Brain differences associated with personality traitsa structural and resting-state fmri approach

Resumen

Introducción La Teoría de la Sensibilidad al Refuerzo (TSR; Gray, 1982; Gray & McNaughton, 2000; McNaughton & Corr, 2008) establece un modelo de personalidad basado en tres sistemas neuroconductuales: los Sistemas de Activación (SAC) e Inhibición (SIC) Conductual y el Sistema de Lucha-Huida-Congelamiento (SLHC). La activación de estos sistemas depende de la motivación de la conducta: si el objetivo es la obtención de una recompensa, se activará el SAC (aproximación a estímulos apetitivos); si hay una amenaza presente, el SLHC (evitación de estímulos aversivos); y si existe discrepancia entre la aproximación o evitación de un estímulo, se activará el SIC (resolución de conflictos). Así mismo, estos sistemas tienen una base neurobiológica bien definida. Principalmente, el SAC está formado por el circuito de recompensa cerebral —definido por las vías dopaminérgicas mesocorticolímbicas—, mientras que el SIC y el SLHC forman parte del sistema serotonérgico/noradrenérgico de castigo —incluyendo áreas límbicas como el hipocampo y la amígdala. De modo relevante para el estudio de la personalidad, la reactividad de estos sistemas puede cuantificarse mediante la evaluación de rasgos conductuales estables. Así, la TSR propone al rasgo de Sensibilidad a la Recompensa (SR) como base del SAC, mientras que el rasgo de Sensibilidad al Castigo (SC) sería la base del SIC y SLHC (Corr, 2004; McNaughton & Corr, 2004). Las diferencias individuales en estas variables reflejarían la reactividad de los sistemas mencionados, las cuales, en casos extremos (hiperactividad/hipoactividad del SAC, SIC y SLHC), podrían manifestarse en forma de conductas desadaptativas. Por todo ello, la TSR ha sido ampliamente utilizada en el ámbito de la psicología como marco teórico para estudiar la predisposición a diversos trastornos psicopatológicos (Bijttebier, Beck, Claes, & Vandereycken, 2009; Slobodskaya, 2016). En particular, la hiperactividad del SAC se ha asociado con la impulsividad/desinhibición (uso y abuso de sustancias, trastorno por déficit de atención con hiperactividad, etc.), mientras que su hipoactivación se ha relacionado con el trastorno depresivo mayor. Por su parte, la hiperactivación del SIC/SLHC se vincula a trastornos de ansiedad, aunque en el caso del SLHC se incluyen también aquellos con un componente de miedo, como el trastorno de pánico o las fobias. Por el contrario, la hipoactivación de ambos sistemas se ha asociado con rasgos psicopáticos. No obstante, pese a que la descripción neurobiológica de la TSR fue uno de sus puntos destacados, su fundamentación teórica fue establecida a partir de modelos animales, siendo pocos los estudios que han examinado su correspondencia en humanos. Además, las investigaciones previas realizadas in vivo mediante técnicas de resonancia magnética (RM) se han centrado en el estudio de las diferencias individuales en la actividad del SAC, SIC y SLHC bajo paradigmas de contingencia —por ejemplo, ante la presentación de estímulos apetitivos o aversivos (Kennis, Rademaker, & Geuze, 2013). Solo un número reducido de estudios han investigado la relación entre rasgos cerebrales estables, como el volumen regional y la conectividad funcional (CF) en estado de reposo —es decir, en ausencia de estímulos—, y los rasgos de personalidad derivados de la TSR. Estos estudios han confirmado, mayoritariamente, la relación entre el sistema frontoestriatal y la actividad del SAC, tanto a nivel anatómico (Barrós-Loscertales et al., 2006b; Holmes, Hollinshead, Roffman, Smoller, & Buckner, 2016) como de CF en reposo (Angelides, Gupta, & Vickery, 2017). Del mismo modo, la activación del SIC/SLHC también se ha vinculado a diferencias estructurales en áreas cerebrales relacionadas con el procesamiento de castigos (como la amígdala y el hipocampo; Barrós-Loscertales et al., 2006a; Cherbuin et al., 2008; Holmes et al., 2012; Levita et al., 2014), no habiendo estudios previos que hayan relacionado la actividad de estos sistemas con la CF en estado de reposo. Con todo, la descripción neuroconductual de los sistemas derivados de la TSR en humanos permanece incompleta. Pese a la evidencia existente, el número de estudios es muy limitado, y la heterogeneidad de sus métodos hace que los resultados no puedan ser generalizables. Por ejemplo, a nivel anatómico, los estudios se han llevado a cabo únicamente en hombres (Barrós-Loscertales et al., 2006b, 2006a), en muestras centradas en un rango de edad específico (Cherbuin et al., 2008) o en muestras muy reducidas (Levita et al., 2014). Por otra parte, estudios previos han destacado la influencia de ciertas variables