Clinical Cognitive Neuroscience Center

Seoul National University

Schizophrenia and High Risk for Psychosis

조현병 및 정신증 고위험군 연구

Development of modern medicine led to new discoveries confirming that one of the major psychotic disorders, schizophrenia, is not caused by a single factor but by multiple factors. Schizophrenia is a disorder that exhibits various psychotic symptoms caused by genetic trait and environmental factors that result in brain dysfunction. In addition to genetic factors and family history, prenatal infection, complication during labor, and nutrition deficiency can cause problems in brain development and maturation, increasing one’s vulnerability to the onset of schizophrenia. Such environmental factors combined alter the structure and functionality of the brain, triggering the onset of schizophrenia, which happens mostly during one’s 10s to 20s. Most of the time, chronic progression and poor prognosis affect not only the patient and the family but also the society.

Until now, schizophrenia research was focused on psychotic symptoms such as hallucination and delusion, but recently, such symptoms were classified not just as characteristic schizophrenia symptoms but part of broader clinical symptoms that can be identified in schizophrenia patients. In regards to treatment, we need to research the characteristic biomarkers that indicate structural and functional brain abnormalities rather than limit our perspectives in symptomatology, as hallucination and delusion occur when structural and functional brain abnormalities have progressed considerably.

The CCNC lab is currently utilizing various neuroimaging (sMRI, fMRI, DTI, MRS, MEG & PET), neurophysiological (EEG & ERP) methods and neurocogntivive tests covering multifacet cognitive domains to study the mechanisms of schizophrenia. In particular, we are trying to discover the mechanisms of schizophrenia onset and develop early diagnostic methods by researching high-risk groups in their prodromal phase. In the future, the CCNC lab will further our cause and investigate reliable biological markers for predicting onset and treatment response by expanding our study from a narrow analysis of the mechanism of schizophrenia to a more comprehensive research that combines genetics, cognition, and neuroimaging.

 

현대 의학이 발달하면서 정신과의 대표적인 질환인 조현병이 어떠한 단일한 원인에 의해서 발생하는 것이 아니라 다원인에 의한 ‘뇌’의 질환으로 밝혀지고 있습니다. 조현병은 개인의 유전자 특성과 환경적 영향이 상호작용함으로써 뇌에 이상이 발생하여 다양한 정신과적 증상이 나타나는 질환입니다. 조현병의 가족력 등 유전적 요인에 주산기의 감염이나 난산 등 주산기 문제나 영양결핍 등으로 인해 뇌발달이나 성숙에 문제가 있을 경우 조현병 발병에 취약해지게 되고 여러 환경적 요인이 결합하면서 뇌 구조와 기능에 변화가 초래되고 대개 10-20대에 증상이 발병하게 되고, 많은 경우 만성적 경과 및 불량한 예후 등으로 환자와 환자 가족들, 사회에 큰 부담을 주고 있습니다.

현재까지 조현병에 대한 연구는 정신병적 증상이라고 알려진 ‘환청, 망상’ 등에 초점이 맞춰져 있었으나, 최근 들어 이러한 증상들이 조현병의 특이 증상이 아니며 조현병에서 확인된 광범위한 임상 증상 중 일부분임을 알게 되었습니다. 조현병의 치료 측면에서 볼 때, ‘환청, 망상’ 등의 증상이 나타난 시점은 이미 뇌 구조와 기능 이상이 상당히 진행한 상태이므로, 조현병을 조기 진단하고 치료하기 위해서는 증상 차원이 아닌 뇌구조의 기능과 이상을 반영하는 특이적인 생물학적 표지자 차원의 연구가 진행되어야 할 필요가 있습니다.

우리 연구실에서는 신경영상학(sMRI, fMRI, DTI, MRS, MEG & PET) 및 신경생리학(EEG & ERP) 방법과 다양한 신경인지기능 검사를 사용하여 조현병의 메커니즘을 연구하고 있습니다. 특히 조현병 전구기에 있는 고위험군에 대한 연구를 통해 조현병의 발병 기전 및 조기 진단 기술을 개발하고자 노력하고 있습니다. 향후에는 한 가지 방법을 통한 국소적 기전 연구에서 유전자, 인지, 뇌 영상 등을 통합하는 연구로 나아가 조현병의 발병 예측인자와 치료 반응 인자 등의 생물학적 표지자를 규명하려고 합니다.

