Temporal and population dynamics of depressive symptoms : empirical and modeling approaches

Abstract

Depression has been estimated to be the second largest cause of years lived with a disability, and much research on depressive symptoms exists. Despite this, basic research has not found natural taxa that would correspond to clinical diagnoses for depression. It is often assumed that a one-dimensional latent continuum underlies depressive symptoms, but empirical evidence does not support this idea either. Therefore, it has been suggested that depressive symptoms are part of a complex causal network that has not yet been adequately understood.

This thesis aims to understand statistical variation and joint variation of individual depressive symptoms over time, the causal relationships between these symptoms, and their potentially adaptive evolutionary origins. The research material consists of the prospective Young Finns study that began in 1980 and included 3596 participants, the 10317-participant Wisconsin Longitudinal study, and mathematical models for the evolution of cooperation.

First, temporal trajectories of a depressive-symptom sum was modeled with a stochastic differential equation model which results in a more empirically justified approach than typical latent-trait models, allowing causal roles for individual symptoms rather than viewing them as passive reflections. Regarding individual symptoms, it was shown that body-image dissatisfaction was the most temporally stable symptom, and strongly associated with chronically elevated dysphoria over a 16 year follow-up. In contrast, symptoms related to sleep and tiredness were the least stable, and novel methods based on non-Gaussian distributions suggested that sleep problems cause other depressive symptoms. Finally, combining the bargaining models of depression with mathematical models for the evolution of cooperation showed that, in theory, evolution should favor the emergence of depressive symptoms in natural populations, as they promote fitness-enhancing cooperation by rendering defection from joint enterprises less tempting. Overall, instead of a single disorder, depressive symptoms may reflect multiple processes, some of them being adaptive instead of dysfunctional.

Masennus on arvioitu toisiksi suurimmaksi toimintakyvyttömänä elettyjen elinvuosien aiheuttajaksi maailmassa, ja masennusoireita on tutkittu paljon. Tästä huolimatta perustutkimus ei ole löytänyt kliinistä diagnostiikkaa vastaavaa luonnollista rajaa masentuneiden ja ei-masentuneiden välille. Yksiulotteinen jatkumo usein oletetaan masennusoireiden taustavaikuttajaksi, mutta tätäkään ajatusta uusin tutkimus ei tue. Oireiden ajatellaan olevan osa huonosti tunnettua syy- ja seuraussuhteiden verkostoa.

Tässä väitöskirjassa pyritään ymmärtämään yksittäisten masennusoireiden tilastollista vaihtelua ja yhteisvaihtelua ajassa, oireiden kausaaliyhteyksiä, ja niiden mahdollisia evoluution kannalta adaptiivisia ominaisuuksia. Tutkimusmateriaalina toimivat 1980-luvulta asti seurattu 3596:n suomalaisen havaintoaineisto, Lasten Sepelvaltimotaudin Riskitekijät -tutkimus, 10317 amerikkalaisen havaintoaineisto, Wisconsinin pitkättäistutkimus, sekä yhteistyön evoluution matemaattiset mallit.

Usein tutkittua masennusoiresummaa tarkasteltiin stokastisen differentiaaliyhtälömallin avulla. Se tuottaa tyypillisiä latentin taustatekijän malleja realistisemman tilastollisen aikasarjakuvauksen, ja mahdollistaa yksittäisten oireiden toimimisen kausaalisesti aktiivisina tekijöinä yksiulotteisen taustatekijän heijastusten sijaan. Näistä yksittäisistä oireista todettiin, että tyytymättömyys omaan ruumiinkuvaan oli sekä ajassa poikkeuksellisen pysyvää että vahvasti yhteydessä 16 vuoden ajan suhteellisen korkeana pysyneeseen masennuspisteeseen. Sen sijaan uneen ja väsymykseen liittyvä oireilu oli lyhytkestoisempaa, ja uudenlaisen epä-Gaussisiin jakaumiin perustuvan päättelyn mukaan aiheutti muita masennusoireita. Yhdistämällä masennuksen neuvottelustrategia-malli yhteistyön evoluution matemaattisiin malleihin osoitettiin että teoriassa evoluution tulisi suosia masennuspiirteiden kehittymistä populaatiotasolla. Ne voivat edesauttaa yhteistyön syntymistä vähentämällä vapaamatkustamisen yksilökohtaisia hyötyjä. Tulokset vihjaavat että yksittäisen häiriön sijaan, masennusoireet heijastelevat useita prosesseja, joista osa voi olla ennemmin adaptiivisia kuin toimintahäiriöitä.