Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder Symptoms Coincide With Altered Striatal Connectivity

Abstract

Background Cortico-striatal network dysfunction in attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) is generally investigated by comparing functional connectivity of the main striatal sub-regions (i.e., putamen, caudate, and nucleus accumbens) between an ADHD and a control group. However, dimensional analyses based on continuous symptom measures might help to parse the high phenotypic heterogeneity in ADHD. Here, we focus on functional segregation of regions in the striatum and investigate cortico-striatal networks using both categorical and dimensional measures of ADHD. Methods We computed whole-brain functional connectivity for six striatal sub-regions that resulted from a novel functional parcellation technique. We compared functional connectivity maps between adolescents with ADHD (N=169) and healthy controls (N=122), and investigated dimensional ADHD-related measures by relating striatal connectivity to ADHD symptom scores (N=444). Finally, we examined whether altered connectivity of striatal sub-regions related to motor and cognitive performance. Results We observed no case-control differences in functional connectivity patterns of the six striatal networks. In contrast, inattention and hyperactivity/impulsivity symptom scores were associated with increases in functional connectivity in the networks of posterior putamen and ventral caudate. Increased connectivity of posterior putamen with motor cortex and cerebellum was associated with decreased motor performance. Conclusions Our findings support hypotheses of cortico-striatal network dysfunction in ADHD by demonstrating that dimensional symptom measures are associated with changes in functional connectivity. These changes were not detected by categorical ADHD versus control group analyses, highlighting the important contribution of dimensional analyses to investigating the neurobiology of ADHD.

Regional Dysregulation and Aberrant Functional Connectivity in ADHD

“…Using 3.0 Tesla fMRI scanner, and estimating the Korean ADHD Rating Scale, the Wisconsin Card Sorting Test, the 7-and 14-ring drill test with hop jumps, it found that childhood ADHD patients expressed an extended distance-traveled estimate and a decreased-speed on the 14-ring hop jump task whereas on the Wisconsin Card Sorting Test task, ADHD children demonstrated decreased activation within right gyrus brain region with total distance on the 14-ring hop jump task was negatively correlated with the mean β value of Cluster 2 in ADHD children according to the Korean ADHD Rating Scale (Kang et al, 2016) [12]. Despite these indications, using task-based fMRI to assess functional connectivity alterations between key reward processing regions in adolescents and young adults presenting ADHD [13], it appears some manner of 'developmental normalization' occurred or that the reward-processing deficits earlier observed emanated from particular functional connectivity alterations in general task-related networks.…”

Envolvimento do núcleo accumbens e da amígdala na neurobiologia dos transtornos do comportamento disruptivo e do transtorno de déficit de atenção/hiperatividade: um estudo de conectividade funcional de repouso em crianças

“…Os limiares de z foram ajustados para melhor apresentação gráfica dos mapas, lembrando que em todos os voxels 2,5 > z > 2,5. Assim como este estudo, alguns estudos prévios também falharam em encontrar diferenças categóricas na conectividade do NAcc e da amígdala, mas encontraram correlações interessantes entre conectividade e comportamento (64,67,69). Alguns aspectos podem justificar a ausência de resultados positivos para a maioria das nossas análises categóricas.…”

“…Terceiro, ainda devido à estratégia de recrutamento, a amostra deste estudo pode ser mais heterogênea do que a de outros estudos e, consequentemente, o tamanho amostral dos grupos com transtornos pode não ter sido suficiente para a detecção de diferenças de menor magnitude. A estratégia dimensional usada neste e em estudos anteriores (13,64,67,69) contrabalanceia a limitação da heterogeneidade ao avaliar correlatos neurobiológicos dos TCD e do TDAH e possibilita a investigação de correlatos neurais de comportamentos associados aos transtornos e que cruzam as categorias diagnósticas. Quarto, por ser uma amostra selecionada da comunidade, muito poucos participantes estavam fazendo uso de medicações psicotrópicas, logo é improvável que efeitos de uso de medicações por longo prazo influenciaram os resultados.…”

“…O NAcc esteve fortemente conectado a regiões do núcleo (ou core, em inglês) da default network (CCP e CPFam), um subsistema envolvido principalmente com decisões autorelevantes e afetivas (96). A conectividade entre o NAcc e regiões da default network já foi encontrada anteriormente (13,53,65,67) A amígdala também esteve positivamente conectada a regiões da default network.…”

“…Conectividade atípica entre a amígdala e o córtex visual pode estar relacionada a prejuízo da modulação afetiva e do processamento de estímulos visuais no TDAH, interferindo com atenção. Embora contrário ao que foi previsto, este achado corrobora com resultados de um estudo recente que examinou a conectividade funcional de diversas subregiões estriatais, incluindo o NAcc, e também não encontrou diferenças entre TDAH e DT (67). O NAcc é uma região chave do sistema de recompensa, cujos déficits são discutidos como uma disfunção central no TDAH (35,100,101).…”