Subcortical Brain Structure Volumes and Cognitive Functioning in VLBW Young Adults

Abstract

Hvert år fødes 15millioner barn prematurt, noe som øker risikoen for nevroutviklingsmessige forstyrrelser. Prematuritet har blitt assosiert med strukturelle hjerneavvik og kognitive forstyrrelser. I denne avhandlingen undersøker vi hvorvidt disse utfallene vedvarer til voksen alder (26 år). Utvalget bestod av 121 unge voksne født med veldig lav fødselsvekt (<1500 g) og 73 terminfødte kontroller fra samme kohort. Data inkluderte strukturelle MR-bilder og full scale intelligence quotient (FSIQ) fra WAIS III. Univariate GLM analyser viste at gruppen med veldig lav kroppsvekt hadde mindre totalt hjernevolum (både med og uten ventrikler) og større tredjeventrikkel og laterale ventrikler. De subkortikale volumene ble analysert med to sett av kovariater: (1) kjønn og alder og (2) kjønn, alder og intrakranielt volum. Analysene med det første settet av kovariater viste at alle de subkortikale strukturene, bortsett fra høyre caudate og venstre pallidum, var mindre i gruppen med veldig lav kroppsvekt. Med det andre settet av kovariater var cerebellum hvit substans-volum og thalamus volum i begge hemisfærene, samt venstre hippokampus og nucleus accumbens, mindre i gruppen med veldig lav fødelsvekt. Tredjeventrikkel og de laterale ventriklene var derimot større i denne gruppen. Disse individene hadde også lavere FSIQ enn kontrollgruppen. Innen gruppen med veldig lav kroppsvekt viste analysene at putamen volum i begge hemisfærene, samt volum av venstre hippokampus, nucleus accumbens og inferior lateral ventrikkel, korrelerte med FSIQ. Funnene indikerer at strukturelle hjerneavvik og kognitive forstyrrelser observert hos individer født med veldig lav fødselsvekt vedvarer inn i ung voksen alder. Sett i sammenheng med tidligere funn på det samme utvalget, støtter dette ikke opp under teorien om catch-up growth. Vi foreslår tre årsaksmodeller med varierende kompleksitet, som inkluderer potensielle mediatorer og/eller moderatorer, for å belyse assosiasjonene mellom prematuritet, hjernevolum og IQ. Nøkkelord: Prematur fødsel, veldig lav kroppsvekt, kognitive utfall, IQ, strukturell MRI, subkortikale struktur volum, unge voksne.

15 million infants are born preterm every year, which increases the risk of neurodevelopmental impairment. Preterm birth has been associated with structural brain abnormalities and cognitive impairments. In the current thesis we examined whether these outcomes persist into adulthood (age 26). The current sample consisted of 121 very low birth weight (VLBW) (<1500 g) young adults and 73 coetaneous controls, and data included structural MR images and full scale intelligence quotient (FSIQ) obtained from WAIS III. Univariate GLM analyses showed that the VLBW group had smaller whole brain volume (WBV) (both including and excluding the ventricles) and enlarged 3rd- and lateral ventricle volumes. Subcortical volume differences were analyzed with two covariate sets: (1) sex and age, and (2) sex, age and ICV. Analyses with the first covariate set showed that all the subcortical brain structures except for the right caudate and the left pallidum were smaller in the VLBW group. With the second covariate set, cerebellum white matter and thalamus volumes in both hemispheres, the left hippocampus, and left accumbens area volumes were smaller in the VLBW group, and 3rd- and lateral ventricles were enlarged. The VLBW subjects had lower FSIQ than controls. Within the VLBW group we found that the putamen volumes in both hemispheres, left hippocampus-, left accumbens area-, and left inferior lateral ventricle volumes were correlated with FSIQ. Altogether, these findings suggest that the brain abnormalities and cognitive impairments observed in VLBW individuals persist into young adulthood. In combination with previous findings on the current sample, this does not support the theory of catch-up growth. Three models of varying complexity, including possible mediators and/or moderators, are proposed for the associations between prematurity, brain volumes, and IQ. Keywords: Preterm birth, very low birth weight, cognitive outcome, IQ, structural MRI, subcortical brain structure volumes, young adults