Consortium PSYCHIATRICUMConsortium PSYCHIATRICUMConsortium PSYCHIATRICUM2712-76722713-2919Eco-Vector14510.17816/CP145RESEARCHИССЛЕДОВАНИЕResearch ArticleA Comparison of Regional Brain Volumes in Older Adults With and Without History of COVID-19Региональные объемы мозга у пожилых людей с наличием и отсутствием COVID-19 в анамнезеhttps://orcid.org/0000-0002-4334-1601SyunyakovTimur SergeevichСюняковТимур Сергеевич
Russian Federation

MD, PhD, Senior researcher

sjunja@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5670-2891SharaevMaxim GennadievichШараевМаксим Геннадиевич
Russian Federation

MD, PhD, Senior researcher

m.sharaev@skoltech.ruSavilovVictor BorisovichСавиловВиктор Борисович
Russian Federation

MD, Head of Memory clinic

vsavilov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0958-0596KarpenkoOlga AnatolyevnaКарпенкоОльга Анатольевна
Russian Federation

MD, PhD, Head of Scientific collaborations Department

drkarpenko@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-7354-7216KurmyshevMarat VitalyevichКурмышевМарат Витальевич
Russian Federation

MD, PhD, Deputy director on medicine

5086773@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7973-7165YarkinVyacheslav EduardovichЯркинВячеслав Эдуардович
Russian Federation

MS, Research engineer

v.yarkin@skoltech.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1451-2416UshakovVadim LeonidovichУшаковВадим Леонидович
Russian Federation

PhD in Biology, Leading researcher; department head; senior researcher

tiuq@yandex.ruBibyaevAlexander NicolaevichБибяевАлександр Николаевич
Russian Federation

MD

bibiaev@yandex.ruSolovevaKristina PavlovnaСоловьеваКристина Павловна
Russian Federation

MD, Junior researcher

soloveva.kr@yandex.ruAndruschenkoAlisa VladimirovnaАндрющенкоАлиса Владимировна
Russian Federation

MD, PhD, doctor habilitatus, Director of the Education Center

alissia.va@gmail.comMental Health Сlinic No.1 named after N.A. AlexeevГБУЗ «Психиатрическая клиническая больница No 1 им. Н.А. Алексеева Департамента здравоохранения города Москвы»Research Center in AI, Skolkovo Institute of Science and TechnologyСколковский институт науки и технологийNational Research Nuclear University MEPHIНациональный исследовательский ядерный университет «МИФИ»Institute for Advanced Brain Studies, Lomonosov Moscow State UniversityИнститут перспективных исследований мозга, Московский Государственный Университет имени М.В. Ломоносова150120223176872201202209032022Copyright ©; 2022, Syunyakov T.S., Sharaev M.G., Savilov V.B., Karpenko O.A., Kurmyshev M.V., Yarkin V.E., Ushakov V.L., Bibyaev A.N., Soloveva K.P., Andruschenko A.V.Copyright ©; 2022, Сюняков Т.С., Шараев М.Г., Савилов В.Б., Карпенко О.А., Курмышев М.В., Яркин В.Э., Ушаков В.Л., Бибяев А.Н., Соловьева К.П., Андрющенко А.В.2022Syunyakov T.S., Sharaev M.G., Savilov V.B., Karpenko O.A., Kurmyshev M.V., Yarkin V.E., Ushakov V.L., Bibyaev A.N., Soloveva K.P., Andruschenko A.V.Сюняков Т.С., Шараев М.Г., Савилов В.Б., Карпенко О.А., Курмышев М.В., Яркин В.Э., Ушаков В.Л., Бибяев А.Н., Соловьева К.П., Андрющенко А.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://consortium-psy.com/jour/article/view/145

BACKGROUND: Recent studies have shown that SARS-CoV-2 can have neuropsychiatric consequences and has the ability to penetrate the blood-brain barrier. If SARS-CoV-2 has a specific route of entry into the brain, it may leave imprints in the form of specific changes in brain morphology. Older individuals are most vulnerable to the neuropsychiatric COVID-19 complications. This study aims to compare regional brain volumes in older adults individuals with and without COVID-19 history (COVID+ and COVID-, respectively).

