Modifications de l'activité cérébrale spontanée locale et connectivité chez les adultes avec un trouble du spectre de l'autisme et un haut niveau de fonctionnement cognitif

Traduction: G.M.

 

Mol Autism. 2015 May 24;6:30. doi: 10.1186/s13229-015-0026-z. eCollection 2015.

Alterations of local spontaneous brain activity and connectivity in adults with high-functioning autism spectrum disorder

Itahashi T¹, Yamada T², Watanabe H³, Nakamura M⁴, Ohta H³, Kanai C¹, Iwanami A⁵, Kato N¹, Hashimoto R⁶.

Author information

• ¹Medical Institute of Developmental Disabilities Research, Showa University, 6-11-11 Kita-karasuyama, Setagaya-ku, Tokyo Japan.
• ²Medical Institute of Developmental Disabilities Research, Showa University, 6-11-11 Kita-karasuyama, Setagaya-ku, Tokyo Japan ; Department of Psychiatry, School of Medicine, Showa University, 6-11-11 Kita-karasuyama, Setagaya-ku, Tokyo Japan ; ATR Brain Information Communication Research Laboratory Group, Kyoto, Japan.
• ³Medical Institute of Developmental Disabilities Research, Showa University, 6-11-11 Kita-karasuyama, Setagaya-ku, Tokyo Japan ; Department of Psychiatry, School of Medicine, Showa University, 6-11-11 Kita-karasuyama, Setagaya-ku, Tokyo Japan.
• ⁴Department of Psychiatry, School of Medicine, Showa University, 6-11-11 Kita-karasuyama, Setagaya-ku, Tokyo Japan ; Kanagawa Psychiatric Center, Kinko Hospital, 2-5-1 Serigaya, Yokohama, Kanagawa Japan.
• ⁵Department of Psychiatry, School of Medicine, Showa University, 6-11-11 Kita-karasuyama, Setagaya-ku, Tokyo Japan.
• ⁶Medical Institute of Developmental Disabilities Research, Showa University, 6-11-11 Kita-karasuyama, Setagaya-ku, Tokyo Japan ; Department of Language Sciences, Graduate School of Humanities, Tokyo Metropolitan University, 1-1 Minami-Osawa, Hachioji-shi, Tokyo Japan.

Abstract

BACKGROUND:

Previous autism research has hypothesized that abnormalities of functional connectivity in autism spectrum disorder (ASD) may vary with the spatial distance between two brain regions. Although several resting-state functional magnetic resonance imaging (rsfMRI) studies have extensively examined long-range (or distant) connectivity in the adult ASD brain, short-range (or local) connectivity has been investigated in less depth. Furthermore, the possible relationship between functional connectivity and brain activity level during the resting state remains unclear.

La recherche antérieure sur l'autisme a émis l'hypothèse que les anomalies de la connectivité fonctionnelle dans le trouble du spectre de l'autisme (TSA) peuvent varier en fonction de la distance spatiale entre deux régions du cerveau. Bien que plusieurs études d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle à l'état de repos (rsfMRI) ont étudié en détail la connectivité à long terme (ou à distance) dans le cerveau d'adulte avec un diagnostic de TSA, la connectivité à courte portée (ou locale) a été étudiée moins en profondeur. En outre, la relation possible entre la connectivité fonctionnelle et le niveau de l'activité du cerveau pendant l'état de repos reste incertaine.

METHODS:

We acquired rsfMRI data from 50 adults with high-functioning ASD and 50 matched controls to examine the properties of spontaneous brain activity using measures of local and distant connectivity together with a measure of the amplitude of brain activity, known as fractional amplitude of low-frequency fluctuation (fALFF). The two connectivity measures were calculated using a common graph-theoretic framework. We also examined the spatial overlaps between these measures and possible relationships of these disrupted functional measures with autistic traits assessed by the Autism-Spectrum Quotient (AQ).

Nous avons acquis des données rsfMRI de 50 adultes avec un TSA et un haut-niveau de fonctionnement cognitif et 50 témoins appariés pour examiner les propriétés de l'activité cérébrale spontanée en utilisant des mesures de connectivité locale et distante avec une mesure de l'amplitude de l'activité du cerveau, appelée amplitude fractionnée à fluctuation basse-fréquence (fALFF). Les deux mesures de connectivité ont été calculées en utilisant un cadre commun de la théorie des graphes . Nous avons également examiné les chevauchements géographiques entre ces mesures et les relations possibles de ces mesures fonctionnelles perturbées avec des traits autistiques évalués par l'Autisme-Spectrum Quotient (AQ).

RESULTS:

Compared to the controls, participants with ASD exhibited local over-connectivity in the right superior frontal gyrus and middle frontal gyrus, accompanied by local under-connectivity in the bilateral fusiform gyri (FG) and right middle temporal gyrus (MTG). On the other hand, we did not find any significant alterations in distant connectivity. Participants with ASD also exhibited reduced fALFF in the right middle occipital gyrus, lingual gyrus, and FG. Further conjunction and spatial overlap analyses confirmed that the spatial pattern of reduced fALFF substantially overlapped with that of local under-connectivity, demonstrating the co-occurrence of disrupted connectivity and spontaneous activity level in the right inferior occipital gyrus, posterior MTG (pMTG), and FG. Finally, within the ASD group, disrupted local connectivity in the right pMTG significantly correlated with the "social interaction" subscale score of the AQ.

Par rapport aux contrôles, les participants avec TSA montraient une sur-connectivité locale dans le gyrus frontal supérieur droit et le gyrus frontal moyen, accompagné par une sous-connectivité locale dans le gyrus fusiforme bilatérale (FG) et le gyrus temporal moyen droit (MTG). D'autre part, on n'a pas trouvé d'altérations significatives de connectivité distante. Les participants avec un diagnostic de TSA présentaient également une fALFF réduite dans le gyrus occipital moyen droit, le gyrus lingual, et le FG. De nouvelles analyses de conjonction et chevauchement spatial ont confirmé que la répartition spatiale de la réduction fALFF coïncide sensiblement avec celle de la sous-connectivité locale, ce qui démontre la co-occurrence de la connectivité interrompue et le niveau de l'activité spontanée dans le  gyrus occipital inférieur droit, le MTG postérieur (pMTG), et le FG. Enfin, dans le groupe de TSA, la perturbation de la connectivité locale dans la pMTG droite est significativement corrélée avec la sous-échelle de l'"interaction sociale" dans l'AQ.

 

CONCLUSIONS:

These findings revealed local functional disruptions in the occipital and temporal regions, especially the right FG and pMTG, in the form of co-occurrence of spontaneous brain activity level and local connectivity, which may underline social and communicative dysfunctions in adult ASD.

Ces résultats ont révélé des perturbations fonctionnelles locales  dans les régions occipitales et temporales, en particulier le FG et pMTG droits, sous la forme de co-occurrence du niveau de l'activité cérébrale spontanée et connectivité locale, qui peut souligner les dysfonctionnements sociaux et de communication chez les adultes avec TSA.

 

PMID: 26023326