Connectivité fonctionnelle dynamique dans la schizophrénie et les "troubles du spectre de l'autisme" : convergence, divergence et classification.

Aperçu: G.M.

CONTEXTE:
Au cours des dernières années, le débat sur l'ampleur et la nature du chevauchement de la neuropathologie entre la schizophrénie (SZ) et le "trouble du spectre de l'autisme" (TSA) s'est accru. La connectivité de réseau fonctionnelle dynamique (dFNC) est une méthode d'analyse récente qui explore les modèles temporels de connectivité fonctionnelle (FC). Nous avons comparé la dFNC à l'état de repos chez les patients SZ, TSA et sans troubles (HC), caractérisé les associations entre les schémas temporels et les symptômes et réalisé une analyse de classification à trois voies basée sur les indices de la dFNC.
METHODES:
Une IRMf à l'état de repos a été recueillie chez 100 jeunes adultes: 33 SZ, 33 TSA, 34 HC. Une analyse en composantes indépendantes (ICA) a été effectuée, suivie d'une analyse par dFNC (fenêtre = 33 s, étape = 1TR, groupement k-signifie). Les tendances temporelles ont été comparées entre les groupes, corrélées avec les symptômes et classées par analyse discriminante à trois voies validée par recoupement.
RÉSULTATS:
Les deux groupes cliniques ont affiché une fraction de temps accrue (FT) passée dans un état de connectivité intra-réseau faible [p <0,001] et une diminution de la FT dans un état hautement connecté [p <0,001]. SZ a également montré une diminution du nombre de transitions entre les états [p <0,001], une diminution de la FT dans un état largement connecté [p <0,001], une augmentation du temps de passage (DT) dans un état faiblement connecté [p <0,001], et diminution de DT dans l'état hautement connecté [p = 0,001]. Les scores de comportement social étaient corrélés avec DT dans l'état largement connecté dans SZ [r = 0,416, p = 0,043], mais pas avec le TSA. 

La classification identifiait correctement la SZ à des taux élevés (81,8%), tandis que les TSA et les HC étaient à des taux inférieurs.
CONCLUSIONS:
Les résultats indiquent une tendance grave et omniprésente d'aberrations temporelles dans la SZ (en particulier, le fait d'être "bloqué" dans un état de connectivité faible), qui distingue les participants de la SZ des TSA et de l'HC, et est associée à des symptômes cliniques.

Neuroimage Clin. 2019 Aug 1;24:101966. doi: 10.1016/j.nicl.2019.101966.

Dynamic functional connectivity in schizophrenia and autism spectrum disorder: Convergence, divergence and classification

Rabany L¹, Brocke S², Calhoun VD³, Pittman B⁴, Corbera S⁵, Wexler BE⁴, Bell MD⁶, Pelphrey K⁷, Pearlson GD⁸, Assaf M⁹.

Author information

1

Olin Neuropsychiatry Research Center, Institute of Living, Hartford, CT, USA. Electronic address: lironrb@gmail.com.

2

Olin Neuropsychiatry Research Center, Institute of Living, Hartford, CT, USA.

3

Mind Research Network, Albuquerque, NM, USA; University of New Mexico, Department of ECE, Albuquerque, NM, USA; Yale University, School of Medicine, Department of Psychiatry, New Haven, CT, USA.

4

Yale University, School of Medicine, Department of Psychiatry, New Haven, CT, USA.

5

Olin Neuropsychiatry Research Center, Institute of Living, Hartford, CT, USA; Central Connecticut State University, Department of Psychological Science, New Britain, CT, USA.

6

Yale University, School of Medicine, Department of Psychiatry, New Haven, CT, USA; VA Connecticut Healthcare System West Haven, CT, USA.

7

Autism and Neurodevelopment Disorders Institute, George Washington University and Children's National Medical Center, DC, USA.

8

Olin Neuropsychiatry Research Center, Institute of Living, Hartford, CT, USA; Yale University, School of Medicine, Department of Psychiatry, New Haven, CT, USA; Yale University School of Medicine, Department of Neuroscience, New Haven, CT, USA.

