Abstract Many adults with schizophrenia have cognitive deficits, and many children who go on to develop schizophrenia as adults have subtle sub-clinical signs of early developmental deviance. However, the relationship between early markers of neurodevelopment and later neurocognition remains unclear. The present thesis principally investigates infant neurodevelopment, adolescent scholastic function and adult cognition in the Northern Finland 1966 Birth Cohort (n = 12,058). Proxy markers of neurocognition – developmental milestones and school performance – were collected prospectively. Individuals who went on to develop schizophrenia were identified. School performance in pre-schizophrenic individuals was assessed by teacher ratings (n = 100). Cognition in subjects with schizophrenia was assessed at age 33–35 (n = 61). A representative sample of the general population at risk was studied as a comparison group (school assessments n = 9351; neurocognitive assessment n = 104). The schizophrenia group achieved neuromotor milestones later (p < 0.0001) and performed worse than the control group on all cognitive measures (p < 0.0025). In pooled analyses there were associations between infant motor development and adult cognition in executive function (p = 0.006), verbal learning (p = 0.007) and visuospatial working memory (p = 0.02), (earlier development was linked to better adult cognition) but not in visual object learning. The pattern of associations between development and adult cognition was broadly similar in schizophrenia and the general population, whereas associations between development and adolescent scholastic function were stronger in schizophrenia than in controls (p < 0.05). A complementary neuropsychological case study of spontaneous clinical and cognitive improvement in chronic schizophrenia is also presented, showing that cognitive deficits in schizophrenia do not always represent a static encephalopathy, but can be subject to marked improvement. The possibility of using knowledge about premorbid features to help predict and prevent schizophrenia is also critically reviewed, using the school setting as a practical example. It is concluded that many obstacles remain before knowledge about premorbid features can be translated to preventative interventions. Overall, the results of these investigations are consistent with the hypothesis that in schizophrenia, mild infant motor developmental delay, adolescent scholastic performance and cognitive deficits may be age dependent manifestations of the same underlying neural process. Thus, they may be better considered as part of a single longitudinal syndrome. / Tiivistelmä Skitsofreniaa sairastavilla aikuisilla on kognitiivisten toimintojen puutoksia. Kognitiivisia (tiedon prosessoinnin) toimintoja ovat esimerkiksi tarkkaavaisuus, huomiokyky, oppiminen, muisti, asioiden suunnittelu ja ongelmanratkaisu. Monilla lapsilla, jotka sairastuvat aikuisiällä skitsofreniaan, on vähäisiä, kliinisesti merkityksettömiä varhaisen kehityksen poikkeamia tai hitautta. Varhaisen kehityksen ja myöhemmän kognition yhteys on toistaiseksi epäselvä. Tämä tutkimus selvittää varhaisen hermostonkehityksen, nuoruusiän koulunkäynnin ja aikuisiän kognition yhteyttä Pohjois-Suomen 1966 syntymäkohortissa (N = 12 058). Tiedot hermoston tietotoimintoja kuvaavista muuttujista (varhainen kehitys ja koulumenestys) kerättiin prospektiivisesti, samoin tieto skitsofreniaan sairastumisesta. Opettajat arvioivat tutkittavien (n = 100) koulumenestystä ennen sairastumista. Skitsofreniaa sairastavien kognitiivinen suorituskyky arvioitiin 33–35 vuoden iässä (n = 61). Vertailuryhmänä käytettiin edustavaa otosta yleisväestöstä (koulumenestys n = 9351; kognitiivinen suorituskyky n = 104). Skitsofreniaryhmä saavutti