METHODS: Individuals over 65 years old who applied for treatment to the Memory Clinic (Mental-Health Clinic No. 1 named after N.A. Alexeev, Moscow, Russia) were assessed between October 2020 and April 2021. Their COVID-19 history was determined by the self-report and COVID-19 certificate. Individuals with severe neuropsychiatric or acute or severe chronic somatic or infectious disease and those taking medications potentially affecting cognitive functioning were excluded. All participants underwent MRI examinations followed by image segmentation and morphometric quantitative analysis. Regional brain volumes were compared in COVID+ and COVID- people.

RESULTS: 207 participants were included in the study. The COVID+ group consisted of 24 participants. The comparison between groups revealed statistically significant differences in left amygdala area (median 1199.3 mm3 in COVID+ vs. 1263.7 mm3 in COVID-) and right postcentral gyrus volumes (median 8055.5 mm3 in COVID+ vs. 8434.0 mm3 in COVID-). Then case-control analysis was performed in individuals matched for gender, age and common somatic causes of structural brain changes (hypertension and/or diabetes mellitus type 2) for 22 subjects in each group. Statistically significant differences in regional brain volumes between groups were absent.

CONCLUSION: We did not find strong evidence for any regional brain volumes changes in people older than 65 years with a history of COVID-19 in comparison to those without history of COVID-19. Though, given study limitations, these results cannot be generalized to other people who recovered from COVID-19.

ВВЕДЕНИЕ: В недавних исследованиях было показано, что SARS-CoV-2 может иметь нейропсихиатрические последствия и обладает способностью проникать через гемато-энцефалический барьер. Если коронавирус имеет специфический путь проникновения в головной мозг, то это может оставлять отпечатки в виде характерных изменений морфологии мозга. Лица старшей возрастной группы являются наиболее уязвимой популяцией в отношении последствий COVID-19. Данное исследование нацелено на сравнение морфологии головного мозга у лиц пожилого возраста, перенесших (COVID+) и не перенесших (COVID-) новую коронавирусную инфекцию.

МЕТОДЫ: В период с октября 2020 по апрель 2021 года отбирались лица старше 65 лет, обратившиеся в Клинику памяти (Москва), у которых путем анкетирования определялся статус перенесенного COVID-19. Не включались лица, имеющие тяжелые нейропсихиатрические и соматические заболевания и принимающие лекарственную терапию, потенциально сказывающиеся на когнитивном функционировании. Всем участникам проведено МРТ-обследование с последующей сегментацией изображений и количественным анализом морфометрических данных. Сравнивались региональные объемы головного мозга.

РЕЗУЛЬТАТЫ: 207 участников включено в исследование. COVID+ группу составили 24 участника, из которых 4 были госпитализированы вследствие COVID-19. Сравнение выявило наличие статистически значимых различий объемов левого миндалевидного тела (медиана 1199.3 мм3 у COVID+ vs. 1263.7 мм3 у COVID-, U=1839.0, p=0,044, тест Манна-Уитни) и правой постцентральной извилины (медиана 8055.5 мм3 у COVID+ vs. 8434.0 мм3 у COVID-, U=1821.5, p=0,045, тест Манна-Уитни). При проведении анализа методом случай-контроль у лиц, сопоставленных по полу, возрасту и распространенным соматическим причинам структурных изменений головного мозга, не было выявлено статистически значимых различий между COVID+ и COVID- группами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Мы не обнаружили значимых свидетельств изменений региональных объемов головного мозга у лиц, перенесших и не перенесших COVID-19. Однако, учитывая имеющиеся ограничения исследования, эти результаты не могут быть перенесены на всех пациентов после COVID-19.