9

Olin Neuropsychiatry Research Center, Institute of Living, Hartford, CT, USA; Yale University, School of Medicine, Department of Psychiatry, New Haven, CT, USA.

Abstract

BACKGROUND:

Over the recent years there has been a growing debate regarding the extent and nature of the overlap in neuropathology between schizophrenia (SZ) and autism spectrum disorder (ASD). Dynamic functional network connectivity (dFNC) is a recent analysis method that explores temporal patterns of functional connectivity (FC). We compared resting-state dFNC in SZ, ASD and healthy controls (HC), characterized the associations between temporal patterns and symptoms, and performed a three-way classification analysis based on dFNC indices.

METHODS:

Resting-state fMRI was collected from 100 young adults: 33 SZ, 33 ASD, 34 HC. Independent component analysis (ICA) was performed, followed by dFNC analysis (window = 33 s, step = 1TR, k-means clustering). Temporal patterns were compared between groups, correlated with symptoms, and classified via cross-validated three-way discriminant analysis.

RESULTS:

Both clinical groups displayed an increased fraction of time (FT) spent in a state of weak, intra-network connectivity [p < .001] and decreased FT in a highly-connected state [p < .001]. SZ further showed decreased number of transitions between states [p < .001], decreased FT in a widely-connected state [p < .001], increased dwell time (DT) in the weakly-connected state [p < .001], and decreased DT in the highly-connected state [p = .001]. Social behavior scores correlated with DT in the widely-connected state in SZ [r = 0.416, p = .043], but not ASD. Classification correctly identified SZ at high rates (81.8%), while ASD and HC at lower rates.

CONCLUSIONS:

Results indicate a severe and pervasive pattern of temporal aberrations in SZ (specifically, being "stuck" in a state of weak connectivity), that distinguishes SZ participants from both ASD and HC, and is associated with clinical symptoms.

Copyright © 2019. Published by Elsevier Inc.

PMID:31401405

DOI:10.1016/j.nicl.2019.101966

La connectivité fronto-temporale est conservée lors de l'écoute de mots chantés mais pas lors des mots parlés, à travers le spectre de l'autisme

Traduction: G.M.

Autism Res. 2014 Nov 5. doi: 10.1002/aur.1437. [Epub ahead of print]

Fronto-Temporal Connectivity is Preserved During Sung but Not Spoken Word Listening, Across the Autism Spectrum

Sharda M¹, Midha R, Malik S, Mukerji S, Singh NC.

Author information

• ¹Department of Cognitive Neuroscience and Neuroimaging, National Brain Research Centre, Gurgaon, India.

Résumé

La co-occurrence de la fonction musicale conservée avec les troubles du langage et de la communication sociale est une caractéristique commune, mais peu étudiée des troubles du spectre autistique (TSA). Compte tenu du chevauchement important dans l'organisation de neurones de ces processus, enquêter sur les mécanismes cérébraux sous-jacents au discours et à la musique peut non seulement aider à dissocier la nature de ces processus auditifs dans le TSA mais aussi de fournir une base pour le développement neurobiologique des interventions.  
En utilisant un paradigme d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle  avec des mots parlés, les paroles chantées et sons de piano, nous avons constaté que 22 enfants avec TSA, avec des niveaux de fonctionnement divers, activaient les réseaux cérébraux temporelle bilatéraux pendant la perception du mot chanté, de façon similaire au groupe contrôle apparié en âge et en sexe.  
En revanche, la perception du mot parlé était latéralisée à droite dans les TSA et a suscité une activité réduite gyrus frontal inférieur (IFG) qui varie en fonction de la capacité de la langue. L'analyse par imagerie par tenseur de diffusion reflète l'intégrité réduite des voies de l'hémisphère gauche fronto-temporale dans le groupe TSA et a montré en outre que la hypoactivation dans l'IFG a été prédite par l'intégrité de cette voie. Les interactions psychophysiologiques ultérieures ont révélé que la connectivité fronto-temporale fonctionnelle, perturbée pendant la perception des mots parlés, a été préservée pendant l'écoute du mot chanté dans les TSA, ce qui suggère d'autres mécanismes de la parole et de la transformation de la musique dans les TSA.  
Nos résultats démontrent ainsi la capacité de la chanson pour surmonter le déficit structurel de la parole à travers le spectre de l'autisme et de fournir un mécanisme de base de l'efficacité des interventions basés sur des chants dans les TED.

