Relations atypiques entre EEG spontané et activité IRMf dans l'autisme

Aperçu: G.M.

Les "troubles du spectre de l'autisme" (TSA) ont été liés à la communication atypique entre les réseaux cérébraux distribués. Cependant, malgré des décennies de recherche, la nature exacte des différences entre les individus au développement typique (DT) et ceux avec un diagnostic de TSA reste incertaine. Les TSA ont été largement étudiés à l'aide de méthodes de neuroimagerie au repos, y compris l'IRM fonctionnelle (IRMf) et l'électroencéphalographie (EEG). Cependant, on sait peu de choses sur la façon dont l'IRMf et les mesures EEG de l'activité cérébrale spontanée sont liées dans les TSA. 

Dans la présente étude, deux cohortes d'enfants et d'adolescents ont subi un EEG à l'état de repos (n = 38 par groupe) ou une IRMf (n = 66 TSA, 57 TD), avec un sous-ensemble d'individus dans les cohortes EEG et IRMf (n = 17 par groupe). 

Dans la cohorte EEG, la puissance occipito-pariétale alpha EEG s'est avérée être réduite dans les TSA. 

Dans la cohorte IRMf, la puissance dépendante du niveau d'oxygène dans le sang (BOLD) a été augmentée régionalement dans les régions temporales droites et il y avait une surconnectivité généralisée entre le thalamus et les régions corticales dans le groupe TSA par rapport au groupe TD. 

Enfin, les analyses multimodales ont révélé que, bien que les enfants TD aient montré des relations systématiquement positives entre la puissance alpha EEG et la puissance BOLD régionale, ces associations étaient faibles ou négatives dans les TSA. 

Ces résultats suggèrent des liens atypiques entre les rythmes alpha et l'activité BOLD régionale dans les TSA, impliquant éventuellement des substrats neuronaux et des processus qui coordonnent la régulation thalamocorticale du rythme alpha.

Brain Connect. 2019 Dec 30. doi: 10.1089/brain.2019.0693.

Atypical relationships between spontaneous EEG and fMRI activity in autism

Mash LE¹, Keehn B², Linke AC³, Liu T⁴, Helm JL⁵, Haist F⁶, Townsend J⁷, Müller RA⁸.

Author information

1

San Diego State University/University of California San Diego Joint Doctoral Program in Clinical Psychology, 464916, 6363 Alvarado Ct, San Diego, California, United States, 92182-4611; lisa.e.mash@gmail.com.

2

Purdue University, 311308, Speech, Language, and Hearing Sciences, West Lafayette, Indiana, United States; bkeehn@purdue.edu.

3

San Diego State University, 7117, Psychology, San Diego, California, United States; annikalinke@gmail.com.

4

University of California San Diego, 8784, Radiology, La Jolla, California, United States; ttliu@ucsd.edu.

5

San Diego State University, 7117, Psychology, San Diego, California, United States; jhelm@sdsu.edu.

6

University of California San Diego, 8784, Psychiatry, La Jolla, California, United States; fhaist@ucsd.edu.

7

University of California San Diego, 8784, Neurosciences, La Jolla, California, United States; jtownsend@ucsd.edu.

8

San Diego State University, 7117, Psychology, San Diego, California, United States; rmueller@sdsu.edu.

Abstract

Autism spectrum disorders (ASDs) have been linked to atypical communication among distributed brain networks. However, despite decades of research, the exact nature of differences between typically developing (TD) individuals and those with ASDs remains unclear. ASDs have been widely studied using resting state neuroimaging methods, including both functional MRI (fMRI) and electroencephalography (EEG). However, little is known about how fMRI and EEG measures of spontaneous brain activity are related in ASDs. In the current study, two cohorts of children and adolescents underwent resting-state EEG (n = 38 per group) or fMRI (n = 66 ASD, 57 TD), with a subset of individuals in both the EEG and fMRI cohorts (n = 17 per group). In the EEG cohort, occipito-parietal EEG alpha power was found to be reduced in ASDs. In the fMRI cohort, blood oxygen level-dependent (BOLD) power was regionally increased in right temporal regions and there was widespread overconnectivity between thalamus and cortical regions in the ASD group relative to the TD group. Finally, multimodal analyses found that while TD children showed consistently positive relationships between EEG alpha power and regional BOLD power, these associations were weak or negative in ASDs. These findings suggest atypical links between alpha rhythms and regional BOLD activity in ASDs, possibly implicating neural substrates and processes that coordinate thalamocortical regulation of the alpha rhythm.

PMID: 31884804

DOI: 10.1089/brain.2019.0693