motoriset kehityskynnykset (kuten seisomaan ja kävelemään oppiminen) keskimäärin merkittävästi myöhemmin ja suoriutui huonommin kuin kontrolliryhmä kaikissa kognitiivisen suorituskyvyn mittauksissa. Lisäksi varhaisen motorisen kehityksen ja aikuisiän kognitiivisen suorituskyvyn välillä havaittiin yhteys. Erityisesti varhainen motorinen kehitys ennusti hyvää toiminnanohjausta, verbaalista oppimista ja visuospatiaalista työmuistia. Vastaavaa yhteyttä ei havaittu visuaalisen oppimisen alueella. Varhaisen kehityksen ja aikuisiän kognitiivisten toimintojen yhteys oli samantyyppinen sekä skitsofreniassa että yleisväestössä, kun taas varhaisen kehityksen ja nuoruusiän koulumenetyksen yhteys oli vahvempi skitsofreniaan sairastuneilla kuin verrokkihenkilöillä. Yhtenä osatyönä esitetään tapausselostus, jossa kaksi kroonista skitsofreniaa sairastavaa henkilöä toipui spontaanisti sekä kliinisesti ja kognitiivisesti. Tapausselostus osoittaa, että skitsofreniaan liittyvä kognitiivisen tason lasku ei välttämättä heijasta pysyvää aivojen toiminnantason laskua, vaan tila voi huomattavasti korjaantua. Tutkimuksen osana on myös katsaus siitä, missä määrin on mahdollista ennustaa skitsofreniaa sairautta edeltävien piirteiden ja koulussa tehtyjen havaintojen perusteella. Katsauksen valossa on ilmeistä, että on edelleen hyvin vaikea hyödyntää sairautta edeltäviä piirteitä tulevan sairauden ennustamisessa ja etenkin ehkäisyssä. Yhteenvetona voidaan todeta tämän tutkimuksen keskeisten tulosten tukevan hypoteesia, jonka mukaan skitsofreniaan myöhemmin sairastuneilla havaittu lievä varhaisen motorisen kehityksen viive, heikko nuoruusiän koulumenestys ja kognitiivisen tason lasku heijastanevat ikäsidonnaista keskushermoston kehitysprosessia ja voivat olla osa samasta pitkittäisestä oirekokonaisuudesta.

Abstract Frontotemporal lobar degeneration (FTLD) is the second commonest cause of dementia after Alzheimer’s disease (AD) in patients <65 years. Its most frequent clinical subtype is behavioral variant frontotemporal dementia (bvFTD) characterized by behavioral change and executive deficits. FTLD also encompasses two variants of primary progressive aphasia (PPA) characterized by language deficits. The majority of familial FTLD cases are linked to the C9ORF72 expansion mutation. As both cognitive and behavioral changes are core diagnostic features of FTLD, neuropsychological assessment is vital. However, neuropsychological literature is inconclusive regarding the most functional measures for detecting FTLD. Current knowledge on the cognitive profile of patients with the C9ORF72 expansion is scarce. The aims of this thesis were threefold: (1) to identify the cognitive measures that optimally serve the differential diagnosis of FTLD, (2) to characterize the neuropsychological profile of C9ORF72 expansion; and (3) to examine the utility of the Modified Frontal Behavioral Inventory (FBI-mod) in differentiating FTLD, AD, and mild cognitive impairment (MCI). The participants comprised FTLD, AD, and MCI patients diagnosed in the University Hospitals of Oulu and Kuopio. The patients underwent a detailed neuropsychological assessment including the CERAD neuropsychological battery (CERAD-NB) and the FBI-mod. While bvFTD was characterized by verbal fluency, working memory, and verbal comprehension deficits relative to AD, AD was associated with greater episodic memory impairments. The poorer delayed recall in AD was further evident on the memory tests of the CERAD-NB; however, its overall utility in the differentiation between FTLD and AD was limited. The C9ORF72 expansion carriers showed more severe executive deficits than non-carriers. The C9ORF72 expansion may further be associated with slowly progressing FTLD. On the FBI-mod, bvFTD was linked to amplified