ENIGMA and global neuroscience: A decade of large-scale studies of the brain in health and disease across more than 40 countries

This review summarizes the last decade of work by the ENIGMA (Enhancing NeuroImaging Genetics through Meta Analysis) Consortium, a global alliance of over 1400 scientists across 43 countries, studying the human brain in health and disease. Building on large-scale genetic studies that discovered the first robustly replicated genetic loci associated with brain metrics, ENIGMA has diversified into over 50 working groups (WGs), pooling worldwide data and expertise to answer fundamental questions in neuroscience, psychiatry, neurology, and genetics. Most ENIGMA WGs focus on specific psychiatric and neurological conditions, other WGs study normal variation due to sex and gender differences, or development and aging; still other WGs develop methodological pipelines and tools to facilitate harmonized analyses of "big data" (i.e., genetic and epigenetic data, multimodal MRI, and electroencephalography data). These international efforts have yielded the largest neuroimaging studies to date in schizophrenia, bipolar disorder, major depressive disorder, post-traumatic stress disorder, substance use disorders, obsessive-compulsive disorder, attention-deficit/hyperactivity disorder, autism spectrum disorders, epilepsy, and 22q11.2 deletion syndrome. More recent ENIGMA WGs have formed to study anxiety disorders, suicidal thoughts and behavior, sleep and insomnia, eating disorders, irritability, brain injury, antisocial personality and conduct disorder, and dissociative identity disorder. Here, we summarize the first decade of ENIGMA's activities and ongoing projects, and describe the successes and challenges encountered along the way. We highlight the advantages of collaborative large-scale coordinated data analyses for testing reproducibility and robustness of findings, offering the opportunity to identify brain systems involved in clinical syndromes across diverse samples and associated genetic, environmental, demographic, cognitive, and psychosocial factors

Комплексный подход к диагностике детей с патологией полости носа и носоглотки. Первые результаты

Background. Nasal cavity and nasopharyngeal pathology are crucial and common issue in pediatric otorhinolaryngology. One of the major reasons for the nasal breathing difficulties are adenoids, allergic rhinitis, acute rhinitis, rhinosinusitis, nasal septum deviation. All these diseases can occur individually and in combination with each other, while clinical signs can be similar.Objective. The aim of the study is study and estimate the condition of nasal breathing and sense of smell in children with different nasal and nasopharyngeal pathology.Methods. The study included 128 children, all children were divided into 3 groups comparable by gender and age. Children with confirmed acute ENT organ disease were included in the 1st group, children with allergic disease exacerbation were included in the 2nd group, and clinically healthy children (control group) were included in the 3rd group. Survey methodology: rhinomanometry (RMM), rhinoresistometry (RRM), olfactometry.Results. It was revealed that nasal resistance in children with allergic diseases exacerbation is significantly higher both before and after anemisation of nasal mucosa with a solution of nasal decongestants than in children of the control group (according to the RRM). The air flow rate increases by average of 25% in children with various ENT organs diseases, and in children with allergic diseases — by average of 43% after anemisation of the nasal mucosa. The obtained data shows the role of nasal mucosal edema in patients with allergic diseases during exacerbation. Analysis of our RMM and RRM data suggests the importance of further use of these methods in children.Conclusion. The obtained results will allow us to optimize the diagnosis approach and personalize the management of patients with various nasal cavity and nasopharynx pathologies. Nowadays, the study is ongoing.Обоснование. Патология носа и носоглотки является актуальной и распространенной проблемой в детской оториноларингологии. Одними из основных причин затруднения носового дыхания являются аденоиды, аллергический ринит, острый ринит, риносинусит, искривление носовой перегородки. Все эти заболевания могут встречаться по отдельности и в сочетании друг с другом, причем клиническая картина может быть сходной.Цель исследования — изучить и оценить состояние носового дыхания и обоняния у детей с различной патологией полости носа и носоглотки.Методы исследования. В исследование были включены 128 детей, исследуемые — поделены на 3 группы, сопоставимые по полу и возрасту: в 1-ю группу были включены дети с подтвержденным острым заболеванием ЛОР-органов, во 2-ю группу — дети с обострением различных аллергических заболеваний, 3-ю группу составили клинически здоровые дети (контрольная группа). Методика обследования: риноманометрия (РММ), ринорезистометрия (РРМ), ольфактометрия.Результаты. По данным РРМ было выявлено, что носовое сопротивление у детей с обострением аллергических заболеваний достоверно выше как до, так и после анемизации слизистой оболочки полости носа раствором назальных деконгестантов, чем у детей контрольной группы. По данным РММ у детей с различными ЛОР-заболеваниями скорость потока воздуха возрастает в среднем на 25%, у детей с аллергическими заболеваниями — в среднем на 43% после анемизации слизистой носа. Полученные результаты указывают на важную роль отека слизистой оболочки полости носа у пациентов с аллергическими заболеваниями в период обострения. Анализ наших данных РММ и РРМ свидетельствует о необходимости использования указанных методов исследования у детей.Заключение. Полученные результаты позволят как оптимизировать подход к диагностике, так и персонализировать лечение пациентов с различной патологией полости носа и носоглотки. В настоящий момент исследование продолжается