 

Major Studies/ 주요 연구

 

The above study used magnetoencephalography (MEG) to analyze MMNm event-related potential component elicited during passive oddball task in ultra-high risk (UHR) for psychosis and normal control groups. The UHR group showed smaller right MMNm diploe moment than those of the control group suggesting deficits in the early stage of auditory processing before the onset of psychosis.

위 연구는 정신증 고위험군과 정상 대조군의 전주의적 청각 처리과정 중 생성된 MMNm 사건관련전위 요소를 분석하였다. 정상군에 비해 고위험군이 현저히 작은 MMNm 을 보였고, 이는 정신증 고위험군 단계에서 전주의적 청각 처리 과정의 이상이 있음을 시사한다 (Shin et al., Biol Psychiatry, 2009)

 

 

 

In the above study, clinical high risk (CHR) nonremitters showed reduced MMN amplitudes at baseline compared to CHR remitters and healthy control subjects. These results suggest that MMN is a putative predictor of prognosis regardless of the transition to psychotic disorder in subjects at CHR for psychosis.

위 연구에서는 임상적 고위험군 증상 지속군이 임상적 고위험군 증상 관해군이나 정상군에 비해서 MMN 사건관련전위 요소의 진폭이 감소되어 있음을 확인했다. 이 결과는 불일치 음전위가 조현병 발병과 관계없이 임상적 고위험군의 예후를 예측할 수 있는 인자임을 제시한다 (Kim et al., Schizophr Bull, 2018).

 

 

The above study measured cortical thickness of Ultra-high risk (UHR) for psychosis group and found that UHR group show cortical thinning in regions that correspond to the structural abnormalities found in schizophrenia, which may reflect functional decline at prodromal stage of schizophrenia.

위 연구는 정신증 고위험군에서의 대뇌피질두께를 비교 분석하여 고위험구에서 특정 뇌 영역에서 피질두께가 감소하였으며 특히 조현병에서 감소가 더 심하다는 것을 밝혔고, 이는 피질두께의 감소가 고위험군에서 이미 시작되어 진행되고 있음을 시사한다 (Jung et al., Schizophr Bull, 2011).

 

 

The above study investigated the neural activation in response to biological motion stimuli in individuals with schizotypal personality disorder (SPD), which has similar biological and clinical characteristics to schizophrenia, suggesting for the first time that peculiar behaviors and thoughts of individuals with SPD are related to abnormalities in the reward network.

위 연구는 조현병과 생물학적, 임상적으로 유사한 특징을 보이는 조현형 성격장애 군에서 생물학적 운동 지각에 대한 뇌의 반응을 연구하여 조현형 성격장애의 특이한 행동 및 사고가 보상회로의 이상이라는 가능성을 처음으로 제시하였다 (Hur et al., JAMA psychiatry, 2016).

 

 

The above study is the first study to show that thalamo-cortical white matter connectivity is disrupted in clinical high risk for psychosis and first-episode psychosis patients, suggesting that thalamo-cortical white matter connectivity disruption is the core psychopathology in the onset and course of schizophrenia.

위 연구는 시상-피질의 백질 연결성이 임상적 고위험군과 초발 정신증 환자에서 손상되어 있음을 최초로 연구하여 시상-피질 연결성의 손상이 조현병 발병 과정의 주요 병태생리일 수 있음을 확인하였다 (Cho et al., Schizophr Bull, 2016).

 

 

This study is the first study to reveal that microstructural complexity of thalamic region which has strong connection to the orbitofrontal cortex was reduced in first-episode psychosis patients using diffusion kurtosis imaging.

이 연구는 확산첨도 영상을 이용해 세계 최초로 초발 정신증 환자에서 안와전두피질과 구조적으로 연결된 시상 영역의 미세구조 복잡도가 감소한다는 점을 밝혔다 (Cho et al., Biol Psychiatry, 2019).