Restructuring the socially anxious brain : Using magnetic resonance imaging to advance our understanding of effective cognitive behaviour therapy for social anxiety disorder

• Social anxiety disorder (SAD) is a common psychiatric disorder associated with considerable suffering. Cognitive behaviour therapy (CBT) has been shown to be effective but a significant proportion does not respond or relapses, stressing the need of augmenting treatment. Using neuroimaging could elucidate the psychological and neurobiological interaction and may help to improve current therapeutics. To address this issue, functional and structural magnetic resonance imaging (MRI) were repeatedly conducted on individuals with SAD randomised to receive CBT or an active control condition. MRI was performed pre-, and post-treatment, as well as at one-year follow-up. Matched healthy controls were also scanned to be able to evaluate disorder-specific neural responsivity and structural morphology. This thesis aimed at answering three major questions. I) Does the brain’s fear circuitry (e.g., the amygdala) change, with regard to neural response and structural morphology, immediately after CBT? II) Are the immediate changes in the brain still present at long-term follow-up? III) Can neural responsivity in the fear circuitry predict long-term treatment outcome at the level of the individual? Thus, different analytic methods were performed. Firstly, multimodal neuroimaging addressed questions on concomitant changes in neural response and grey matter volume. Secondly, two different experimental functional MRI tasks captured both neural response to emotional faces and self-referential criticism. Thirdly, support vector machine learning (SVM) was used to evaluate neural predictors at the level of the individual.Amygdala responsivity to self-referential criticism was found to be elevated in individuals with SAD, as compared to matched healthy controls, and the neural response was attenuated after effective CBT. In individuals with SAD, amygdala grey matter volume was positively correlated with symptoms of anticipatory speech anxiety, and CBT-induced symptom reduction was associated with decreased grey matter volume of the amygdala. Also, CBT-induced reduction of amygdala grey matter volume was evident both at short- and long-term follow-up. In contrast, the amygdala neural response was weakened immediately after treatment, but not at one-year follow-up. In extension to treatment effects on the brain, pre-treatment connectivity between the amygdala and the dorsal anterior cingulate cortex (dACC) was stronger in long-term CBT non-responders, as compared to long-term CBT responders. Importantly, by use of an SVM algorithm, pre-treatment neural response to self-referential criticism in the dACC accurately predicted (>90%) the clinical response to CBT.In conclusion, modifying the amygdala is a likely mechanism of action in CBT, underlying the anxiolytic effects of this treatment, and the brain’s neural activity during self-referential criticism may be an accurate and clinically relevant predictor of the long-term response to CBT. Along these lines, neuroimaging is a vital tool in clinical psychiatry that could potentially improve clinical decision-making based on an individual’s neural characteristics.