Комплексный подход к диагностике детей с патологией полости носа и носоглотки. Основные результаты

Background. Nasal and nasopharyngeal pathology is one of the most important and widespread challenge in pediatrics and pediatric otorhinolaryngology. Prolonged nasal breathing difficulty can be caused by various diseases and their combinations. It requires multidisciplinary approach to diagnosis with the involvement of modern examination methods and pathogenetic treatment. Objective. The aim of the study is to develop complex technology for the management of children with nasal and nasopharyngeal pathologies. Methods. The study included 240 children aged from 6 to 18 years. All patients were divided into 3 groups, comparable by sex and age: Group 1 – 85 patients with confirmed ENT-organ disease, Group 2 — 104 patients with confirmed allergic disease, control group — 51 somatically healthy patients who did not have any ENT-organ or allergic diseases. Examination procedures: diagnostic nasopharyngeal endoscopy, rhinomanometry (RMM), rhinoresistometry (RRM), olfactometry. Results. The obtained results (RRM, RMM) have shown that air flow rate in nasal cavity increased due to nasal resistance decrease. Nasal resistance was higher and air flow rate was lower in all children with various ENT-organs or allergic diseases compared to the control group. Nasal resistance decreased in all study groups (significantly in children with aggravation of allergic diseases of airways and ENT-organs diseases) as well as air flow rate increased in all study groups (significantly in Group 1 and 2) after anemisation of nasal mucosa with decongestants. Apparently, it can be associated not only with anatomical features (nasal septum deviation), but also with inflammatory features of nasal cavity and nasopharynx (adenoid hypertrophy and inflammation, persistent swelling of nasal mucosa at allergic rhinitis). We would like to present the algorithm for diagnosis of children with nasal and nasopharyngeal pathologies according to the study results. The following practical guidelines have been proposed: 1) all patients with complaints on prolonged nasal breathing difficulties require not only otorhinolaryngologist examination, but also diagnostic endoscopy of nasal cavity and nasopharynx; 2) in case of nasal septum deviation and complaints on prolonged nasal breathing difficulties, it is necessary to perform functional methods for nasal breathing evaluating (RRM, RMM) to choose adequate treatment method; 3) the use of RRM, RMM would help to choose the optimal treatment approach in children with complaints on prolonged nasal breathing difficulties and confirmed diagnosis of allergic disease (allergic rhinitis, hay fever, etc.), also associated with adenoid hypertrophy and/or nasal cavity and nasopharynx inflammatory diseases; 4) all patients with confirmed chronic diseases of ENT-organs should be examined by allergist, and, if necessary, should undergo comprehensive allergological examination. Conclusion. The developed complex approach to the management of children with nasal cavity and nasopharynx pathology is innovative and represents the technology of personalized use of modern, objective methods for diagnosing the nasal cavity and nasopharynx state. The presented diagnostic algorithm and practical guidelines allow us to establish diagnosis and choose the treatment tactics within a short time. The use of these studies in clinical practice will allow to monitor the therapy efficacy (including various pharmacotherapeutic strategies) for nasal cavity and nasopharynx diseases in children. Timely examination and pathogenetic treatment will allow to prevent the chronization of pathological process in ENT-organs. This is especially crucial in childhood as it provides children with the best chance of healthy growth and development.