Apprendre avec des résultats d’intérêt individuel dans le trouble du spectre de l’autisme

Aperçu: G.M.

Des travaux récents ont suggéré des réponses de récompense neuronales atypiques chez les personnes avec un diagnostic de "troubles du spectre de l'autisme (dTSA), en particulier pour les renforçateurs sociaux. On en sait moins sur les réponses neuronales à des intérêts restreints et peu d'études ont examiné la réponse aux récompenses dans un contexte d'apprentissage. Nous avons étudié les différences neurophysiologiques dans l'apprentissage par renforcement entre les adolescents avec dTSA et les adolescents au développement typique (TD) (27 dTSA, 31 TD). 

Un IRMf a été réalisé lors d'une tâche d'apprentissage au cours de laquelle les participants ont choisi l'une des deux portes pour révéler un résultat d'image. Les portes différaient quant à leur probabilité de montrer des images aimées et non aimées, individualisées pour chaque participant. Les participants ont choisi la porte jumelée avec les images préférées, mais pas la porte jumelée avec les images non-aimées, ce qui est nettement supérieur à la chance et l’attribution de choix ne diffère pas entre les groupes. Fait intéressant, les participants avec dTSA ont fait des choix moins conformes à leurs préférences initiales. Nous avons trouvé une réponse neuronale prédictive-erreur au moment du résultat dans les cortex cingulaire préfrontal et postérieur ventromédial qui ne différait pas entre les groupes. 

Ensemble, les résultats comportementaux et neuronaux suggèrent que l'apprentissage avec les résultats des intérêts individuels n'est pas différent entre les individus avec et sans dTSA, ce qui ajoute à notre compréhension des aspects motivationnels du TSA.

 

 

Dev Cogn Neurosci. 2019 May 28;38:100668. doi: 10.1016/j.dcn.2019.100668.

Learning with individual-interest outcomes in Autism Spectrum Disorder

Schuetze M¹, Cho IYK², Vinette S³, Rivard KB⁴, Rohr CS⁵, Ten Eycke K⁶, Cozma A³, McMorris C⁷, McCrimmon A⁸, Dewey D⁹, Bray SL¹⁰.

Author information

1

Child and Adolescent Imaging Research (CAIR) Program, Canada; Alberta Children's Hospital Research Institute, Alberta Children's Hospital, 2888 Shaganappi Trail NW, Calgary, AB, T3B 6A8, Canada; Hotchkiss Brain Institute, University of Calgary, Canada; Department of Neuroscience, University of Calgary, Canada. Electronic address: manuschuetze@gmail.com.

2

Child and Adolescent Imaging Research (CAIR) Program, Canada; Department of Radiology, University of Calgary, Foothills Campus, 3330 Hospital Drive NW, Calgary, AB, T2N 4N1, Canada.

3

Child and Adolescent Imaging Research (CAIR) Program, Canada.

4

Child and Adolescent Imaging Research (CAIR) Program, Canada; Alberta Children's Hospital Research Institute, Alberta Children's Hospital, 2888 Shaganappi Trail NW, Calgary, AB, T3B 6A8, Canada.

5

Child and Adolescent Imaging Research (CAIR) Program, Canada; Alberta Children's Hospital Research Institute, Alberta Children's Hospital, 2888 Shaganappi Trail NW, Calgary, AB, T3B 6A8, Canada; Hotchkiss Brain Institute, University of Calgary, Canada; Department of Radiology, University of Calgary, Foothills Campus, 3330 Hospital Drive NW, Calgary, AB, T2N 4N1, Canada.

6

Alberta Children's Hospital Research Institute, Alberta Children's Hospital, 2888 Shaganappi Trail NW, Calgary, AB, T3B 6A8, Canada; Department of Pediatrics, University of Calgary, 2888 Shaganappi Trail NW, Calgary, AB, T3B 6A8, Canada.

7

Alberta Children's Hospital Research Institute, Alberta Children's Hospital, 2888 Shaganappi Trail NW, Calgary, AB, T3B 6A8, Canada; Werklund School of Education, University of Calgary, 2500 University Drive NW, Calgary, AB, T2N 1N4, Canada; Department of Pediatrics, University of Calgary, 2888 Shaganappi Trail NW, Calgary, AB, T3B 6A8, Canada.

8

Alberta Children's Hospital Research Institute, Alberta Children's Hospital, 2888 Shaganappi Trail NW, Calgary, AB, T3B 6A8, Canada; Werklund School of Education, University of Calgary, 2500 University Drive NW, Calgary, AB, T2N 1N4, Canada.

