Identification pilotée par les données des sous-types de la fonction exécutive dans le développement typique, le trouble d'hyperactivité avec déficit de l'attention et les "troubles du spectre de l'autisme"

Aperçu: G.M.

CONTEXTE:

La déficience de la fonction exécutive (FE), de la régulation dirigée vers un objectif des pensées, des actions et des émotions , entraîne des résultats négatifs et est commune aux troubles neurodéveloppementaux, notamment le trouble de déficit de l'attention avec hyperactivité avec  (TDAH) et le trouble du spectre de l'autisme (ASD). L’hétérogénéité de l’expression des symptômes au sein des troubles et entre ceux-ci est l’un des principaux obstacles à son amélioration. L'analyse de cette hétérogénéité est nécessaire pour atteindre la précision du diagnostic, l'un des objectifs de l'Initiative des critères du domaine de recherche NIMH. Nous avons cherché à identifier les sous-types trans diagnostics de la FE couvrant le spectre normal à altéré et à établir leur validité prédictive et neurobiologique.

METHODES:

La détection communautaire a été appliquée aux mesures cliniques de déclaration des parents chez les enfants âgés de 8 à 14 ans avec et sans TDAH et TSA appartenant à deux cohortes indépendantes (découverte N = 320; réplication N = 692) afin d'identifier les sous-groupes ayant des profils comportementaux distincts. La classification de la machine à vecteurs de support (MVS) a été utilisée pour prévoir l'appartenance à un sous-groupe de cas non vus. Une validation neurobiologique préliminaire a été obtenue avec les données existantes d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) sur un sous-échantillon (N = 84) en testant des hypothèses sur la sensibilité des sous-groupes de FE par rapport aux catégories de DSM.

RÉSULTATS:

Nous avons observé trois sous-types de transdiagnostic FE caractérisés par des profils comportementaux définis par une faiblesse relative dans: (a) la flexibilité et la régulation des émotions; (b) inhibition; et (c) mémoire de travail, organisation et planification. La même structure tripartite était également présente chez les enfants avec un développement typique. SVM formé sur l'échantillon de découverte et testé sur l'appartenance au sous-groupe classifié de l'échantillon de réplication avec une précision de 77,0%. La classification MVS divisée par moitié sur l'échantillon combiné (N = 1 012) a donné une précision de 88,9% (cette MVS est disponible pour un usage public). Comme supposé, l'engagement sous frontale-pariétale était mieux distingué par le sous-type FE que par le diagnostic DSM et le sous-groupe caractérisé par une inflexibilité n'a pas réussi à moduler l'activation d'un IPL droit en réponse à des exigences accrues de la part des dirigeants.

CONCLUSIONS:

Les sous-types de transdiagnostic observés affinent la nosologie diagnostique actuelle et améliorent la prise de décision clinique pour personnaliser le traitement du dysfonctionnement exécutif chez les enfants.

J Child Psychol Psychiatry. 2019 Sep 11. doi: 10.1111/jcpp.13114.

Data-driven identification of subtypes of executive function across typical development, attention deficit hyperactivity disorder, and autism spectrum disorders

Vaidya CJ^1,2, You X², Mostofsky S³, Pereira F⁴, Berl MM², Kenworthy L².

Author information

1

Department of Psychology, Georgetown University, Washington, DC, USA.

2

Children's Research Institute, Children's National Health System, Washington, DC, USA.

3

Center for Neurodevelopmental and Imaging Research, Kennedy Krieger Institute, Baltimore, MD, USA.

4

Machine Learning Team, National Institute of Mental Health, Bethesda, MD, USA.

Abstract

BACKGROUND:

Impairment of executive function (EF), the goal-directed regulation of thoughts, actions, and emotions, drives negative outcomes and is common across neurodevelopmental disorders including attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) and autism spectrum disorder (ASD). A primary challenge to its amelioration is heterogeneity in symptom expression within and across disorders. Parsing this heterogeneity is necessary to attain diagnostic precision, a goal of the NIMH Research Domain Criteria Initiative. We aimed to identify transdiagnostic subtypes of EF that span the normal to impaired spectrum and establish their predictive and neurobiological validity.

METHODS:

Community detection was applied to clinical parent-report measures in 8-14-year-old children with and without ADHD and ASD from two independent cohorts (discovery N = 320; replication N = 692) to identify subgroups with distinct behavioral profiles. Support vector machine (SVM) classification was used to predict subgroup membership of unseen cases. Preliminary neurobiological validation was obtained with existing functional magnetic resonance imaging (fMRI) data on a subsample (N = 84) by testing hypotheses about sensitivity of EF subgroups versus DSM categories.

RESULTS:

We observed three transdiagnostic EF subtypes characterized by behavioral profiles that were defined by relative weakness in: (a) flexibility and emotion regulation; (b) inhibition; and (c) working memory, organization, and planning. The same tripartite structure was also present in the typically developing children. SVM trained on the discovery sample and tested on the replication sample classified subgroup membership with 77.0% accuracy. Split-half SVM classification on the combined sample (N = 1,012) yielded 88.9% accuracy (this SVM is available for public use). As hypothesized, frontal-parietal engagement was better distinguished by EF subtype than DSM diagnosis and the subgroup characterized with inflexibility failed to modulate right IPL activation in response to increased executive demands.

CONCLUSIONS:

The observed transdiagnostic subtypes refine current diagnostic nosology and augment clinical decision-making for personalizing treatment of executive dysfunction in children.

© 2019 Association for Child and Adolescent Mental Health.

PMID:31509248

DOI:10.1111/jcpp.13114