität des Gehirns im Ruhezustand mittels Independent Component Analysis (ICA) untersucht. Ähnlich wie die beiden anatomischen Studien liefert auch diese Untersuchung Hinweise darauf, dass unterschiedliche syndromale Erscheinungsformen der Schizophrenie durch unterschiedliche Ausprägungen regionaler Hypoand Hyperkonnektivität charakterisiert sind.