9

Alberta Children's Hospital Research Institute, Alberta Children's Hospital, 2888 Shaganappi Trail NW, Calgary, AB, T3B 6A8, Canada; Department of Pediatrics, University of Calgary, 2888 Shaganappi Trail NW, Calgary, AB, T3B 6A8, Canada; Department of Community Health Sciences, University of Calgary, 3D10, 3280 Hospital Drive NW, Calgary, AB, T2N 4Z6, Canada.

10

Child and Adolescent Imaging Research (CAIR) Program, Canada; Alberta Children's Hospital Research Institute, Alberta Children's Hospital, 2888 Shaganappi Trail NW, Calgary, AB, T3B 6A8, Canada; Hotchkiss Brain Institute, University of Calgary, Canada; Department of Radiology, University of Calgary, Foothills Campus, 3330 Hospital Drive NW, Calgary, AB, T2N 4N1, Canada; Department of Pediatrics, University of Calgary, 2888 Shaganappi Trail NW, Calgary, AB, T3B 6A8, Canada.

Abstract

Recent work has suggested atypical neural reward responses in individuals with Autism Spectrum Disorder (ASD), particularly for social reinforcers. Less is known about neural responses to restricted interests and few studies have investigated response to rewards in a learning context. We investigated neurophysiological differences in reinforcement learning between adolescents with ASD and typically developing (TD) adolescents (27 ASD, 31 TD). FMRI was acquired during a learning task in which participants chose one of two doors to reveal an image outcome. Doors differed in their probability of showing liked and not-liked images, which were individualized for each participant. Participants chose the door paired with liked images, but not the door paired with not-liked images, significantly above chance and choice allocation did not differ between groups. Interestingly, participants with ASD made choices less consistent with their initial door preferences. We found a neural prediction-error response at the time of outcome in the ventromedial prefrontal and posterior cingulate cortices that did not differ between groups. Together, behavioural and neural findings suggest that learning with individual interest outcomes is not different between individuals with and without ASD, adding to our understanding of motivational aspects of ASD.

Copyright © 2019 The Authors. Published by Elsevier Ltd.. All rights reserved.

PMID:31174061

DOI:10.1016/j.dcn.2019.100668

Reconnaissance de la lecture labiale: réponses réduites dans les régions de mouvements visuels, mais pas dans les autres régions liées à la parole dans l'autisme

Aperçu: G.M.

Les informations vocales inhérentes aux mouvements de visage sont importantes pour comprendre ce qui se dit dans une communication face à face. Les personnes avec un diagnostic de "troubles du spectre de l'autisme" (dTSA) ont des difficultés à extraire les informations du discours des mouvements du visage, processus appelé reconnaissance visuelle du discours. À l'heure actuelle, on ignore quels régions ou réseaux de cerveau dysfonctionnels sous-tendent le déficit de reconnaissance visuelle-parole chez les TSA. Les chercheurs ont mené une étude d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) avec un suivi oculaire simultané afin d'étudier la reconnaissance visuelle-parole chez les adultes avec un dTSA et un fonctionnement élevé et chez des adultes contrôle au développement typique, appariés par paires. Par rapport au groupe témoin (n = 17), le groupe TSA  (n = 17) a présenté une diminution de la réponse en fonction du niveau d'oxygénation du sang (BOLD) lors de la reconnaissance visuelle du langage dans l'aire visuelle droite 5 (V5 / MT) et du discours dans la zone visuel temporel gauche. (TVSA) - régions du cerveau impliquées dans la perception du mouvement visuel. La V5 / MT droite a montré une corrélation positive avec les performances de la tâche visual-speech dans le groupe TSA , mais pas dans le groupe témoin. L'analyse des interactions psychophysiologiques (PPI) a révélé que la connectivité fonctionnelle entre le TVSA gauche et le V5 / MT bilatéral et entre le V5 / MT droit et le IFG gauche était inférieure dans le groupe ASD par rapport au groupe témoin. En revanche, les réponses dans d'autres régions motrices de la parole et leur connectivité se situaient au niveau neurotypique. Les réponses réduites et la connectivité réseau des régions de mouvement visuel associées à des mécanismes intacts liés à la parole indiquent que les mécanismes de perception pourraient être au cœur du déficit de reconnaissance visuelle de la parole chez les TSA. Les déficits de communication dans les TSA pourraient au moins en partie provenir d'un traitement sensoriel atypique et non d'un traitement cognitif d'ordre supérieur d'informations socialement pertinentes.

