Multi neuro-functional biomarkers for monitoring developmental trajectories in early onset psychopathology

Most adult mental disorders have roots in childhood difficulties, and most childhood disorders have consequences in adult life (Pinto et al., 2015). Globally, up to 20% of children and adolescents suffer from a mental health problem (World Health Organization, 2000) and approximately half of them will persist through adulthood. When we consider the continuity of mental health problems, we must take into account that psychopathological manifestations seem to span along constructs, reflecting a continuous rather than a dichotomy between health and illness and between one diagnosis and another. “Internalizing” and “Externalizing” traits is well established to indicate class of symptoms and behaviors expressed trans-diagnostically. Developmental trajectories of internalizing and externalizing traits show a complex mix of continuities and discontinuities, and evidence both homotypic continuity—the persistence or recurrence of the same disorder (or trait) at different ages—and heterotypic continuity, where earlier and later vulnerabilities differ in presentation (Maughan and Collishaw, 2015). These possible heterotypic trajectories represent rather than a real change, a different expression of the same underlying causal factors, which interact between each other in different ways at different ages. The aims of the present work are a better understanding of the pathogenesis and of the courses of psychopathological traits, in order to possibly identify children more in need of intervention. Understanding the different causes of psychopathology is the first step in providing a better intervention, which is an absolute priority in terms of social and economic costs. My thesis focused on the identification of psychopathological traits with bottom-up approaches, in order to evaluate the presence of internalizing and externalizing problems in developmental ages. Special attention has been paid to the presence of emotional/behavioral dysregulation, as a specific risk factor for worse psychopathological developmental trajectory. I was interested in evaluating the role of environmental and genetic factors in influencing these psychopathological traits. Moreover, I investigated the relevance of epigenetics variables. Lastly, I considered the development throughout the lifespan of psychopathological traits, in order to identify early individuals at higher risk of worse development. To achieve the identification of clusters of symptoms that characterize individuals at higher risk for persistent mental health issues two experimental studies, presented in Chapter 2 were conducted using latent class analysis. Chapter 3 reports two experimental studies conducted to evaluate the different exposures of individuals with higher psychopathology to genetic and environmental risk factors. The 4th Chapter focuses on the role of gene-environment interaction in shaping psychopathological traits. With machine learning approaches clusters of symptoms that characterize individuals for internalizing and externalizing psychopathology during adolescence were identified. In Chapter 5, a preliminary work on three-time points data is presented, with the aim of testing the presence of specific trajectories in internalizing and externalizing areas.

La maggior parte dei disturbi mentali degli adulti ha radici nelle difficoltà dell'infanzia, e la maggior parte dei disturbi dell'infanzia ha conseguenze nella vita adulta (Pinto et al., 2015). A livello globale, fino al 20% dei bambini e degli adolescenti soffre di un problema di salute mentale (Organizzazione mondiale della sanità, 2000) e circa la metà di essi persisterà fino all'età adulta. Quando consideriamo la continuità dei problemi di salute mentale, dobbiamo tenere conto del fatto che le manifestazioni psicopatologiche sembrano estendersi lungo costrutti, riflettendo una continuitàa piuttosto che una dicotomia tra salute e malattia e tra una diagnosi e l'altra. I termini tratti "internalizzanti" ed "esternalizzanti" sono utilizzati per indicare classi di sintomi e comportamenti espressi in modo transdiagnostico. Le traiettorie di sviluppo dei tratti interiorizzanti ed esternalizzanti mostrano un complesso mix di continuità e discontinuità, ed evidenziano sia la continuità omotipica - la persistenza o la ricorrenza dello stesso disturbo (o tratto) in età diverse - sia la continuità eterotipica, in cui le vulnerabilità precedenti e successive differiscono nella presentazione (Maughan e Collishaw, 2015). Queste possibili traiettorie eterotipiche rappresentano piuttosto che un cambiamento reale, una diversa espressione degli stessi fattori causali sottostanti, che interagiscono tra loro in modi diversi in età diverse. Gli obiettivi del presente lavoro sono una migliore comprensione della patogenesi e dei decorsi dei tratti psicopatologici, al fine di identificare il prima possibile i bambini più bisognosi di intervento. Comprendere le diverse cause della psicopatologia è il primo passo per fornire un intervento migliore, che è una priorità assoluta in termini di costi sociali ed economici. La mia tesi si è concentrata sull'identificazione di tratti psicopatologici con approcci bottom-up, al fine di valutare la presenza di problemi di internalizzazione ed esternalizzazione in età evolutiva. Particolare attenzione è stata posta alla presenza di disregolazione emotivo/comportamentale, come fattore di rischio specifico per una peggiore traiettoria psicopatologica di sviluppo. Mi interessava valutare il ruolo dei fattori ambientali e genetici nell'influenzare questi tratti psicopatologici. Inoltre, ho studiato la rilevanza delle variabili epigenetiche. Infine, ho considerato lo sviluppo lungo tutto l'arco della vita dei tratti psicopatologici, al fine di identificare il prima possibile gli individui a maggior rischio di prognosi peggiore. Per ottenere l'identificazione di cluster di sintomi che caratterizzano gli individui a più alto rischio di problemi di salute mentale persistenti, sono stati condotti due studi sperimentali, presentati nel Capitolo 2, utilizzando l'analisi di classe latente. Il capitolo 3 riporta due studi sperimentali condotti per valutare le diverse esposizioni di individui con maggiore psicopatologia a fattori di rischio genetici e ambientali. Il 4° capitolo si concentra sul ruolo dell'interazione gene-ambiente nel dare forma a tratti psicopatologici. Con approcci di machine learning sono stati identificati gruppi di sintomi che caratterizzano gli individui per la presenza di tratti internalizzanti ed esternalizzanti durante l'adolescenza. Nel capitolo 5 viene presentato un lavoro preliminare su dati a tre tempi di follow up, con l'obiettivo di testare la presenza di specifiche traiettorie nelle aree internalizzanti ed esternalizzanti.