Characteristics of white matter structural connectivity in healthy adults with childhood maltreatment

ABSTRACT

Background: Childhood maltreatment (CM) is a common psychological stressor associated with multiple mental disorders. While CM is associated with vulnerability to depression and anxiety, little is known about the specific mechanism underlying this relationship.

Objective: This study aimed to investigate the white matter (WM) of healthy adults with CM and their relationships with depression and anxiety to provide biological evidence for the development of mental disorders in subjects with childhood trauma.

Methods: The CM group included 40 healthy adults with CM. The non-CM group included 40 healthy adults without CM. Diffusion tensor imaging (DTI) data were collected, and tract-based spatial statistics (TBSS) were applied to the whole brain to assess WM differences between the two groups; post-hoc fibre tractography was used to characterise the developmental differences; and mediation analysis was used to assess the relationships among the Child Trauma Questionnaire (CTQ) results, DTI indices, and depression and anxiety scores.

Results: Relative to the non-CM group, the CM group revealed significantly lower fractional anisotropy (FA) in the right posterior corona radiata (PCR-R), right anterior corona radiata (ACR-R), left super corona radiata (SCR-L), anterior thalamic radiation (ATR), and right posterior limb of the internal capsule (PLIC-R). Additionally, shorter fibre bundles passed through the PCR-R, ACR-R, and ATR in the CM group compared with the non-CM group. Besides, the length of the ACR-R mediated the relationship between CM and trait anxiety.

Conclusions: The alteration of white matter microstructure associated with childhood trauma in healthy adults may reflect biomarkers of childhood trauma. Besides, an alteration of WM microstructure in healthy adults with CM mediates the association between CM and trait anxiety, which may represent the vulnerability to developing mental disorders after childhood trauma experiences.

HIGHLIGHTS

• In this paper, we found specific alterations associated with CM in healthy adults, which may mediate the relationship between childhood trauma and trait anxiety in later life.

Antecedentes: El maltrato infantil (MI) es un estresor psicológico común asociado con múltiples trastornos mentales. Si bien el MI está asociado con la vulnerabilidad a la depresión y la ansiedad, se sabe poco sobre el mecanismo específico que subyace a esta relación.

Objetivo: Este estudio tuvo como objetivo investigar la sustancia blanca (SB) de adultos sanos con MI y sus relaciones con la depresión y la ansiedad para proporcionar evidencia biológica del desarrollo de trastornos mentales en sujetos con trauma infantil.

Métodos: El grupo MI incluyó 40 adultos sanos con MI. El grupo NO-MI incluyó a 40 adultos sanos sin MI. Se recopilaron datos de imágenes de tensor de difusión (DTI, por sus siglas en inglés) y se aplicaron estadísticas espaciales basadas en tracto (TBSS, por sus siglas en inglés) a todo el cerebro para evaluar las diferencias de MB entre los dos grupos; se utilizó tractografía de fibra post-hoc para caracterizar las diferencias de desarrollo; y se utilizó un análisis de mediación para evaluar las relaciones entre los resultados del Cuestionario de trauma infantil (CTQ, por sus siglas en inglés), los índices DTI y las puntuaciones de depresión y ansiedad.

Resultados: En relación con el grupo sin MI, el grupo MI reveló una anisotropía fraccional (AF) significativamente menor en la corona radiata posterior derecha (PCR-R, por sus siglas en inglés), la corona radiata anterior derecha (ACR-R, por sus siglas en inglés), la corona radiata izquierda superior (SCR-R-L, por sus siglas en inglés), radiación talámica anterior (ATR, por sus siglas en inglés) y extremidad posterior derecha de la cápsula interna (PLIC-R, por sus siglas en inglés). Además, los grupos de fibra más cortos pasaron por PCR-R, y ACR-R en el grupo MI en comparación con el grupo sin MI. Además, la longitud del ACR-R medió la relación entre MI y rasgos de ansiedad.

Conclusiones: La alteración de la microestructura de la sustancia blanca asociada con trauma infantil en adultos sanos puede reflejar biomarcadores de trauma infantil. Además, una alteración de la microestructura de SB en adultos sanos con MI media la asociación entre MI y ansiedad, lo que puede representar la vulnerabilidad a desarrollar trastornos mentales después de experiencias traumáticas infantiles.

背景：童年期虐待 (CM) 是与多种精神障碍相关的常见心理应激源。 虽然 CM 与抑郁和焦虑易感性有关，人们对这种关系背后的具体机制知之甚少。

目的：本研究旨在考查有 CM 的健康成人的白质 (WM) 及其与抑郁和焦虑的关系，为具有童年期创伤者精神障碍的发展提供生物学证据。

方法：CM 组包括 40 名有 CM 的健康成人。 非 CM 组包括 40 名没有 CM 的健康成年人。 收集弥散张量成像 (DTI) 数据，并在全脑使用基于束的空间统计 (TBSS) ，以评估两组之间的 WM 差异； 使用事后纤维束成像表征发育差异； 使用中介分析评估儿童创伤问卷 (CTQ) 结果、DTI 指数以及抑郁和焦虑评分之间的关系。

结果：相对于非 CM 组，CM 组在右后辐射冠 (PCR-R)、右前辐射冠 (ACR-R)、左超辐射冠 (SCR- L)、前丘脑辐射 (ATR) 和右后肢内囊 (PLIC-R)显著更低。 此外，与非 CM 组相比，CM 组中通过 PCR-R、ACR-R 和 ATR的纤维束更短。 此外，ACR-R的长度中介了CM与特质焦虑之间的关系。

结论：健康成人中童年期创伤相关的白质微观结构改变可能是反映了童年创伤的生物标志物。 此外，有 CM 的健康成人 WM 微观结构的改变中介了 CM 与特质焦虑之间的关联，这可能代表了在童年期创伤经历后发展为精神障碍的易感性。

KEYWORDS:

• Childhood maltreatment
• diffusion tensor imaging
• white matter
• stress
• depression
• anxiety

PALABRAS LLAVE:

• Maltrato infantil
• Imágenes de tensor de difusión
• Sustancia blanca
• Estrés
• depresión
• ansiedad

关键词:

• 童年期虐待
• 扩散张量成像
• 白质
• 压力
• 抑郁
• 焦虑

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Additional information

Funding

This work was supported by National Science and Technology Project for Professional Basic Research [grant number 2015FY111600]; National Natural Science Foundation [grant number 81370034].