PMID: 25377165 

Abstract

Co-occurrence of preserved musical function with language and socio-communicative impairments is a common but understudied feature of Autism Spectrum Disorders (ASD). Given the significant overlap in neural organization of these processes, investigating brain mechanisms underlying speech and music may not only help dissociate the nature of these auditory processes in ASD but also provide a neurobiological basis for development of interventions. Using a passive-listening functional magnetic resonance imaging paradigm with spoken words, sung words and piano tones, we found that 22 children with ASD, with varying levels of functioning, activated bilateral temporal brain networks during sung-word perception, similarly to an age and gender-matched control group. In contrast, spoken-word perception was right-lateralized in ASD and elicited reduced inferior frontal gyrus (IFG) activity which varied as a function of language ability. Diffusion tensor imaging analysis reflected reduced integrity of the left hemisphere fronto-temporal tract in the ASD group and further showed that the hypoactivation in IFG was predicted by integrity of this tract. Subsequent psychophysiological interactions revealed that functional fronto-temporal connectivity, disrupted during spoken-word perception, was preserved during sung-word listening in ASD, suggesting alternate mechanisms of speech and music processing in ASD. Our results thus demonstrate the ability of song to overcome the structural deficit for speech across the autism spectrum and provide a mechanistic basis for efficacy of song-based interventions in ASD.  
Autism Res 2014, ●●: ●●-●●. © 2014 International Society for Autism Research, Wiley Periodicals, Inc.
© 2014 International Society for Autism Research, Wiley Periodicals, Inc.

Bases neurales du traitement atypique de l'émotion des visages dans l'autisme: une méta-analyse des études IRMf

Traduction: G.M.

World J Biol Psychiatry. 2014 Sep 29:1-10. [Epub ahead of print]

Neural bases of atypical emotional face processing in autism: A meta-analysis of fMRI studies

Aoki Y¹, Cortese S, Tansella M.

Author information

• ¹Department of Neuropsychiatry, Graduate School of Medicine, The University of Tokyo , Bunkyo-ku, Tokyo , Japan.

Résumé

Objectifs

Nous visons à décrire les corrélats neuraux de traitement atypique de l'émotion des visages  émotionnelle chez les personnes avec TSA. 

Méthodes 

Une recherche exhaustive de la littérature a été effectuée par le biais des bases de données électroniques pour identifier les études fonctionnelles d'imagerie par résonance magnétique (IRMf) de l'analyse de l'ensemble du cerveau avec des tâches de traitement de l'émotion des visages chez les personnes avec TSA. La Signed Differential Mapping avec le modèle à effets aléatoires a été utilisée pour effectuer des méta-analyses. Les études IRMf identifiées ont été divisées en sous-groupes en fonction de l'opposition (« visage émotionnel par rapport au visage non émotionnel» ou «visage émotionnel par rapport aux non-visages") pour confirmer les résultats d'une méta-analyse de l'ensemble des études. 

Résultats 

Treize études avec 226 personnes avec TSA et 251 personnes avec un développement typique ont été identifiées. Nous avons trouvé une hyper-activation liée au TSA dans les structures sous-corticales, y compris le thalamus bilatéral, le noyau caudé bilatéral, et le precuneus droit, et une hypoactivation liées au TSA dans l'hypothalamus pendant le traitement émotionnel des visages. Les sous-analyses avec des contrastes plus homogènes conservent les résultats de l'analyse principale telles que l'hyperactivation de la structure sous-corticale. Les analyses de Jackknife ont montré que l'hyperactivation du noyau caudé gauche était le résultat le plus robuste.  

Conclusions

Des anomalies dans les structures sous-corticales, comme l'amygdale, l'hypothalamus et noyaux gris centraux, sont associées à un traitement atypique des émotions duvisage chez les personnes avec TSA. 