COVID-19SARS-CoV-2elderly peopleMRIbrain morphologyregional brain volumesCOVID-19SARS-CoV-2пожилые людиМРТморфология мозгарегиональные объемы мозгаRFFI20-04-60546Russian Science Foundation grant21-71-10136Centers for Disease Control and Prevention [Internet]. Control CfD, Prevention. Risk for COVID-19 infection, hospitalization, and death by age group 2021 [cited 12 Nov 2021]. Available from: https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/covid-data/investigations-discovery/hospitalization-death-by-age.htmlBauer P, Brugger J, Konig F, Posch M. An international comparison of age and sex dependency of COVID-19 deaths in 2020: a descriptive analysis. Sci Rep. 2021 Sep 27;11(1):19143. doi: 10.1038/s41598-021-97711-8.Martin-Sanchez FJ, Del Toro E, Cardassay E, Valls Carbo A, Cuesta F, Vigara M, Gil P, Lopez Picado AL, Martinez Valero C, Miranda JD, et al. Clinical presentation and outcome across age categories among patients with COVID-19 admitted to a Spanish Emergency Department. Eur Geriatr Med. 2020 Oct;11(5):829–841. doi: 10.1007/s41999-020-00359-2.Romero Starke K, Reissig D, Petereit-Haack G, Schmauder S, Nienhaus A, Seidler A. The isolated effect of age on the risk of COVID-19 severe outcomes: a systematic review with meta-analysis. BMJ Glob Health. 2021 Dec;6(12)doi: 10.1136/bmjgh-2021-006434.Taquet M, Geddes JR, Husain M, Luciano S, Harrison PJ. 6-month neurological and psychiatric outcomes in 236 379 survivors of COVID-19: a retrospective cohort study using electronic health records. Lancet Psychiatry. 2021 May;8(5):416–427. doi: 10.1016/S2215-0366(21)00084-5.Boldrini M, Canoll PD, Klein RS. How COVID-19 Affects the Brain. JAMA Psychiatry. 2021 Jun 1;78(6):682–683. doi: 10.1001/jamapsychiatry.2021.0500.Najt P, Richards HL, Fortune DG. Brain imaging in patients with COVID-19: A systematic review. Brain Behav Immun Health. 2021 Oct;16:100290. doi: 10.1016/j.bbih.2021.100290.Folstein MF, Folstein SE, McHugh PR. “Mini-mental state”. A practical method for grading the cognitive state of patients for the clinician. J Psychiatr Res. 1975 Nov;12(3):189–198. doi: 10.1016/0022-3956(75)90026-6.Nasreddine ZS, Phillips NA, Bedirian V, Charbonneau S, Whitehead V, Collin I, Cummings JL, Chertkow H. The Montreal Cognitive Assessment, MoCA: a brief screening tool for mild cognitive impairment. J Am Geriatr Soc. 2005 Apr;53(4):695–699. doi: 10.1111/j.1532-5415.2005.53221.x.Esteban O, Birman D, Schaer M, Koyejo OO, Poldrack RA, Gorgolewski KJ. MRIQC: Advancing the automatic prediction of image quality in MRI from unseen sites. PLoS One. 2017;12(9):e0184661. doi: 10.1371/journal.pone.0184661.Patel RM, Pinto JM. Olfaction: anatomy, physiology, and disease. Clin Anat. 2014 Jan;27(1):54–60. doi: 10.1002/ca.22338.Lane G, Zhou G, Noto T, Zelano C. Assessment of direct knowledge of the human olfactory system. Exp Neurol. 2020 Jul;329:113304. doi: 10.1016/j.expneurol.2020.113304.Douaud G, Lee S, Alfaro-Almagro F, Arthofer C, Wang C, McCarthy P, Lange F, Andersson JLR, Griffanti L, Duff E, et al. SARS-CoV-2 is associated with changes in brain structure in UK Biobank. medRxiv. 2022 Mar 2 doi: 10.1101/2021.06.11.21258690.Guedj E, Campion JY, Dudouet P, Kaphan E, Bregeon F, Tissot-Dupont H, Guis S, Barthelemy F, Habert P, Ceccaldi M, et al. (18)F-FDG brain PET hypometabolism in patients with long COVID. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2021 Aug;48(9):2823–2833. doi: 10.1007/s00259-021-05215-4.Clark CE, McDonagh STJ, McManus RJ, Martin U. COVID-19 and hypertension: risks and management. A scientific statement on behalf of the British and Irish Hypertension Society. J Hum Hypertens. 2021 Apr;35(4):304–307. doi: 10.1038/s41371-020-00451-x.Landstra CP, de Koning EJP. COVID-19 and Diabetes: Understanding the Interrelationship and Risks for a Severe Course. Front Endocrinol (Lausanne). 2021;12:649525. doi: 10.3389/fendo.2021.649525.