• Social ångest är en av de vanligaste psykiska sjukdomarna. Mer än en miljon svenskar bedöms lida av detta. Social ångest leder ofta till svåra konsekvenser för den som drabbas, men även ökade kostnader för samhället har noterats, t ex i form av ökad sjukfrånvaro. Även om många som drabbas inte söker hjälp så finns effektiva behandlingar för social ångest, både farmakologiska och psykologiska behandlingar rekommenderas av Socialstyrelsen. Kognitiv beteendeterapi (KBT) är en evidensbaserad och rekommenderad psykologisk behandling för social ångest. Trots att nuvarande interventioner är effektiva så är det fortfarande en andel individer som inte blir förbättrade. Det finns en stor andel studier som visar att individer med social ångest, i jämförelse med friska individer, karakteriseras av överdriven aktivitet i ett nätverk som har till uppgift att tolka och reagera på hotfull information. Denna aktivitet är lokaliserad i rädslonätverket där området amygdala spelar en central roll. Det finns ett behov att utveckla nuvarande behandlingar och denna avhandling syftar till att öka vår förståelse för en neurobiologisk verkningsmekanism bakom KBT för social ångest.I detta forskningsprojekt har magnetresonanstomografi (MRT) använts för att undersöka personer som lider av social ångest. Upprepade mätningar har genomförts, innan, efter, och vid uppföljning ett år efter ångestlindrande behandling. Utöver detta har individer som inte lider av social ångest undersökts för att förstå hur patienter skiljer sig från friska personer, men också för att undersöka om behandlingen normaliserar patientens hjärna. Under tiden som deltagarna undersöktes med MRT genomfördes två experiment för att ta reda på hur hjärnan reagerar på affektiv information. Deltagarna tittade på bilder med ansikten som uttrycker emotioner, t ex arga och rädda ansiktsuttryck, samt information som innehöll kritiska kommentarer riktade till personen själv eller någon annan, t ex ”ingen tycker om dig” eller ”hon är inkompetent”. Strukturella bilder på deltagarnas hjärnor har också samlats in vid varje mättillfälle. Utöver detta fick alla deltagare instruktioner om att de efter MRT skulle hålla en muntlig presentation inför en publik. Denna uppgift är oftast den värsta tänkbara för individer med social ångest, och syftet med uppgiften var att relatera hjärnans struktur och aktivitet till hur mycket ångest som individerna upplevde inför denna situation.I arbetet med denna avhandling har tre frågor ställts. a) Uppstår strukturella och funktionella förändringar i rädslonätverket direkt efter avslutad KBT (Studie I och II)? b) Är de tidiga förändringarna efter behandlingen även kvarstående ett år senare (Studie III)? c) Kan hjärnans reaktioner i rädslonätverket förutspå vilka individer som kommer att bli förbättrade av en ångestlindrande psykologisk behandling på lång sikt?Resultat från studierna i denna avhandling sammanfattas nedan:Reaktioner till självriktad kritik i amygdala är överdrivna hos individer med social ångest, i jämförelse med friska individerReaktioner i amygdala minskar efter att individerna blivit behandlade med KBT och minskningarna korrelerar till minskade symptom av social ångestDen strukturella volymen av amygdala korrelerar positivt med hur mycket ångest individerna upplever inför en muntlig presentation, och minskningen av dessa symptom korrelerar även med hur mycket volymen av amygdala minskar efter KBTMinskningen av amygdalavolym och den samtidigt minskade reaktiviteten i amygdala till självriktad kritik är korrelerade. Medieringsanalyser antyder att det är den minskade volymen som driver förhållandet mellan minskad reaktivitet och minskad ångest inför att hålla en muntlig presentationDen strukturella minskningen av amygdala ses både direkt efter behandlingens avslut, men även vid uppföljning ett år senare. Hjärnans reaktivitet till självriktad kritik i amygdala minskar direkt efter behandling, men är inte kvarstående vid uppföljning ett år senareKopplingen mellan hjärnans reaktivitet till självriktad kritik i amygdala och dorsala främre cingulum var starkare hos de som inte blev förbättrade (jämfört med de som blev bättre) av en ångestlindrande behandling på lång siktMed hjälp av en stödvektormaskin (en. support vector machine learning) och ett mönster av hjärnaktivitet i dorsala främre cingulum innan behandling påbörjades, predicerades (med 92% träffsäkerhet) vilka individer som ett år senare var fortsatt förbättrade av en effektiv psykologisk behandlingUtifrån dessa observationer är slutsatserna att strukturell och funktionell påverkan på amygdala är en möjlig neurobiologisk mekanism för minskad social ångest efter KBT, samt att reaktivitet i främre cingulum kan ge kliniskt relevant data om vem som kommer att bli förbättrad av en psykologisk behandling. Denna information kan potentiellt vara viktig i framtidens psykiatri för att utveckla existerande behandlingar, men även för att stödja klinikers beslutsfattande huruvida en viss individ bör erbjudas en specifik behandling eller ej.

Subject headings

SAMHÄLLSVETENSKAP  -- Psykologi (hsv//swe)

SOCIAL SCIENCES  -- Psychology (hsv//eng)

SAMHÄLLSVETENSKAP  -- Psykologi -- Tillämpad psykologi (hsv//swe)

SOCIAL SCIENCES  -- Psychology -- Applied Psychology (hsv//eng)

MEDICIN OCH HÄLSOVETENSKAP  -- Hälsovetenskap -- Folkhälsovetenskap, global hälsa, socialmedicin och epidemiologi (hsv//swe)

MEDICAL AND HEALTH SCIENCES  -- Health Sciences -- Public Health, Global Health, Social Medicine and Epidemiology (hsv//eng)

Keyword

Social anxiety disorder (SAD); Cognitive behaviour therapy (CBT); Amygdala; Multimodal neuroimaging; Support vector machine learning (SVM)

Social ångest; Kognitiv beteendeterapi; Hjärnavbildning; Amygdala; Magnetresonanstomografi

Publication and Content Type

vet (subject category)

dok (subject category)