PMID: 25264291

Abstract

Objectives. We aim to outline the neural correlates of atypical emotional face processing in individuals with ASD. Methods. A comprehensive literature search was conducted through electronic databases to identify functional magnetic resonance imaging (fMRI) studies of whole brain analysis with emotional-face processing tasks in individuals with ASD. The Signed Differential Mapping with random effects model was used to conduct meta-analyses. Identified fMRI studies were further divided into sub-groups based on contrast ("emotional-face vs. non-emotional-face" or "emotional-face vs. non-face") to confirm the results of a meta-analysis of the whole studies. Results. Thirteen studies with 226 individuals with ASD and 251 typically developing people were identified. We found ASD-related hyperactivation in subcortical structures, including bilateral thalamus, bilateral caudate, and right precuneus, and ASD-related hypoactivation in the hypothalamus during emotional-face processing. Sub-analyses with more homogeneous contrasts preserved the findings of the main analysis such as hyperactivation in sub-cortical structure. Jackknife analyses showed that hyperactivation of the left caudate was the most robust finding. Conclusions. Abnormalities in the subcortical structures, such as amygdala, hypothalamus and basal ganglia, are associated with atypical emotional-face processing in individuals with ASD.

 

 

Structural and functional connectivity of the human brain in autism spectrum disorders and attention-deficit/hyperactivity disorder: A rich club-organization study

Traduction: G.M.

Hum Brain Mapp. 2014 Aug 13. doi: 10.1002/hbm.22603. [Epub ahead of print]

Connectivité structurelle et fonctionnelle du cerveau humain dans les troubles du spectre autistique et déficit de l'attention / hyperactivité: Une riche étude club organisation

Ray S¹, Miller M, Karalunas S, Robertson C, Grayson DS, Cary RP, Hawkey E, Painter JG, Kriz D, Fombonne E, Nigg JT, Fair DA.

Author information

• ¹Department of Diagnostic and Interventional Imaging, University of Texas Health Science Center, Houston, Texas; Department of Behavioral Neuroscience, Oregon Health & Science University, Portland, Oregon.

Abstract

Attention-deficit/hyperactive disorder (ADHD) and autism spectrum disorders (ASD) are two of the most common and vexing neurodevelopmental disorders among children. Although the two disorders share many behavioral and neuropsychological characteristics, most MRI studies examine only one of the disorders at a time.
Le déficit de l'attention / hyperactivité (TDAH) et les troubles du spectre autistique (TSA) sont deux troubles neurodéveloppementaux les plus courants et épineux chez les enfants. Bien que les deux troubles partagent de nombreuses caractéristiques comportementales et neuropsychologiques, la plupart des études IRM examinent un seul des troubles à la fois. 

Using graph theory combined with structural and functional connectivity, we examined the large-scale network organization among three groups of children: a group with ADHD (8-12 years, n = 20), a group with ASD (7-13 years, n = 16), and typically developing controls (TD) (8-12 years, n = 20). We apply the concept of the rich-club organization, whereby central, highly connected hub regions are also highly connected to themselves. We examine the brain into two different network domains: (1) inside a rich-club network phenomena and (2) outside a rich-club network phenomena.
En utilisant la théorie des graphes combinée avec la connectivité structurelle et fonctionnelle, nous avons examiné l'organisation du réseau à grande échelle entre les trois groupes d'enfants: un groupe avec TDAH (8-12 ans, n = 20), un groupe avec TSA (7-13 ans, n = 16), et un groupe contrôle au développement typique (TD) (8-12 ans, n = 20).  
Nous appliquons le concept de l'organisation du club des riches, dans lequel les régions centrales, hautement connectées sont également hautement connectées à elles-mêmes. 
Nous examinons le cerveau dans deux domaines de réseau différents: 
(1) à l'intérieur d'un phénomène réseau club des riches et  
(2) à l'extérieur d'un phénomène réseau club des riches

The ASD and ADHD groups had markedly different patterns of rich club and non rich-club connections in both functional and structural data. The ASD group exhibited higher connectivity in structural and functional networks but only inside the rich-club networks. These findings were replicated using the autism brain imaging data exchange dataset with ASD (n = 85) and TD (n = 101). 
Les groupes TSA et le TDAH avaient des modèles visiblement différents du club des riches et des connexions non-club des riches dans les données fonctionnelles et structurelles. 
Le groupe TSA présentait une meilleure connectivité dans les réseaux structurels et fonctionnels, mais seulement à l'intérieur des réseaux club des riches. Ces résultats ont été reproduit en utilisant l'ensemble de données d'échange de données de formation des images de cerveau avec TSA (n = 85) et TD (n = 101).