Neuroimage Clin. 2018 Sep 24;20:1078-1091. doi: 10.1016/j.nicl.2018.09.019.

Recognizing visual speech: Reduced responses in visual-movement regions, but not other speech regions in autism

Borowiak K¹, Schelinski S², von Kriegstein K².

Author information

1

Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences, Stephanstraße 1a, 04103 Leipzig, Germany; Berlin School of Mind and Brain, Humboldt University of Berlin, Luisenstraße 56, 10117 Berlin, Germany; Technische Universität Dresden, Bamberger Straße 7, 01187 Dresden, Germany. Electronic address: borowiak@cbs.mpg.de.

2

Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences, Stephanstraße 1a, 04103 Leipzig, Germany; Technische Universität Dresden, Bamberger Straße 7, 01187 Dresden, Germany.

Abstract

Speech information inherent in face movements is important for understanding what is said in face-to-face communication. Individuals with autism spectrum disorders (ASD) have difficulties in extracting speech information from face movements, a process called visual-speech recognition. Currently, it is unknown what dysfunctional brain regions or networks underlie the visual-speech recognition deficit in ASD. We conducted a functional magnetic resonance imaging (fMRI) study with concurrent eye tracking to investigate visual-speech recognition in adults diagnosed with high-functioning autism and pairwise matched typically developed controls. Compared to the control group (n = 17), the ASD group (n = 17) showed decreased Blood Oxygenation Level Dependent (BOLD) response during visual-speech recognition in the right visual area 5 (V5/MT) and left temporal visual speech area (TVSA) - brain regions implicated in visual-movement perception. The right V5/MT showed positive correlation with visual-speech task performance in the ASD group, but not in the control group. Psychophysiological interaction analysis (PPI) revealed that functional connectivity between the left TVSA and the bilateral V5/MT and between the right V5/MT and the left IFG was lower in the ASD than in the control group. In contrast, responses in other speech-motor regions and their connectivity were on the neurotypical level. Reduced responses and network connectivity of the visual-movement regions in conjunction with intact speech-related mechanisms indicate that perceptual mechanisms might be at the core of the visual-speech recognition deficit in ASD. Communication deficits in ASD might at least partly stem from atypical sensory processing and not higher-order cognitive processing of socially relevant information.

PMID:30368195

DOI:10.1016/j.nicl.2018.09.019

Reconnaissance faciale déviante transdiagnostique pour l'émotion négative implicite dans l'autisme et la schizophrénie

Aperçu: G.M.

Une altération de la reconnaissance faciale des émotions (FAR) est observée dans la schizophrénie et le "trouble du spectre de l'autisme" (TSA) et a été associée à un dysfonctionnement de l'amygdale et du gyrus fusiforme.  

Les déficiences de la personnes avec un diagnostic de TSA (dTSA) semblent être plus prononcées au cours de la FAR implicite plutôt que l'explicite, alors que pour la schizophrénie, les données sont contradictoires. Cependant, il n'y a pas d'études comparant les deux groupes de patients dans un même modèle. 

 Le but de cette étude en trois groupes était d'identifier 

1. si les altérations FAR sont également présentes dans les deux groupes, 
2. si elles sont présentes plutôt lors des FAR implicites ou explicites, et
3. si elles sont véhiculées par des mécanismes neuronaux spécifiques.  

En utilisant l'IRMf, nous avons étudié l'activation neurale au cours de FAR négatif et explicite explicite et implicite chez 33 jeunes adultes avec dTSA, 20 sujets avec une schizophrénie paranoïde et 25 témoins appariés au QI et au sexe. Les différences dans les profils d'activation entre chaque groupe clinique et les témoins, respectivement ont été trouvés exclusivement pour les FAR implicites dans l'amygdale et le gyrus fusiforme. De plus, le groupe TSA présentait en outre des activations réduites dans le cortex préfrontal médian (PFC), le PFC dorso-latéral bilatéral, le PFC ventro-latéral, le sulcus temporal postéro-supérieur et la jonction temporo-pariétale gauche.  

Bien que les sujets avec dTSA aient présenté des schémas d'activation altérés plus étendus, une comparaison directe entre les deux groupes n'a pas montré de déficits spécifiques au trouble chez aucun des groupes.

En résumé, ces résultats sont compatibles avec un déficit neural commun au cours de la reconnaissance de l'affect faciale négatif implicite dans la schizophrénie et les "troubles du spectre de l'autisme".

Eur Neuropsychopharmacol. 2017 Dec 21. pii: S0924-977X(17)32031-X. doi: 10.1016/j.euroneuro.2017.12.005.