Обоснование. Патология полости носа и носоглотки — одна из наиболее важных и часто встречающихся проблем в педиатрии и детской оториноларингологии. Длительное затруднение носового дыхания может быть вызвано различными заболеваниями и их сочетаниями друг с другом, требует мультидисциплинарного подхода к диагностике с привлечением современных объективных методов обследования и патогенетического лечения. Цель исследования — разработка комплексной технологии ведения детей с патологией полости носа и носоглотки. Методы. В исследование были включены 240 детей в возрасте от 6 до 18 лет. Все пациенты разделены на 3 группы, сопоставимые по полу и возрасту: 1-ю группу составили 85 пациентов с подтвержденным заболеванием ЛОР-органов, 2-ю группу — 104 пациента с подтвержденным аллергическим заболеванием, контрольную группу составил 51 соматически здоровый пациент, не страдающий заболеваниями ЛОР-органов и аллергическими заболеваниями. Методика обследования: диагностическая эндоскопия носоглотки, риноманометрия (РММ), ринорезистометрия (РРМ), ольфактометрия. Результаты. Полученные результаты РРМ, РММ свидетельствуют, что при уменьшении носового сопротивления увеличивается скорость потока воздуха, проходящего через полость носа. Носовое сопротивление у детей с различными заболеваниями ЛОР-органов и/или различными аллергическими заболеваниями выше, а скорость потока воздуха — ниже в сравнении с контрольной группой. После анемизации деконгестантами слизистой оболочки полости носа носовое сопротивление уменьшилось во всех исследуемых группах, значимо у пациентов с обострением аллергических заболеваний дыхательных путей и у пациентов с заболеваниями ЛОР-органов; скорость потока воздуха также возросла во всех исследуемых группах, значимо в группах детей с аллергическими заболеваниями и заболеваниями ЛОР-органов. По-видимому, это связано не только с анатомическими особенностями (искривление носовой перегородки), но и с воспалительными изменениями полости носа и носоглотки, такими как гипертрофия и воспаление аденоидов, сохраняющаяся отечность слизистой оболочки полости носа при аллергическом рините. На основании проведенного исследования нами представлен алгоритм диагностики детей с патологией полости носа и носоглотки. Предложены практические рекомендации: 1) всем пациентам с жалобами на длительное затруднение носового дыхания необходимы не только осмотр врача-оториноларинголога, но и проведение диагностической эндоскопии полости носа и носоглотки; 2) при выявлении выраженного искривления носовой перегородки и наличии жалоб на длительное затруднение носового дыхания необходимо применять функциональные методы исследования носового дыхания (РРМ, РММ) для обоснования выбора тактики лечения; 3) детям с жалобами на длительное затруднение носового дыхания и подтвержденным аллергическим заболеванием (аллергический ринит, поллиноз и др.), в том числе в сочетании с гипертрофией аденоидов и/или воспалительными заболеваниями полости носа и носоглотки, использование РРМ, РММ позволит определить оптимальную тактику лечения; 4) всем пациентам с подтвержденными хроническими заболеваниями ЛОР-органов должен быть проведен осмотр врача-аллерголога, а при необходимости — комплексное аллергологическое обследование. Заключение. Разработанный комплексный подход к ведению детей с патологией полости носа и носоглотки является инновационным и представляет собой технологию персонализированного применения современных, объективных методов диагностики состояния полости носа и носоглотки. Представленный алгоритм диагностики и практические рекомендации позволяют в сжатые сроки установить диагноз и определиться с тактикой лечения. Использование в клинической практике данных исследований позволит контролировать эффективность терапии, в том числе с применением различных фармакотерапевтических стратегий, заболеваний полости носа и носоглотки у детей. Своевременное объективное обследование и патогенетическое лечение позволяют не допустить хронизации патологического процесса ЛОР-органов. Особенно это актуально в детском возрасте, так как предоставляет детям наилучший шанс здорового роста и развития