The ADHD group exhibited a lower generalized fractional anisotropy and functional connectivity inside the rich-club networks, but a higher number of axonal fibers and correlation coefficient values outside the rich club. Despite some shared biological features and frequent comorbity, these data suggest ADHD and ASD exhibit distinct large-scale connectivity patterns in middle childhood.
Le groupe de TDAH présentaient une anisotropie fractionnelle inférieure généralisée et la connectivité fonctionnelle à l'intérieur des réseaux club de riches, mais un nombre plus élevé de fibres axonales et les valeurs des coefficients de corrélation à l'extérieur du club des riches.  
Malgré quelques caractéristiques biologiques partagées et des comorbidités fréquentes, ces données suggèrent TDAH et TSA présentent des profils distincts de connectivité à grande échelle dans la moyenne enfance. 

Hum Brain Mapp, 2014. © 2014 Wiley Periodicals, Inc.
© 2014 Wiley Periodicals, Inc.

PMID: 25116862

Altered functional and structural brain network organization in autism

Traduction: G.M.

Neuroimage (Amst). 2012 Nov 16;2:79-94. doi: 10.1016/j.nicl.2012.11.006.

Organisation en réseau cérébral fonctionnel et structurel modifié dans l'autisme

Rudie JD, Brown JA, Beck-Pancer D, Hernandez LM, Dennis EL, Thompson PM, Bookheimer SY, Dapretto M.

Source

Brain Mapping Center, UCLA, Los Angeles, CA, USA ; Interdepartmental Neuroscience Program, UCLA, Los Angeles, CA, USA ; David Geffen School of Medicine, UCLA, Los Angeles, CA, USA.

Abstract

Une sous connectivité structurale et fonctionnelle a été signalée dans plusieurs régions du cerveau , des systèmes fonctionnels et des faisceaux de la matière blanche chez les personnes avec des troubles du spectre autistique (TSA ) .

 

Bien que les développements récents en matière d'analyse de réseau complexe ont montré que le cerveau est un réseau modulaire présentant des propriétés de petit-monde , l'organisation de niveau de réseau n'a pas été examinée avec soin dans les TSA .

 

Ici, nous avons utilisé l'IRM fonctionnelle à l'état de repos (n = 42 TSA , n = 37 développement sans autisme ; TD ) pour montrer que les enfants et les adolescents avec TSA montrent une connectivité réduite et à long terme dans les systèmes fonctionnels (réduction de l'intégration fonctionnelle) et une forte connectivité entre les systèmes fonctionnels (c.-à- ségrégation fonctionnelle réduite) , en particulier dans les régions visuelles évoluées et en défaut.

En utilisant des méthodes théoriques de graphes, nous montrons que les différences entre les groupes par paires dans la connectivité fonctionnelle se traduisent par des réductions au niveau du réseau de la modularité et du regroupement ( efficacité locale ), mais des longueurs de trajet caractéristiques plus courtes (plus grande efficacité globale) .

 

Structural networks, generated from diffusion tensor MRI derived fiber tracts (n = 51 ASD, n = 43 TD), displayed lower levels of white matter integrity yet higher numbers of fibers. TD and ASD individuals exhibited similar levels of correlation between raw measures of structural and functional connectivity (n = 35 ASD, n = 35 TD). However, a principal component analysis combining structural and functional network properties revealed that the balance of local and global efficiency between structural and functional networks was reduced in ASD, positively correlated with age, and inversely correlated with ASD symptom severity.

 
Dans l'ensemble, nos résultats suggèrent que la modélisation du cerveau comme un réseau complexe sera très instructive dans le décryptage de la base biologique du TSA et d'autres troubles neuropsychiatriques .