Transdiagnostic deviant facial recognition for implicit negative emotion in autism and schizophrenia

Ciaramidaro A¹, Bölte S², Schlitt S³, Hainz D³, Poustka F³, Weber B⁴, Freitag C³, Walter H⁵.

Author information

1

Dept. of Child and Adolescent Psychiatry, Psychosomatics, and Psychotherapy, Goethe-University, Frankfurt/M, Germany; Department of Computer, Control and Management Engineering, Univ. of Rome "Sapienza", Rome, Italy. Electronic address: ciaramidaro.angela@gmail.com.

2

Dept. of Child and Adolescent Psychiatry, Psychosomatics, and Psychotherapy, Goethe-University, Frankfurt/M, Germany; Dept. of Women's and Children's Health, Center of Neurodevelopmental Disorders (KIND), Karolinska Institutet, & Center of Psychiatry Research (CPF), Stockholm, Sweden.

3

Dept. of Child and Adolescent Psychiatry, Psychosomatics, and Psychotherapy, Goethe-University, Frankfurt/M, Germany.

4

Department of Psychiatry, Psychosomatics and Psychotherapy, Goethe-University, Frankfurt/M, Germany; Psychiatric University Clinics, University of Basel, Basel, Switzerland.

5

Dept. of Psychiatry and Psychotherapy, Charité Universitätsmedizin, Berlin, Germany.

Abstract

Impaired facial affect recognition (FAR) is observed in schizophrenia and autism spectrum disorder (ASD) and has been linked to amygdala and fusiform gyrus dysfunction. ASD patient's impairments seem to be more pronounced during implicit rather than explicit FAR, whereas for schizophrenia data are inconsistent. However, there are no studies comparing both patient groups in an identical design. The aim of this three-group study was to identify (i) whether FAR alterations are equally present in both groups, (ii) whether they are present rather during implicit or explicit FAR, (iii) and whether they are conveyed by similar or disorder-specific neural mechanisms. Using fMRI, we investigated neural activation during explicit and implicit negative and neutral FAR in 33 young-adult individuals with ASD, 20 subjects with paranoid-schizophrenia and 25 IQ- and gender-matched controls individuals. Differences in activation patterns between each clinical group and controls, respectively were found exclusively for implicit FAR in amygdala and fusiform gyrus. In addition, the ASD group additionally showed reduced activations in medial prefrontal cortex (PFC), bilateral dorso-lateral PFC, ventro-lateral PFC, posterior-superior temporal sulcus and left temporo-parietal junction. Although subjects with ASD showed more widespread altered activation patterns, a direct comparison between both patient groups did not show disorder-specific deficits in neither patient group. In summary, our findings are consistent with a common neural deficit during implicit negative facial affect recognition in schizophrenia and autism spectrum disorders.

PMID:29275843

DOI:10.1016/j.euroneuro.2017.12.005

Les visages craintifs non perçus favorisent la guidance de l'attention par l'amygdale

Aperçu: G.M.

(article de 2014) On sait peu de choses sur le réseau de régions cérébrales activées avant la prise de conscience explicite des stimumi sociaux émotionnellement saillants.

L'équipe a étudié cela dans une étude d'IRMf utilisant une technique qui associe des éléments de rivalité binoculaire et la suppression du flash de mouvement afin de prévenir la prise de conscience des visages effrayants et des maisons . 

Les chercheurs ont constaté une activation accrue du gyrus fusiforme gauche et de l'amygdale pour les visages effrayants par rapport aux maisons, malgré la suppression de la conscience. 

Les analyses d'interaction psycho-physiologiques ont montré que l'activation de l'amygdale a été associée à une tâche spécifique (peur des visages de plus de maisons) de modulation d'un réseau, y compris l'attention pulvinar bilatéral, bilatérale l'insula gauche, les champs oculaires frontaux, le sillon intrapariétal gauche, et le cortex visuel primaire. 

En outre, les chercheurs présentent un effet inattendu principale de l'augmentation de l'activation du cortex pariétal gauche associée à la suppression des visages craintifs par rapport aux maisons.  
Cette découverte pariétale est le premier rapport sur l'activation accrue du flux dorsal pour un objet social malgré sa suppression, ce qui suggère que l'information peut atteindre le cortex pariétal pour une classe d'objets sociaux émotionnellement saillants, même en l'absence de conscience.

Cliquer ICI pour accéder à l'intégralité de l'article en anglais 

Soc Cogn Affect Neurosci. 2014 Feb;9(2):133-40. doi: 10.1093/scan/nss116. Epub 2012 Oct 9.