sociodemográficas y metodológicas que podrían afectar a la relación entre rasgos de personalidad y la estructura y función cerebral. A nivel anatómico, el sexo sería una de ellas (Nostro, Müller, Reid, & Eickhoff, 2016), mientras que a nivel de CF en estado de reposo, la condición de los ojos (abiertos/cerrados) también podría afectar a la manifestación de diferencias individuales en personalidad, especialmente en la CF de áreas de castigo como la amígdala y el hipocampo (Jao et al., 2013; Liu, Dong, Zuo, Wang, & Zang, 2013; Wiesmann et al., 2006). Objetivo El objetivo de esta tesis es analizar y describir los correlatos anatómicos (de volumen cerebral) y de CF en estado de reposo asociados a las dimensiones de SR y SC en una muestra amplia de adultos sanos. Adicionalmente, también estudiaremos el efecto del sexo y de la condición de los ojos en reposo (abiertos vs. cerrados) en la relación entre SR y SC y las variables anatómicas y funcionales bajo estudio. Metodología La muestra de participantes seleccionada para los estudios de esta tesis estaba formada por adultos jóvenes sanos. Para la evaluación de las dimensiones de personalidad de la TSR, administramos el cuestionario de Sensibilidad al Castigo y Sensibilidad a la Recompensa (SCSR; Torrubia, Ávila, Moltó, & Caseras, 2001). Todos los datos de neuroimagen fueron obtenidos en el mismo escáner de RM (Siemens Avanto de 1.5-T) a través de una secuencia anatómica T1 MPRAGE y una secuencia funcional T2* EPI en estado de reposo. Los datos fueron preprocesados y analizados utilizando herramientas basadas en el software SPM (del inglés: Statistical Parametric Mapping). En concreto, en el primer estudio utilizamos VBM (del inglés: Voxel-based Morphometry) para analizar los correlatos estructurales asociados a SR y SC; por su parte, en el segundo y tercer estudio utilizamos la herramienta DPABI (del inglés: Data Processing & Analysis for Brain Imaging) para investigar la relación entre SR y SC y la CF en estado de reposo de áreas clave del sistema de recompensa y castigo, respectivamente. Resultados En el primer estudio, los resultados revelaron una correlación negativa entre el volumen de sustancia gris en áreas frontales (córtex prefrontal lateral y medial) y las puntuaciones en SR. También observamos una reducción en el volumen del estriado (núcleo accumbens (NAcc) y caudado) en hombres, siendo además la reducción del NAcc diferencial entre hombres y mujeres. Por otra parte, obtuvimos una correlación positiva entre las puntuaciones en SC y el volumen de sustancia gris de la amígdala. En el segundo estudio, establecimos una asociación entre SR y la CF en estado de reposo entre áreas del circuito de recompensa; en particular, observamos una mayor CF entre el córtex cingulado anterior y el córtex prefrontal ventromedial en participantes con alta SR, así como una mayor CF entre esta última estructura y el área tegmental ventral, las cuales, en conjunto, forman los núcleos principales de la vía dopaminérgica mesocortical. Por último, en el tercer estudio los resultados revelaron un efecto de interacción entre la condición de los ojos en estado de reposo y las puntuaciones en SC en la CF de las áreas de castigo analizadas. En particular, observamos una interacción significativa entre la CF de la amígdala y del hipocampo con el precúneo. Por otra parte, los resultados mostraron una interacción entre la condición de los ojos y SC en la CF de la sustancia gris periacueductal lateral con la amígdala y el hipocampo. Por último, también cabe destacar un efecto de interacción, con las mismas variables, en la conectividad amígdala-hipocampo. Conclusiones En conclusión, los estudios presentados en esta tesis aportan nuevas evidencias que apoyan y extienden el marco teórico de la TSR en humanos. Los resultados hallados establecen una clara relación entre las dimensiones de personalidad de la TSR con rasgos cerebrales estables. Así pues, las diferencias individuales en la actividad del SAC y SIC/SLHC no son únicamente relevantes en contextos de estimulación apetitiva o aversiva, sino también en ausencia de estimulación externa. Referencias Angelides, N. H., Gupta, J., & Vickery, T. J. (2017). Associating resting-state connectivity with trait impulsivity. Social Cognitive and Affective Neuroscience, 12(6), 1001–1008. https://doi.org/10.1093/scan/nsx031 Barrós-Loscertales, A., Meseguer, V., Sanjuán, A., Belloch, V., Parcet, M. A., Torrubia, R., & Avila, C. (2006a). Behavioral Inhibition System activity is associated with increased amygdala and hippocampal gray matter volume: A voxel-based morphometry study. NeuroImage, 33(3), 1011–1015. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2006.07.025 Barrós-Loscertales, A., Meseguer, V., Sanjuán, A., Belloch, V., Parcet, M. A., Torrubia, R., & Avila, C. (2006b). Striatum gray matter reduction in males with an overactive behavioral activation system. The European Journal of Neuroscience, 24(7), 2071–2074. https://doi.org/10.1111/j.1460-9568.2006.05084.x Bijttebier, P., Beck, I., Claes, L., & Vandereycken, W. (2009). Gray’s Reinforcement Sensitivity Theory as a framework for research on personality-psychopathology associations. Clinical Psychology Review, 29(5), 421–430. https://doi.org/10.1016/j.cpr.2009.04.002 Cherbuin, N., Windsor, T. D., Anstey, K. J., Maller, J. J., Meslin, C., & Sachdev, P. S. (2008). Hippocampal volume is positively associated with behavioural inhibition (BIS) in a large community-based sample of mid-life adults: the PATH through life study. Social Cognitive and Affective Neuroscience, 3(3), 262–269. https://doi.org/10.1093/scan/nsn018 Corr, P. J. (2004). Reinforcement sensitivity theory and personality. Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 28(3), 317–332. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2004.01.005 Gray, J. A. (1982). The neuropsychology of anxiety: An enquiry into the functions of the septo-hippocampal system. Oxford: Oxford University Press. Gray, J. A., & McNaughton, N. (2000). The neuropsychology of anxiety: An enquiry into the functions of the septo-hippocampal system (2nd ed.). Oxford: Oxford University Press. Holmes, A. J., Hollinshead, M. O., Roffman, J. L., Smoller, J. W., & Buckner, R. L. (2016). Individual Differences in Cognitive Control Circuit Anatomy Link Sensation Seeking, Impulsivity, and Substance Use. The Journal of Neuroscience, 36(14), 4038–4049. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3206-15.2016 Holmes, A. J., Lee, P. H., Hollinshead, M. O., Bakst, L., Roffman, J. L., Smoller, J. W., & Buckner, R. L. (2012). Individual differences in amygdala-medial prefrontal anatomy link negative affect, impaired social functioning, and polygenic depression risk. The Journal of Neuroscience, 32(50), 18087–18100. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2531-12.2012 Jao, T., Vértes, P. E., Alexander-Bloch, A. F., Tang, I.-N., Yu, Y.-C., Chen, J.-H., & Bullmore, E. T. (2013). Volitional eyes opening perturbs brain dynamics and functional connectivity regardless of light input. NeuroImage, 69, 21–34. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2012.12.007 Kennis, M., Rademaker, A. R., & Geuze, E. (2013). Neural correlates of personality: an integrative review. Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 37(1), 73–95. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2012.10.012 Levita, L., Bois, C., Healey, A., Smyllie, E., Papakonstantinou, E., Hartley, T., & Lever, C. (2014). The Behavioural Inhibition System, anxiety and hippocampal volume in a non-clinical population. Biology of Mood & Anxiety Disorders, 4(1), 4. https://doi.org/10.1186/2045-5380-4-4 Liu, D., Dong, Z., Zuo, X., Wang, J., & Zang, Y. (2013). Eyes-open/eyes-closed dataset sharing for reproducibility evaluation of resting state fMRI data analysis methods. Neuroinformatics, 11(4), 469–476. https://doi.org/10.1007/s12021-013-9187-0 McNaughton, N., & Corr, P. J. (2004). A two-dimensional neuropsychology of defense: fear/anxiety and defensive distance. Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 28(3), 285–305. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2004.03.005 McNaughton, N., & Corr, P. J. (2008). The neuropsychology of fear and anxiety: a foundation for Reinforcement Sensitivity Theory. In P. J. Corr (Ed.), The reinforcement sensitivity theory of personality (pp. 44–94). Cambridge: Cambridge University Press. Nostro, A. D., Müller, V. I., Reid, A. T., & Eickhoff, S. B. (2016). Correlations Between Personality and Brain Structure: A Crucial Role of Gender. Cerebral Cortex, 27(7), 3698–3712. https://doi.org/10.1093/cercor/bhw191 Slobodskaya, H. R. (2016). The contribution of reinforcement sensitivity to the personality-psychopathology hierarchical structure in childhood and adolescence. Journal of Abnormal Psychology, 125(8), 1067–1078. https://doi.org/10.1037/abn0000179 Torrubia, R., Ávila, C., Moltó, J., & Caseras, X. (2001). The Sensitivity to Punishment and Sensitivity to Reward Questionnaire (SPSRQ) as a measure of Gray’s anxiety and impulsivity dimensions. Personality and Individual Differences, 31(6), 837–862. https://doi.org/10.1016/S0191-8869(00)00183-5 Wiesmann, M., Kopietz, R., Albrecht, J., Linn, J., Reime, U., Kara, E., … Stephan, T. (2006). Eye closure in darkness animates olfactory and gustatory cortical areas. NeuroImage, 32(1), 293–300. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2006.03.022