Structural and functional underconnectivity have been reported for multiple brain regions, functional systems, and white matter tracts in individuals with autism spectrum disorders (ASD). Although recent developments in complex network analysis have established that the brain is a modular network exhibiting small-world properties, network level organization has not been carefully examined in ASD. Here we used resting-state functional MRI (n = 42 ASD, n = 37 typically developing; TD) to show that children and adolescents with ASD display reduced short and long-range connectivity within functional systems (i.e., reduced functional integration) and stronger connectivity between functional systems (i.e., reduced functional segregation), particularly in default and higher-order visual regions. Using graph theoretical methods, we show that pairwise group differences in functional connectivity are reflected in network level reductions in modularity and clustering (local efficiency), but shorter characteristic path lengths (higher global efficiency).  Overall, our findings suggest that modeling the brain as a complex network will be highly informative in unraveling the biological basis of ASD and other neuropsychiatric disorders.

PMID: 24179761

Overreactive brain responses to sensory stimuli in youth with autism spectrum disorders

Traduction: G.M.

J Am Acad Child Adolesc Psychiatry. 2013 Nov;52(11):1158-72. doi: 10.1016/j.jaac.2013.08.004. Epub 2013 Aug 24.

Les réponses sur-réactives du cerveau aux stimuli sensoriels chez les jeunes ayant des troubles du spectre autistique

Green SA, Rudie JD, Colich NL, Wood JJ, Shirinyan D, Hernandez L, Tottenham N, Dapretto M, Bookheimer SY.

Source

University of California-Los Angeles (UCLA). Electronic address: shulamite@ucla.edu

Abstract

OBJECTIVES:

La sur réceptivité sensorielle (SOR), définie comme une réponse négative à un stimuli sensoriel ou à son évitement est à la fois hautement prévalente et extrêmement dégradée chez les jeunes avec des troubles du spectre autistique (TSA), mais on sait peu de choses sur les bases neurologiques du SOR.  Cette étude visait à examiner les corrélats neuronaux fonctionnels du SOR en comparant les réponses du cerveau aux stimuli sensoriels chez les jeunes avec et sans TSA.
.

METHOD:

A total of 25 high-functioning youth with ASD and 25 age- and IQ-equivalent typically developing (TD) youth were presented with mildly aversive auditory and visual stimuli during a functional magnetic resonance imaging (fMRI) scan. Parents provided ratings of children's SOR and anxiety symptom severity.

RESULTS:

Compared to TD participants, ASD participants displayed greater activation in primary sensory cortical areas as well as amygdala, hippocampus, and orbital-frontal cortex. In both groups, the level of activity in these areas was positively correlated with level of SOR severity as rated by parents, over and above behavioral ratings of anxiety.

CONCLUSIONS:

Cette étude démontre que les jeunes avec TSA montre une hyper-sensibilité neuronale aux stimuli sensoriels, et que les symptômes comportementaux des SOR peuvent être liés à la fois à la sensibilité accrue dans les régions sensorielles primaires ainsi qu'aux zones liées au traitement et à la régulation des émotions.

PMID: 24157390

Reconceptualizing functional brain connectivity in autism from a developmental perspective

Traduction: G.M.

Front Hum Neurosci. 2013 Aug 7;7:458. doi: 10.3389/fnhum.2013.00458. eCollection 2013.

Reconceptualiser la connectivité fonctionnelle du cerveau dans l'autisme dans une perspective développementale

Uddin LQ, Supekar K, Menon V.

Source

Department of Psychiatry and Behavioral Sciences, Stanford University School of Medicine Stanford, CA, USA.

Résumé

Bien qu'il y ait un accord presque universel parmi les chercheurs selon lequel l'autisme est associé à des altérations de la connectivité cérébrale, la nature précise de ces altérations continue d'être débattue.  
Les travaux théoriques et empiriques commencent à révéler que l'autisme est associé à un phénotype fonctionnel complexe, caractérisé à la fois par une hypo-et hyper-connectivité des systèmes cérébraux à grande échelle.  
On ne comprend pas encore pourquoi ces modèles contradictoires de la connectivité du cerveau sont observés à travers différentes études, et les facteurs qui contribuent à ces résultats hétérogènes n'ont pas été identifiés.
Les changements dans le développement de la connectivité fonctionnelle ont reçu une attention insuffisante à ce jour. Nous proposons que les écarts entre les résultats de l'autisme lié à l'hypo-et hyper-connectivité connectivité peuvent être conciliées en prenant en compte les changements développementaux.  
Nous passons en revue des études de neuro-imagerie de l'autisme, avec un accent sur les études d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle de la connectivité fonctionnelle intrinsèque chez les enfants, les adolescents et les adultes. 
Le schéma cohérent émergent à travers plusieurs études, c'est que tandis que la connectivité fonctionnelle intrinsèque chez les adolescents et les adultes atteints d'autisme est généralement réduite par rapport aux témoins appariés selon l'âge, la connectivité fonctionnelle chez les jeunes enfants atteints de la maladie semble être augmentée.  