Unseen fearful faces promote amygdala guidance of attention

Troiani V¹, Price ET, Schultz RT.

Author information

1

The Children's Hospital of Philadelphia, Center for Autism Research, 3535 Market Street, Suite 860, Philadelphia, PA 19146, USA. troiani@mail.med.upenn.edu.

Abstract

Little is known about the network of brain regions activated prior to explicit awareness of emotionally salient social stimuli. We investigated this in a functional magnetic resonance imaging study using a technique that combined elements of binocular rivalry and motion flash suppression in order to prevent awareness of fearful faces and houses. We found increased left amygdala and fusiform gyrus activation for fearful faces compared to houses, despite suppression from awareness. Psychophysiological interaction analyses showed that amygdala activation was associated with task-specific (fearful faces greater than houses) modulation of an attention network, including bilateral pulvinar, bilateral insula, left frontal eye fields, left intraparietal sulcus and early visual cortex. Furthermore, we report an unexpected main effect of increased left parietal cortex activation associated with suppressed fearful faces compared to suppressed houses. This parietal finding is the first report of increased dorsal stream activation for a social object despite suppression, which suggests that information can reach parietal cortex for a class of emotionally salient social objects, even in the absence of awareness.

PMID:23051897

PMCID:PMC3907921

DOI:10.1093/scan/nss116

Classificateur basé sur la cohérence des ondelettes: étude IRM fonctionnelle à l'état de repos sur la neurodynamique chez les adolescents autistes "avec un haut niveau de fonctionnement cognitif"

Aperçu: G.M.

Le diagnostic de "trouble du spectre de l'autisme" (TSA) nécessite une procédure longue et complexe. En raison de l'absence d'un biomarqueur, la procédure est subjective et se limite à l'évaluation du comportement. Plusieurs tentatives d'utilisation de l'IRM fonctionnelle comme outil d'aide (en tant que classificateur) ont été rapportées, mais elles atteignent à peine une précision de 80% et n'ont généralement pas été répliquées ou validées avec des ensembles de données indépendants. Ces tentatives ont utilisé la connectivité fonctionnelle et les mesures structurelles. Il existe néanmoins des preuves que non la topologie des réseaux, mais leur dynamique temporelle est une caractéristique clé des TSA. L'équipe propose donc un nouveau biomarqueur du TSA fondé sur l'IRM en analysant la dynamique cérébrale temporale de l'IRMf au repos.Les chercheurs étudient les données de l'IRMf au repos à partir de deux ensembles de données d'adolescents indépendants: les données internes (12 TSA, 12 contrôles) et l'ensemble de données de Leuven (12 TSA, 18 contrôles, de l'université de Louvain). À l'aide d'une analyse de composantes indépendantes, ils obtiennent des réseaux d'état de repos (RSN) socio-exécutifs pertinents et leurs séries temporelles associées. Sur ces séries temporelles, des cartes de cohérence d'ondelettes sont extraites. En utilisant ces cartes, les chercheurs calculent la métrique de dynamique: temps de cohérence en phase. Cette nouvelle métrique est ensuite utilisée pour former des classificateurs pour le diagnostic de l'autisme. La validation croisée «Leave-one-out» est appliquée pour l'évaluation des performances. Pour évaluer la robustesse inter-site, les classificateurs sont testés sur l'ensemble de données de Leuven.Cette méthodologie permet de distinguer les adolescents autistes des adolescents non autistes avec une précision de 86,7% (sensibilité de 91,7%, spécificité de 83,3%). Dans la deuxième expérience, en utilisant l'ensemble de données de Leuven, la performance de la classification à également de 86,7% (sensibilité de 83,3% et spécificité de 88,9%).
Cette étude montre que le changement de la cohérence de la neurodynamique temporelle est un biomarqueur des TSA, et que les classificateurs basés sur la cohérence des ondelettes conduisent à des résultats robustes et reproductibles et pourraient être utilisés comme un outil de diagnostic objectif pour les TSA.

Cliquer ICI pour accéder à l'intégralité de l'article en anglais

Comput Methods Programs Biomed. 2018 Feb;154:143-151. doi: 10.1016/j.cmpb.2017.11.017. Epub 2017 Nov 16.

Wavelet coherence-based classifier: A resting-state functional MRI study on neurodynamics in adolescents with high-functioning autism

Bernas A¹, Aldenkamp AP², Zinger S³.

