Is structural connectivity different in child and adolescent relatives of patients with bipolar disorder? A narrative review according to studies with DTI

Abstract

ABSTRACT: Introduction: Bipolar disorder (BD) has been associated with a decrease in white matter integrity. Diffusion tensor imaging (DTI) studies have enabled these changes to be elucidated with higher quality. Due to BD's high heritability, some studies have been conducted in relatives of BD patients looking at white matter integrity, and have found that structural connectivity may also be affected. This alteration has been proposed as a potential BD biomarker of vulnerability. However, there are few studies in children and adolescents. Objective: To conduct a review of the literature on changes in white matter integrity determined by DTI in high-risk children and adolescents. Results: Brain structural connectivity in the paediatric population is described in studies using DTI. Changes in the myelination process from its evolution within normal neurodevelopment to the findings in fractional anisotropy (FA) in BD patients and their high-risk relatives are also described. Conclusions: Studies show that both BD patients and their at-risk relatives present a decrease in FA in specific brain regions. Studies in children and adolescents with a high risk of BD, indicate a reduced FA in axonal tracts involved in emotional and cognitive functions. Decreased FA can be considered as a vulnerability biomarker for BD.

RESUMEN: Introducción: El trastorno afectivo bipolar (TAB) se ha asociado con una disminución de la integridad de la sustancia blanca. Los estudios con imágenes con tensor de difusión (DTI) han permitido elucidar con una mayor calidad estos cambios. Debido a la gran heredabilidad del TAB, se han realizado estudios en familiares de pacientes con TAB acerca de la integridad de la sustancia blanca, y se ha encontrado que la conectividad estructural también puede estar afectada. Dicha alteración se ha propuesto como un potencial biomarcador de vulnerabilidad a este trastorno. Sin embargo, los estudios en niños y adolescentes son pocos. Objetivo: Revisar la literatura sobre los cambios en la integridad de la sustancia blanca determinados mediante DTI en niños y adolescentes con alto riesgo. Resultados: Se describe la conectividad estructural cerebral en la población pediátrica en estudios que utilizaron DTI. Se describen los cambios en el proceso de mielinización desde su evolución dentro del neurodesarrollo normal hasta los hallazgos en la anisotropía fraccional (AF) en pacientes con TAB y los familiares en alto riesgo. Conclusiones: Los estudios demuestran que tanto pacientes con TAB como sus familiares en riesgo presentan disminución de la AF en regiones cerebrales específicas. Los estudios en niños y adolescentes con riesgo familiar de TAB señalan una AF reducida en tractos axonales implicados en funciones emocionales y cognitivas. La disminución de la AF puede considerarse como un biomarcador de vulnerabilidad al TAB.