Evidence for similar structural brain anomalies in youth and adult attention-deficit/hyperactivity disorder: a machine learning analysis

Attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) affects 5% of children world-wide. Of these, two-thirds continue to have impairing symptoms of ADHD into adulthood. Although a large literature implicates structural brain differences of the disorder, it is not clear if adults with ADHD have similar neuroanatomical differences as those seen in children with recent reports from the large ENIGMA-ADHD consortium finding structural differences for children but not for adults. This paper uses deep learning neural network classification models to determine if there are neuroanatomical changes in the brains of children with ADHD that are also observed for adult ADHD, and vice versa. We found that structural MRI data can significantly separate ADHD from control participants for both children and adults. Consistent with the prior reports from ENIGMA-ADHD, prediction performance and effect sizes were better for the child than the adult samples. The model trained on adult samples significantly predicted ADHD in the child sample, suggesting that our model learned anatomical features that are common to ADHD in childhood and adulthood. These results support the continuity of ADHD’s brain differences from childhood to adulthood. In addition, our work demonstrates a novel use of neural network classification models to test hypotheses about developmental continuity.publishedVersio

Clinical Features and Management of the Disease Caused by New Coronaviral Infection (COVID-19) in Children. Version 2

The Ministry of Health of the Russian Federation jointly with professional association and experts in the field of pediatrics, infectious diseases and resuscitation has revised guidelines “Clinical Features and Management of the Disease Caused by New Coronaviral Infection (COVID-19) in Children” in order to provide the child population with effective medical care during the pandemic of the new coronaviral infection. The practical experience of specialists from various countries was considered during the development of this document. Special attention should be given to the evidence base of the presented data, as well as to the efficiency and safety issues of medications used in treatment of coronaviral infection and its complications. The authors highlight the problems of prevention, diagnostics and management of pathological conditions caused by COVID-19 in the article according to the presented guidelines. Patient’s management is presented depending on the age and severity of the disease itself. The therapy is considered with regard to etiological, pathogenetic and symptom focus

Содержание нейроспецифических пептидов, маркеров нейромессенджера и нейрорецептора в сыворотке крови детей с вариативными сенсорными расстройствами, легкими когнитивными нарушениями и другой нейропатологией