Author information

1

Department of Electrical Engineering, Eindhoven University of Technology, P.O. Box 513, 5600MB, Eindhoven, The Netherlands; Department of Behavioral Sciences, Epilepsy Center Kempenhaeghe, P.O. Box 61, 5590 VE, Heeze, The Netherlands. Electronic address: a.b.bernas@tue.nl.

2

Department of Electrical Engineering, Eindhoven University of Technology, P.O. Box 513, 5600MB, Eindhoven, The Netherlands; Department of Neurology, Maastricht University Medical Center, P.O. Box 5800, 6202 AZ, Maastricht, The Netherlands; Department of Behavioral Sciences, Epilepsy Center Kempenhaeghe, P.O. Box 61, 5590 VE, Heeze, The Netherlands.

3

Department of Electrical Engineering, Eindhoven University of Technology, P.O. Box 513, 5600MB, Eindhoven, The Netherlands; Department of Behavioral Sciences, Epilepsy Center Kempenhaeghe, P.O. Box 61, 5590 VE, Heeze, The Netherlands.

Abstract

BACKGROUND AND OBJECTIVE:

The autism spectrum disorder (ASD) diagnosis requires a long and elaborate procedure. Due to the lack of a biomarker, the procedure is subjective and is restricted to evaluating behavior. Several attempts to use functional MRI as an assisting tool (as classifier) have been reported, but they barely reach an accuracy of 80%, and have not usually been replicated or validated with independent datasets. Those attempts have used functional connectivity and structural measurements. There is, nevertheless, evidence that not the topology of networks, but their temporal dynamics is a key feature in ASD. We therefore propose a novel MRI-based ASD biomarker by analyzing temporal brain dynamics in resting-state fMRI.

METHODS:

We investigate resting-state fMRI data from 2 independent datasets of adolescents: our in-house data (12 ADS, 12 controls), and the Leuven dataset (12 ASD, 18 controls, from Leuven university). Using independent component analysis we obtain relevant socio-executive resting-state networks (RSNs) and their associated time series. Upon these time series we extract wavelet coherence maps. Using these maps, we calculate our dynamics metric: time of in-phase coherence. This novel metric is then used to train classifiers for autism diagnosis. Leave-one-out cross validation is applied for performance evaluation. To assess inter-site robustness, we also train our classifiers on the in-house data, and test them on the Leuven dataset.

RESULTS:

We distinguished ASD from non-ASD adolescents at 86.7% accuracy (91.7% sensitivity, 83.3% specificity). In the second experiment, using Leuven dataset, we also obtained the classification performance at 86.7% (83.3% sensitivity, and 88.9% specificity). Finally we classified the Leuven dataset, with classifiers trained with our in-house data, resulting in 80% accuracy (100% sensitivity, 66.7% specificity).

CONCLUSIONS:

This study shows that change in the coherence of temporal neurodynamics is a biomarker of ASD, and wavelet coherence-based classifiers lead to robust and replicable results and could be used as an objective diagnostic tool for ASD.

Copyright © 2017 The Authors. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

PMID:29249338

DOI:10.1016/j.cmpb.2017.11.017

Anomalies cérébrales communes et spécifiques au trouble pendant la vigilance dans l'autisme et le trouble obsessionnel-compulsif

Aperçu: G.M.

Les troubles du spectre de l'autisme (TSA) et les troubles obsessionnels compulsifs (TOC) sont souvent comorbides et partagent des similitudes entre certains phénotypes cognitifs, y compris certains aspects de l'attention. Cependant, aucune étude d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle n'a comparé les mécanismes neuraux sous-jacents contribuant à ces phénotypes partagés.

L'activation cérébrale et la performance ont été comparées chez les adolescents appariés selon l'âge et le QI (11-17 ans) avec un diagnostic de TSA (n = 20), avec des TOC (n = 20) et sans TSA ni TOC (n ​​= 20).

Alors que les garçons avec un diagnostic de TSA et de TOC ne sont pas affectés dans les performances de la tâche, il existait un groupe significatif d'interactions de charge d'attention dans plusieurs régions du cerveau. Avec l'augmentation de la charge d'attention, le cortex frontal / insula inférieur gauche et le lobe pariétal inférieur gauche / gyrus pré / post-central étaient progressivement moins activés chez les garçons avec des TOC par rapport aux deux autres groupes. De plus, les garçons avec TOC ont montré une augmentation progressive de l'activation avec une charge d'attention croissante dans le cortex préfrontal / cingulaire antérieur rostromédial par rapport aux garçons avec diagnostic de TSA et aux garçons témoins. Les anomalies neurofonctionnelles partagées entre les garçons avec un diagnostic de TSA et les garçons avec des TOC comprenaient une activation accrue avec une charge d'attention croissante dans les régions du cervelet et de l'occipital, reflétant peut-être une activation accrue du mode par défaut.

