Altérations corticales et sous-corticales associées à un comportement visuomoteur de précision chez les personnes avec un diagnostic de "troubles du spectre de l'autisme"

Aperçu: G.M.

Outre les déficits fondamentaux en capacités de communication sociale et en comportements répétitifs et les intérêts restreints, de nombreuses personnes avec un diagnostic de "troubles du spectre de l'autisme" (dTSA) présentent des comorbidités développementales, y compris des problèmes sensorimoteurs. Les problèmes sensorimoteurs sont fréquents chez les TSA et associés à des symptômes cliniques plus graves. Fait important, les comportements sensorimoteurs sont précisément quantifiables et hautement traductionnels, offrant des cibles prometteuses pour les études neurophysiologiques des TSA. 

Nous avons utilisé l'IRM fonctionnelle pour identifier les régions cérébrales associées au comportement sensorimoteur à l'aide d'une tâche de préhension de précision guidée visuellement chez des personnes présentant un TSA (N = 20) et des contrôles appairés en âge, et QI (N = 18). 

Au cours du comportement visuomoteur, les individus avec dTSA présentaient une plus grande variabilité de force que les témoins. Le signal BOLD de multiples régions corticales et sous-corticales était associé à la variabilité de la force, notamment les cortex moteur et prémoteur, le cortex pariétal postérieur, le cortex extrastrié, le putamen et le cervelet. 

L'activation dans le cortex prémoteur droit est mise à l'échelle avec la variabilité sensorimotrice chez les témoins, mais pas chez les TSA. Les personnes avec dTSA ont présenté une plus grande activation que les témoins chez le putamen gauche et le lobule cérébelleux VIIb gauche, et l'activation dans ces régions était associée à des symptômes de TSA plus graves sur le plan clinique. 

Ensemble, ces résultats suggèrent qu'une plus grande variabilité sensorimotrice dans les TSA est associée à des processus cortical-striataux altérant la sélection de l'action et à des circuits cortico-cérébelleux impliqués dans des ajustements réactifs du débit moteur guidés par la rétroaction. 

Nos résultats indiquent également que l'organisation atypique des circuits corticaux visuomoteurs peut entraîner une dépendance accrue à l'égard des circuits sous-corticaux généralement dédiés à l'acquisition d'habiletés motrices. 

Globalement, ces résultats fournissent de nouvelles preuves que les altérations sensorimotrices dans les TSA impliquent une organisation corticale et sous-corticale aberrante pouvant contribuer à des problèmes cliniques clés chez les patients.

J Neurophysiol. 2019 Jul 17. doi: 10.1152/jn.00286.2019.

Cortical and subcortical alterations associated with precision visuomotor behavior in individuals with autism spectrum disorder

Unruh KE¹, Martin LE², Magnon GC³, Vaillancourt DE⁴, Sweeney JA⁵, Mosconi MW¹.

Author information

1

University of Kansas, United States.

2

University of Kansas Medical Center, United States.

3

University of Pittsburgh School of Medicine, United States.

4

Applied Physiology and Kinesiology, University of Florida, United States.

5

University of Cincinnati, United States.

Abstract

In addition to core deficits in social-communication abilities and repetitive behaviors and interests, many patients with autism spectrum disorder (ASD) experience developmental comorbidities, including sensorimotor issues. Sensorimotor issues are common in ASD and associated with more severe clinical symptoms. Importantly, sensorimotor behaviors are precisely quantifiable and highly translational, offering promising targets for neurophysiological studies of ASD. We used functional MRI to identify brain regions associated with sensorimotor behavior using a visually-guided precision gripping task in individuals with ASD (N=20) and age-, IQ-, and handedness-matched controls (N=18). During visuomotor behavior, individuals with ASD showed greater force variability than controls. BOLD signal for multiple cortical and subcortical regions was associated with force variability, including motor and premotor cortex, posterior parietal cortex, extrastriate cortex, putamen, and cerebellum. Activation in right premotor cortex scaled with sensorimotor variability in controls, but not in ASD. Individuals with ASD showed greater activation than controls in left putamen and left cerebellar lobule VIIb and activation in these regions was associated with more severe clinically-rated symptoms of ASD. Together, these results suggest that greater sensorimotor variability in ASD is associated with altered cortical-striatal processes supporting action selection and cortical-cerebellar circuits involved in feedback-guided reactive adjustments of motor output. Our findings also indicate that atypical organization of visuomotor cortical circuits may result in heightened reliance on subcortical circuits typically dedicated to motor skill acquisition. Overall, these results provide new evidence that sensorimotor alterations in ASD involve aberrant cortical and subcortical organization that may contribute to key clinical issues in patients.

PMID:31314644

DOI:10.1152/jn.00286.2019