Background. The role of recently discovered neurospecific peptides in the pathogenesis of acute and progressive neurologic disorders, their neuroprotective features, and possibilities to use them as markers for the course and prognosis of certain diseases have been actively studied in recent decades. However, neurospecific peptides are almost not studied in chronic residual diseases. In our study we measured the levels of neurospecific peptides and some other markers to achieve understanding of general neurophysiological trends in congenital and acquired chronic non-progressive brain pathology with reference to the selection of relevant groups — study objects. Objective. The aim of the study is to study patterns of neurospecific peptides, neurotransmitters and neuroreceptor markers distribution in the serum of children with various pathogenetic variants of chronic neuropathology. Methods. The study included children from 3 to 16 years old with different pathologies. The sample was divided into groups by pathology type: no sensory and neurological disorders, congenital sensory deficit due to mutation of genes expressed and not expressed in the brain, early acquired sensory deficit of multifactorial nature, congenital mild and severe organic disorders of central nervous system (CNS) in residual stage without baseline sensory deficit, acquired functional CNS disorders without baseline organic defect and sensory deficit. The following laboratory data (neurophysiological components) was studied: nerve growth factor, brain-derived neurotropic factor, neurotrophin-3, neurotrophin-4, neuregulin-1-beta-1, beta-secretase, sirtuin-1, synaptophysin, neuronal nitric oxide synthase, and anti-NR2 glutamate receptor antibodies. The parameters of cognitive activity, sense of vision, sense of smell, and acoustic sense were also evaluated. Results. The study included 274 participants. Neuropeptides and markers have shown a variable degree and range in the group spectrum of differences from normal levels. The most variable in the examined sample was NO-synthase, as well as levels of both neurotrophins, beta-secretase, and glutamate receptor marker. All visual deficits were associated with increased NO-synthase levels (p < 0.001). Neuroplasticity peptides (beta-secretase, neurotrophin-3 and 4) have been activated in all pathological conditions. Nerve growth factor and brain-derived neurotropic factor were specifically activated in mild organic CNS lesions (mild cognitive impairments), while neuregulin — in congenital genetically determined visual deficits. There was no specific activation of neuropeptides and NO-synthase level tended to decrease in cases of severe CNS lesions. Conclusion. The study results suggest that all types of early visual impairment are associated with increased physiological neuronal activity, and non-organic neurological functional disorders — mainly with increased physiological synaptic activity. General neuroplasticity processes were activated in all cases of visual deficits but more specific. However, more specific and well-studied processes were activated in mild organic CNS lesions, and neuroplasticity processes did not activate adequately in severe organic CNS lesions probably due to the limited neuronal and synaptic resources.Обоснование. В последние десятилетия активно исследуются вклад недавно открытых нейроспецифических пептидов в патогенез ряда острых и прогрессирующих заболеваний нервной системы, их нейропротективные свойства и возможности их использования для маркирования течения и прогноза некоторых заболеваний. При этом нейроспецифические пептиды почти не изучаются при хронических резидуальных состояниях. В нашем исследовании мы использовали определение уровней нейроспецифических пептидов и некоторых других маркеров для достижения понимания генеральных нейрофизиологических тенденций при врожденной и приобретенной хронической непрогрессирующей патологии мозга на основании подбора соответствующих групп — объектов исследования. Цель исследования — изучить закономерности распределения комплекса нейроспецифических пептидов, маркеров нейромессенджера и нейрорецептора в сыворотке крови детей с различными патогенетическими вариантами хронической нейропатологии. Методы. В исследование были включены дети с различной патологией в возрасте от 3 до 16 лет. Выборка была поделена на группы по типу патологии: отсутствие сенсорных и неврологических нарушений, врожденный сенсорный дефицит вследствие мутации генов, экспрессируемых и не экспрессируемых в мозге, рано приобретенный сенсорный дефицит полиэтиологической природы, врожденные легкие и тяжелые органические нарушения функций центральной нервной системы (ЦНС) в резидуальной стадии без исходного сенсорного дефицита, приобретенные функциональные расстройства ЦНС без исходного органического дефекта и сенсорного дефицита. В батарею измеряемых лабораторно в крови нейрофизиологических компонентов включили фактор роста нервов, нейротрофический фактор мозга, нейротрофин-3, нейротрофин-4, нейрегулин-1-бета-1, бета-секретазу, сиртуин-1, синаптофизин, нейрональную синтазу оксида азота и антитела к глутаматному рецептору NR2. Также оценивались параметры когнитивной деятельности, зрения, обоняния и слухового восприятия. Результаты. В исследование включены 274 участника. Установлено, что нейропептиды и маркеры показали вариативную степень и широту по групповому спектру отличий от нормы. Наиболее изменчивой в обследуемой выборке показала себя NO-синтаза, также часто различались уровни обоих нейротрофинов, бета-секретазы и маркера рецептора глутамата. При любых дефицитах зрения с большой достоверностью был повышен уровень NO-синтазы (р < 0,001). При всех патологических состояниях активировались пептиды нейропластичности — бета-секретаза, нейротрофины-3 и -4. При легких органических поражениях ЦНС (легкие когнитивные нарушения) специфично активировались фактор роста нервов и мозговой нейротрофический фактор, а при врожденных генетически детерминированных зрительных дефицитах специфично активировался нейрегулин. При тяжелых поражениях ЦНС специфической активации нейропептидов не определялось, а уровень NO-синтазы демонстрировал тенденцию к снижению по сравнению с нормой. Заключение. Результаты исследования позволяют предположить, что при всех типах раннего слабовидения происходит повышенная напряженность физиологической нейрональной деятельности, а при неорганических неврологических функциональных расстройствах — преимущественно повышение физиологической синаптической активности. При всех дефицитах зрения активированы процессы общей нейропластичности, но более специфические и изученные из них активируются при легких органических поражениях ЦНС, при тяжелых же органических поражениях ЦНС процессы нейропластичности недостаточно активны, вероятно, вследствие ограниченности нейрональных и синаптических ресурсов

