Decreased frontal gyrification correlates with altered connectivity in children with autism

Traduction: G.M.

Front Hum Neurosci. 2013 Nov 8;7:750.

Gyrification frontale diminuée en corrélation avec la connectivité altérée chez les enfants avec autisme

Schaer M, Ottet MC, Scariati E, Dukes D, Franchini M, Eliez S, Glaser B.

Source

Stanford Cognitive and Systems Neuroscience Laboratory, Stanford University School of Medicine, Palo Alto CA, USA ; Office Médico-Pédagogique, Department of Psychiatry, University of Geneva School of Medicine Geneva, Switzerland.

Avant Hum Neurosci . 8 novembre 2013 ; 7:750 .

Résumé

Les corrélats structurels de la dysconnectivité fonctionnelle dans les troubles du spectre autistique ( TSA ) ont été rarement explorés , malgré le fait que la connectivité fonctionnelle modifiée est l'une des observations neuropathologiques les plus fréquentes dans le trouble.

Nous avons analysé la morphométrie cérébrale et la connectivité structurelle en utilisant l'imagerie multi- modale chez 11 enfants / adolescents avec TSA et 11 témoins appariés .  
Nous avons estimé les volumes régionaux de matière corticales et de matière blanche , ainsi que des mesures de vertex  de l'épaisseur corticale et l'index local de gyrification ( LGI ) . L'IRM de diffusion  ( DTI ) ont été utilisés pour mesurer l'anisotropie fractionnelle ( FA ) et les estimations de tractographie de connectivité à courte et à longue distance.
Nous avons observé quatre groupes de réduction LGI chez les patients avec TSA , trois se trouvaient dans la région frontale inférieure droite s'étendant vers le lobe pariétal inférieur , et on était dans la région médiane droite pariéto-occipitale .  
Une réduction du volume a été trouvée dans le corps calleux antérieur , avec moins de lignes de courant frontales inter-hémisphériques .  
Malgré la correspondance spatiale de la diminution de la gyrification et la connectivité réduite à long  distance, nous n'avons pas observé de relation significative entre les deux.  
Cependant , une corrélation positive entre LGI et la connectivité locale était présente dans les quatre groupes de patients avec TSA . 
La gyrification réduite dans les régions corticales médiales fronto- pariétales postérieures et inférieures appuie l'idée d'une croissance corticale précoce perturbée à la fois le système des neurones miroir et dans les structures médianes responsables de la cognition sociale .  
La déficience neurologique précoce dans ces régions peut représenter un substrat initial pour la maturation altérée dans les réseaux cérébraux qui prennent en charge les compétences sociales complexes .  
Nous démontrons également que les changements de gyrification sont liés à la connectivité . Cela confirme l'idée que le déséquilibre entre les faisceaux de matière blanche à courte et long distance non seulement porte atteinte à l'intégration des informations provenant de plusieurs systèmes neuronaux , mais aussi modifie la forme du cerveau au début de l'autisme .

PMID: 24265612

Abstract

The structural correlates of functional dysconnectivity in autism spectrum disorders (ASD) have been seldom explored, despite the fact that altered functional connectivity is one of the most frequent neuropathological observations in the disorder. We analyzed cerebral morphometry and structural connectivity using multi-modal imaging for 11 children/adolescents with ASD and 11 matched controls. We estimated regional cortical and white matter volumes, as well as vertex-wise measures of cortical thickness and local Gyrification Index (lGI). Diffusion Tensor Images (DTI) were used to measure Fractional Anisotropy (FA) and tractography estimates of short- and long-range connectivity. We observed four clusters of lGI reduction in patients with ASD, three were located in the right inferior frontal region extending to the inferior parietal lobe, and one was in the right medial parieto-occipital region. Reduced volume was found in the anterior corpus callosum, along with fewer inter-hemispheric frontal streamlines. Despite the spatial correspondence of decreased gyrification and reduced long connectivity, we did not observe any significant relationship between the two. However, a positive correlation between lGI and local connectivity was present in all four clusters in patients with ASD. Reduced gyrification in the inferior fronto-parietal and posterior medial cortical regions lends support for early-disrupted cortical growth in both the mirror neuron system and midline structures responsible for social cognition. Early impaired neurodevelopment in these regions may represent an initial substrate for altered maturation in the cerebral networks that support complex social skills. We also demonstrate that gyrification changes are related to connectivity. This supports the idea that an imbalance between short- and long-range white matter tracts not only impairs the integration of information from multiple neural systems, but also alters the shape of the brain early on in autism.