behavioral symptoms relative to AD, MCI, and PPA. Findings highlight the importance of incorporating a broad cognitive battery in the neuropsychological evaluation of FTLD. Though the clinical phenotype of C9ORF72 expansion appears broad, executive impairment likely is a core feature of bvFTD patients with the expansion. The use of the FBI-mod is recommended as a structured measure for behavioral symptoms of bvFTD. / Tiivistelmä Otsa-ohimolohkorappeumat on Alzheimerin taudin (AT) jälkeen yleisin työikäisten dementiaa aiheuttava sairausryhmä. Sen yleisin alamuoto on otsalohkodementia, jonka ensioireita ovat käyttäytymisen muutokset ja toiminnanohjauksen ongelmat. Sairausryhmään kuuluu myös kaksi kielellisin oirein ilmenevää alatyyppiä. C9ORF72-toistojaksomutaation on todettu selittävän suurimman osan perinnöllisistä tapauksista. Kognitiivisten ja käyttäytymiseen liittyvien muutosten arvioiminen on keskeinen osa taudin diagnostiikkaa. Tutkimustiedon perusteella on epäselvää, mitkä neuropsykologiset menetelmät soveltuvat parhaiten otsa-ohimolohkorappeumien tunnistamiseen. Tieto C9ORF72-mutaation kantajien kognitiivisesta profiilista on niukkaa. Tutkimuksen tavoitteena oli löytää neuropsykologisia menetelmiä, joista on hyötyä otsa-ohimolohkorappeumien erotusdiagnostiikassa ja selvittää C9ORF72-mutaation kantajien neuropsykologisia erityispiirteitä. Lisäksi haluttiin tutkia käytösoireita kartoittavan FBI-mod -läheiskyselyn hyödyllisyyttä otsa-ohimolohkorappeumien, AT:n ja lievän kognitiivisen heikentymän (MCI) erottamisessa. Aineisto koostui Oulun ja Kuopion yliopistosairaaloissa diagnosoiduista otsa-ohimolohkorappeuma-, AT- ja MCI-potilaista, joille oli tehty CERAD-tehtäväsarja, laaja neuropsykologinen tutkimus sekä FBI-mod. Otsalohkodementiaa sairastavat suoriutuivat AT-potilaita heikommin sanasujuvuutta, työmuistia ja kielellistä käsityskykyä arvioivissa tehtävissä, kun taas tapahtumamuisti oli heikompi AT:a sairastavilla. Myös CERAD-tehtäväsarjassa AT-potilaat suoriutuivat heikommin viivästetyn mieleenpalautuksen tehtävissä, mutta kokonaisuutena tehtäväsarjan kyky erotella otsa-ohimolohkorappeumaa ja AT:a sairastavat oli rajallinen. C9ORF72-mutaation kantajilla toiminnanohjauksen ongelmat olivat vaikeampia kuin ei-kantajilla. Lisäksi havaittiin, että C9ORF72-mutaatioon liittyvä sairaus voi edetä hyvin hitaasti. FBI-mod erotteli hyvin otsalohkodementiaa sairastavat AT- ja MCI-potilaista sekä otsa-ohimolohkorappeumien kielellistä muotoa sairastavista. Tulokset korostavat laajan neuropsykologisen tutkimuksen merkitystä otsa-ohimolohkorappeumien diagnostiikassa. Vaikka C9ORF72-mutaation kliininen kuva on vaihteleva, ovat toiminnanohjauksen ongelmat keskeinen osa taudinkuvaa. FBI-mod -kyselyn käyttö on suositeltavaa otsalohkodementiaan liittyvien käytösoireiden strukturoidussa arvioinnissa.

Abstract Background: Childhood brain tumors (CBTs) are the most common solid tumors in childhood. CBT survivors have a high risk of several late-effects, including cerebrovascular disease (CVD), neurocognitive impairment, secondary neoplasms, and low bone mineral density; however, only a few studies have clinically investigated the late-sequelae in young-adult CBT survivors. Aim: To determine the prevalence of CVD, neurocognitive impairment, secondary neoplasms, and bone mineral density in a national cohort of radiotherapy-treated long-term survivors of CBT. Subjects and Methods: Radiotherapy-treated CBT survivors diagnosed between 1970–2008 were selected based on the following inclusion criteria: follow-up ≥5 years since the cessation of therapy and age of ≥16 years at the time of the study. Survivors were clinically and neuropsychologically examined, and investigated by magnetic resonance imaging (MRI), bone mineral densitometry, and