Biol Psychiatry Cogn Neurosci Neuroimaging. 2017 Nov;2(8):644-654. doi: 10.1016/j.bpsc.2016.12.005.

Disorder-Specific and Shared Brain Abnormalities During Vigilance in Autism and Obsessive-Compulsive Disorder

Carlisi CO¹, Norman L¹, Murphy CM^1,2,3, Christakou A⁴, Chantiluke K¹, Giampietro V⁵, Simmons A^5,6,7, Brammer M⁵, Murphy DG^2,3; MRC AIMS Consortium, Mataix-Cols D⁸, Rubia K¹.

Author information

1

Department of Child and Adolescent Psychiatry, Sackler Institute for Translational Neurodevelopmental Sciences, London.

2

Department of Forensic and Neurodevelopmental Sciences, Sackler Institute for Translational Neurodevelopmental Sciences, Psychology and Neuroscience, King's College, London.

3

Behavioural Genetics Clinic, Adult Autism Service, Behavioural and Developmental Psychiatry Clinical Academic Group, South London and Maudsley NHS Foundation Trust, London.

4

Centre for Integrative Neuroscience and Neurodynamics, School of Psychology and Clinical Language Sciences, University of Reading, Reading, United Kingdom.

5

Department of Neuroimaging, Psychology and Neuroscience, King's College, London.

6

National Institute for Health Research Biomedical Research Centre for Mental Health at South London and Maudsley NHS Foundation Trust and Institute of Psychiatry, Psychology and Neuroscience, King's College, London.

7

Department of Neurobiology, Care Sciences and Society (AS), Center for Alzheimer Research, Division of Clinical Geriatrics, Stockholm, Sweden.

8

Department of Clinical Neuroscience(DM-C), Centre for Psychiatry Research, Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden.

Abstract

Background:

Autism spectrum disorder (ASD) and obsessive-compulsive disorder (OCD) are often comorbid and share similarities across some cognitive phenotypes, including certain aspects of attention. However, no functional magnetic resonance imaging studies have compared the underlying neural mechanisms contributing to these shared phenotypes.

Methods:

Age- and IQ-matched boys (11-17 years old) with ASD (n = 20), boys with OCD (n = 20), and healthy control boys (n = 20) performed a parametrically modulated psychomotor vigilance functional magnetic resonance imaging task. Brain activation and performance were compared among adolescents with OCD, adolescents with ASD, and control adolescents.

Results:

Whereas boys with ASD and OCD were not impaired on task performance, there was a significant group by attention load interaction in several brain regions. With increasing attention load, left inferior frontal cortex/insula and left inferior parietal lobe/pre/post-central gyrus were progressively less activated in boys with OCD relative to the other two groups. In addition, boys with OCD showed progressively increased activation with increasing attention load in rostromedial prefrontal/anterior cingulate cortex relative to boys with ASD and control boys. Shared neurofunctional abnormalities between boys with ASD and boys with OCD included increased activation with increasing attention load in cerebellum and occipital regions, possibly reflecting increased default mode network activation.

Conclusions:

This first functional magnetic resonance imaging study to compare boys with ASD and OCD showed shared abnormalities in posterior cerebellar-occipital brain regions. However, boys with OCD showed a disorder-specific pattern of reduced activation in left inferior frontal and temporo-parietal regions but increased activation of medial frontal regions, which may potentially be related to neurobiological mechanisms underlying cognitive and clinical phenotypes of OCD.

PMID29167833

PMCID:PMC5685008

DOI:10.1016/j.bpsc.2016.12.005

Que faites-vous avec cet objet? Comparaison des réponses neuronales de la compréhension de l'action chez les adolescents autistes et non autistes

Aperçu: G.M.

Comprendre les actions d'autrui, y compris ce qu'ils font et pourquoi ils le font, peut être difficile pour les personnes avec un diagnostic de "trouble du spectre de l'autisme" (TSA). Cette compréhension est soutenue par les réseaux d'observation de l'action (AON) et de mentalisation (MZN), ainsi que par le sulcus temporal supérieur.  

Nous avons examiné ces zones chez les enfants avec un diagnostic de TSA et chez des enfants contrôle au développement typique en demandant aux participants de regarder des actions de nourriture et de positionnement réalisées de manière conventionnelle et non conventionnelle alors que des images de résonance magnétique fonctionnelle étaient collectées.  