Analysis of structural brain asymmetries in attention-deficit/hyperactivity disorder in 39 datasets

Objective Some studies have suggested alterations of structural brain asymmetry in attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD), but findings have been contradictory and based on small samples. Here, we performed the largest ever analysis of brain left-right asymmetry in ADHD, using 39 datasets of the ENIGMA consortium. Methods We analyzed asymmetry of subcortical and cerebral cortical structures in up to 1,933 people with ADHD and 1,829 unaffected controls. Asymmetry Indexes (AIs) were calculated per participant for each bilaterally paired measure, and linear mixed effects modeling was applied separately in children, adolescents, adults, and the total sample, to test exhaustively for potential associations of ADHD with structural brain asymmetries. Results There was no evidence for altered caudate nucleus asymmetry in ADHD, in contrast to prior literature. In children, there was less rightward asymmetry of the total hemispheric surface area compared to controls (t = 2.1, p = .04). Lower rightward asymmetry of medial orbitofrontal cortex surface area in ADHD (t = 2.7, p = .01) was similar to a recent finding for autism spectrum disorder. There were also some differences in cortical thickness asymmetry across age groups. In adults with ADHD, globus pallidus asymmetry was altered compared to those without ADHD. However, all effects were small (Cohen’s d from −0.18 to 0.18) and would not survive study-wide correction for multiple testing. Conclusion Prior studies of altered structural brain asymmetry in ADHD were likely underpowered to detect the small effects reported here. Altered structural asymmetry is unlikely to provide a useful biomarker for ADHD, but may provide neurobiological insights into the trait

Evidence for similar structural brain anomalies in youth and adult attention-deficit/hyperactivity disorder: a machine learning analysis

Attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) affects 5% of children world-wide. Of these, two-thirds continue to have impairing symptoms of ADHD into adulthood. Although a large literature implicates structural brain differences of the disorder, it is not clear if adults with ADHD have similar neuroanatomical differences as those seen in children with recent reports from the large ENIGMA-ADHD consortium finding structural differences for children but not for adults. This paper uses deep learning neural network classification models to determine if there are neuroanatomical changes in the brains of children with ADHD that are also observed for adult ADHD, and vice versa. We found that structural MRI data can significantly separate ADHD from control participants for both children and adults. Consistent with the prior reports from ENIGMA-ADHD, prediction performance and effect sizes were better for the child than the adult samples. The model trained on adult samples significantly predicted ADHD in the child sample, suggesting that our model learned anatomical features that are common to ADHD in childhood and adulthood. These results support the continuity of ADHD’s brain differences from childhood to adulthood. In addition, our work demonstrates a novel use of neural network classification models to test hypotheses about developmental continuity

Evidence for similar structural brain anomalies in youth and adult attention-deficit/hyperactivity disorder: a machine learning analysis

Attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) affects 5% of children world-wide. Of these, two-thirds continue to have impairing symptoms of ADHD into adulthood. Although a large literature implicates structural brain differences of the disorder, it is not clear if adults with ADHD have similar neuroanatomical differences as those seen in children with recent reports from the large ENIGMA-ADHD consortium finding structural differences for children but not for adults. This paper uses deep learning neural network classification models to determine if there are neuroanatomical changes in the brains of children with ADHD that are also observed for adult ADHD, and vice versa. We found that structural MRI data can significantly separate ADHD from control participants for both children and adults. Consistent with the prior reports from ENIGMA-ADHD, prediction performance and effect sizes were better for the child than the adult samples. The model trained on adult samples significantly predicted ADHD in the child sample, suggesting that our model learned anatomical features that are common to ADHD in childhood and adulthood. These results support the continuity of ADHD’s brain differences from childhood to adulthood. In addition, our work demonstrates a novel use of neural network classification models to test hypotheses about developmental continuity