laboratory analysis. Results: We included 74 survivors after a mean follow-up time of 18.9 ± 6.1 years. The mean age at follow-up was 28.4 ± 6.8 years and at diagnosis 8.3 ± 4.3 years. At the 20-year follow-up, the cumulative prevalence of CVD, along with small- and large-vessel disease was 52%, 38%, and 16%, respectively. Ischemic infarcts or transient ischemic attacks were diagnosed in 11% of the survivors, lacunar infarcts in 10%, and cerebral hemorrhage in 3%. White matter lesions (WMLs) were noted in 49% of the survivors. Higher blood pressure was associated with CVD, large-vessel disease, WMLs, and lacunar infarcts. Survivors had lower cognitive performance in all neuropsychological domains than controls. Mean verbal intelligence quotient was 89 ± 14 and mean performance intelligence quotient 87 ± 19. Executive functions (Z-score -5.0 ± 5.3 SD) and processing speed (Z-score -4.3 ± 5.4 SD) were extensively impaired. Executive functions and processing speed were associated with everyday life skills. Cumulative incidence of secondary meningiomas was 10.2% at the 25-year follow-up using the clinical data, and that of secondary neoplasms was 2.4% using the Finnish Cancer Registry data. We observed low bone mineral density in 23.6% of the survivors, which was associated with fractures in long bones. Conclusions: Young adult CBT survivors experienced late-consequences typically associated with ageing. / Tiivistelmä Taustaa: Suomessa sairastuu vuosittain 46-60 lasta aivokasvaimeen, joka on lapsuusiän yleisin, kiinteä kasvain. Selviytyneillä on todettu lisääntynyt hoitojen myöhäisvaikutuksien riski. Kuitenkin nuorten aikuisten haittavaikutuksia on toistaiseksi tutkittu melko vähän. Tutkimuksen tarkoitus: Tarkoituksena oli selvittää sädehoidon jälkihaittoina esiintyvien sairauksien, kuten aivoverisuonisairauksien, älyllisten ongelmien, sekundaaristen kasvainten ja luustonhaurastumisen yleisyyttä ja riskitekijöitä suomalaisessa, kansallisessa kohortissa. Aineisto ja Menetelmät: Tutkimukseen kutsuttiin kaikki Suomessa lapsuusiällä aivokasvaimen sairastaneet aikuiset, jotka oli hoidettu sädehoidolla vuosina 1970-2008. Tutkittavat olivat yli 16-vuotiaita ja hoitojen päättymisestä oli yli 5 vuotta. Osallistuneille tehtiin kliininen ja neuropsykologinen tutkimus, pään magneettikuvaus, luustontiheysmittaus ja laboratoriotutkimuksia. Tulokset: Tutkimukseemme osallistui 74 nuorta aikuista 18,9 ± 6,1 vuotta hoitojen päättymisen jälkeen. Tutkittavat olivat iältään 28,4 ± 6,8 -vuotiaita osallistuessaan, ja 8,3 ± 4,3 -vuotiaita diagnoosihetkellä. Aivoverisuonisairaus todettiin 52% tutkimukseen osallistuneella 20 vuoden seurannan jälkeen, pienten suonten tauti oli 38 %:lla ja suurten suonten tauti 16 %:lla. Aivoinfarktin oli sairastanut 9 % tutkituista, lakuunainfarktin 10 % ja aivoverenvuodon 3 % tutkituista. Valkean aivoaineen muutoksia todettiin 49 %:lla magneettikuvauksessa. Korkea verenpaine lisäsi aivoverisuonisairauden, suurten suonten taudin, valkoisen aivoaineen muutoksien sekä lakuunainfarktien riskiä. Selviytyjien keskimääräinen kielellinen älykkyysosamäärä oli 89 ± 14 ja ei-kielellinen 87 ± 19. Suurimmat vaikeudet todettiin toiminnanohjauksessa (Z-luku -5,0 ± 5,3 SD) ja prosessointinopeudessa (Z-luku -4,3 ± 5,4 SD). Toiminnanohjauksen ja prosessointinopeuden vaikeudet olivat yhteydessä arkielämän haasteisiin. Sekundaaristen aivokalvokasvainten kumulatiivinen esiintyvyys oli 25 vuoden seuranta-aikana 10,2 % kliinisessä tutkimuksessa ja sekundaaristen kasvainten 2,4 % Syöpärekisteriaineistossa. Matala luustontiheys todettiin 23,6%:lla selviytyneistä. Johtopäätökset: Nuorilla aikuisilla, jotka ovat lapsena aivokasvaimen vuoksi saaneet sädehoitoa, esiintyy useita sellaisia jälkihaittoja, jotka yleensä liittyvät ikääntymiseen.