Nous suggérons qu'en plaçant les résultats empiriques récents dans un cadre de développement, et en caractérisant explicitement l'âge et le stade pubertaire dans les travaux futurs, il peut être possible de résoudre des conclusions contradictoires d'hypo-et hyper-connectivité dans la littérature existante et d'arriver à une compréhension plus globale de la neurobiologie de l'autisme.

Examining the characteristics of visuospatial information processing in individuals with high-functioning autism

Traduction : G.M.

Yale J Biol Med. 2013 Jun 13;86(2):147-56. Print 2013 Jun.

L'examen des caractéristiques de traitement de l'information visuo-spatiale chez les individus atteints d'autisme de haut fonctionnement

Kumar SL.

Source

University of Alabama School of Medicine, Birmingham, Alabama.

Résumé

Le traitement de l'information chez les personnes atteintes d'autisme se caractérise par une interaction unique de forces et les faiblesses qui en concert distingue la cognition sociale dans l'autisme des individus dont le cerveau fonctionnent de façon typique.
Dans l'autisme, les difficultés avec un haut niveau de fonctionnement cognitif et une amélioration des processus visuel de bas niveau comme dans les tâches de recherche visuelle peuvent conduire à une diminution de la cohérence centrale, qui a le potentiel de nuire sur la façon dont une personne fonctionne dans les interactions sociales où l'intégration de composants tels que l'intention, l'émotion et le contexte dresse le tableau de du portrait global nécessaire à la pour la transformation sociale. Une compréhension plus approfondie des processus cognitifs et neuronaux dans l'autisme est importante pour l'avancement des programmes d'intervention. 

Le but de cette revue est de discuter les implications des études de neuroimagerie et comportementales qui ont analysé les fonctions cognitives supérieures chez les personnes avec autisme à haut niveau de fonctionnement cognitif, avec un accent particulier mis sur les études qui ont examiné le traitement visuo-spatial.

Perspective: les scanners cérébraux nécessitent d'etre repensés

Traduction expresse : G.M.

Les mouvements de la tête peuvent biaiser les résultats d'imagerie cérébrale, ce qui compromet une théorie de premier plan sur les causes de l'autisme, expliquent Deen Ben et Kevin Pelphrey

Ben Deen

& Kevin Pelphrey

Nature

L'une des théories les plus populaire et largement acceptée sur les causes des troubles du spectre autistique les attribue à la connectivité  perturbée entre les différentes régions du cerveau. Cette  "hypothèse connective" affirme que les  anomalies sociales et cognitives chez les personnes atteintes d'autisme peuvent être expliquées par le manque de connexions entre les régions éloignées du cerveau . Certaines saveurs de cette théorie prévoient également plus de connexions entre les régions du cerveau proches.

Kevin Pelphrey:  "Une source importante
de données pour une hypothèse
de premier plan résulte d'un artefact"

De nombreuses études ont porté sur la connectivité fonctionnelle dans le cerveau des personnes avec autisme, et la plupart ont rapporté des preuves appuyant l'hypothèse de connectivité. Ces résultats sont cohérents avec les résultats de certains modèles animaux de l'autisme et des études utilisant l'imagerie du tenseur de diffusion, qui mesure les faisceaux de fibres reliant les parties du cerveau.

Mais trois études publiées en 2012 sont arrivées à la même conclusion: les mouvements  de la tête conduisent à des biais systématiques dans l'IRMf basée sur des analyses de connectivité  fonctionnelle2, 3, 4. Plus précisément, le mouvement fait apparaître les connexions  à longue portée comme si elles étaient  plus faibles qu'ils sont vraiment, et les connexions à courte portée comme plus fortes qu'elles le sont réellement.

Ce biais affecte toutes les analyses de connectivité fonctionnelle, mais elle est particulièrement insidieuse pour les études de l'autisme. C'est parce que cela mènerait exactement aux modèles qui ont été observées dans IRMf des enfants atteints d'autisme, et parce que les enfants atteints d'autisme se déplacent généralement plus que les enfants non affectés.

Comment les chercheurs qui travaillent sur l'autisme peuvent-ils  s'affranchir de ce biais ? Une approche possible serait de définir une mesure du mouvement de la tête de chaque participant au cours d'un scan - par exemple, pour calculer le déplacement de la tête entre des points de temps consécutifs, et la moyenne de ces déplacements. Les chercheurs peuvent ensuite vérifier que les groupes avec de l'autisme et les groupes contrôle sont bien adaptés à cette mesure, ou bien inclure cette valeur comme une variable nuisance dans les analyses de régression.

La mise en correspondance, cependant, devrait être plus précise: comme l'une des nouvelles études ont montré, même une différence aussi petite que 0,004 millimètre de moyenne de mouvement de la tête , dans les groupes de patients peut conduire à des différences significatives dans la force de la corrélation 4.

En outre, il est probable que les artefacts de mouvement peuvent persister même lorsque les groupes sont appariés sur le mouvement moyen de la  tête . Tout d'abord, il existe des preuves que les mouvements de la tête sont liés aux mesures de connectivité fonctionnelle dans un mode non linéaire 2, 4. 

Si c'est vrai, ce ne serait pas suffisant pour expliquer les effets linéaires de mouvement. Même si le mouvement de la tête ne diffère pas significativement entre les groupes, une fonction non linéaire du mouvement de la tête le pourrait.

Deuxièmement, une estimation donnée de mouvement moyen peut correspondre à des scénarios assez différents - quelques mouvements isolés, mais important, ou petits mouvements constants - qui ont des effets différents sur les signaux IRMf et sur les mesures de connectivité fonctionnelle. Par exemple, il a été démontré que les grands mouvements saccadés conduit à des pointes de courte durée dans l'intensité du signal IRMf.

Partant de ce constat, les neuroscientifiques cognitivistes Steven Petersen et ses collègues de l'Université Washington à St Louis, Missouri, proposent une stratégie pour atténuer les artefacts liés au mouvement de la tête. Ils recommandent la suppression des périodes de déplacement élevée. Ils ont montré que cette technique, qu'ils appellent «frotter», corrige au moins quelques-unes des corrélations parasites causées par les mouvements de la tête.

Cette approche est prometteuse, mais de nombreuses questions demeurent. 
Par exemple, l'ampleur des corrélations induites par le mouvement, même après l'épuration des données, n'est pas bon compris.
En outre, le seuil de mouvement optimale pour la suppression des périodes n'a pas été étudié en détail. 
Cependant, effectuer le nettoyage en plus de l'assortiment des groupes en fonction des estimations moyennes de mouvement de la tête et d'autres méthodes standard de réduction du bruit représentent  des pratiques courantes dans la recherche fonctionnelle de connectivité.

L'épuration des données peut être facilement mise en œuvre en utilisant un logiciel librement disponible comme outil de détection d'artefact ou par la mise en œuvre des modifications personnalisées aux programmes. 
Réanalyser les données devrait être facilité par des outils fournis par la base de données nationale américaine for Autism Research, qui fait partie des National Institutes of Health. En outre, une mine d'informations est mise depuis peu  à la disposition du public dans Autism Brain Imaging Data Exchange - une collection données d'imagerie IRMf fixe de repos de 539 personnes atteintes d'autisme et 573 personnes contrôle. 

Revisiter les études d'IRMf avec ces approches permettrait d'établir s'il y a réellement un déficit de connectivité dans le cerveau des personnes atteintes d'autisme.

Références

1. Just, M. A. et al. Brain 127, 1811–1821 (2004)
2. Power, J. D. et al. Neuroimage 59, 2142–2154 (2012).
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