Nous avons trouvé un effet de type action, mais pas de conventionnalité, dans les deux groupes, et une différence entre les groupes uniquement lorsque nous regardons des actions alimentaires conventionnelles. 

 Les résultats suggèrent qu'il n'y a pas de déficits AON / MZN globaux dans les TSA, et l'observation d'actions non conventionnelles peut ne pas activer spontanément le MZN.

J Autism Dev Disord. 2017 Nov 22. doi: 10.1007/s10803-017-3338-3.

What Are You Doing With That Object? Comparing the Neural Responses of Action Understanding in Adolescents With and Without Autism

Pokorny JJ^1,2,3, Hatt NV^4,3, Rogers SJ^1,2, Rivera SM^5,6,7.

Author information

1

The MIND (Medical Investigation of Neurodevelopmental Disorders) Institute, University of California Davis Medical Center, Sacramento, CA, 95817, USA.

2

Psychiatry and Behavioral Sciences, University of California Davis, Sacramento, CA, 95817, USA.

3

Center for Mind and Brain, University of California Davis, Davis, CA, 95618, USA.

4

Department of Psychology, University of California Davis, Davis, CA, 95616, USA.

5

The MIND (Medical Investigation of Neurodevelopmental Disorders) Institute, University of California Davis Medical Center, Sacramento, CA, 95817, USA. srivera@ucdavis.edu.

6

Department of Psychology, University of California Davis, Davis, CA, 95616, USA. srivera@ucdavis.edu.

7

Center for Mind and Brain, University of California Davis, Davis, CA, 95618, USA. srivera@ucdavis.edu.

Abstract

Understanding another's actions, including what they are doing and why they are doing it, can be difficult for individuals with autism spectrum disorder (ASD). This understanding is supported by the action observation (AON) and mentalizing (MZN) networks, as well as the superior temporal sulcus. We examined these areas in children with ASD and typically developing controls by having participants view eating and placing actions performed in conventional and unconventional ways while functional magnetic resonance images were collected. We found an effect of action-type, but not conventionality, in both groups, and a between groups difference only when viewing conventional eating actions. Findings suggest there are not global AON/MZN deficits in ASD, and observing unconventional actions may not spontaneously activate the MZN.

PMID:29168088

DOI:10.1007/s10803-017-3338-3

Étude des modifications liées au cerveau dans l'autisme en utilisant la reproductibilité des composants indépendants dérivés des données d'IRM fonctionnelles à l'état de repos

Aperçu: G.M.

L'autisme est un trouble du développement qui est actuellement diagnostiqué à l'aide de tests comportementaux qui peuvent être subjectifs. Par conséquent, les biomarqueurs objectifs d'imagerie non invasive de l'autisme sont activement recherchés. Le thème commun émergeant des études antérieures d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) est que l'autisme est caractérisé par des altérations des connexions fonctionnelles dérivées de l'IRMf dans certains réseaux cérébraux qui peuvent constituer un biomarqueur pour le diagnostic objectif.  Cependant, l'identification des personnes "avec autisme" uniquement en fonction de ces mesures n'a pas été fiable, surtout si l'on tient compte de la taille des échantillons. 

Les chercheurs émettent l'hypothèse que les réseaux fonctionnels du cerveau qui sont les plus reproductibles au sein des groupes avec autisme et des groupes témoins sans autisme pris séparément, mais pas lorsque les deux groupes sont fusionnés, peuvent posséder la possibilité de distinguer efficacement les groupes. 

Dans cette étude, les chercheurs utilisent un schéma de "découverte-confirmation" basé sur l'évaluation de la reproductibilité des composants indépendants obtenus à partir d'IRMf à l'état de repos (découverte) suivi d'une analyse de clustering de ces composants pour évaluer leur capacité à discriminer entre les groupes dans un manière non supervisée (confirmation).

La méthode proposée a permis de caractériser la reproductibilité des réseaux cérébrales dans l'autisme et pourrait éventuellement être déployée dans d'autres troubles mentaux. 

Cliquer ICI pour accéder à l'intégralité de l'article en anglais

Front Neurosci. 2017 Sep 8;11:459. doi: 10.3389/fnins.2017.00459. eCollection 2017.

Investigating Brain Connectomic Alterations in Autism Using the Reproducibility of Independent Components Derived from Resting State Functional MRI Data

Syed MA¹, Yang Z^2,3, Hu XP⁴, Deshpande G^5,6,7.

Author information

Abstract

Significance: Autism is a developmental disorder that is currently diagnosed using behavioral tests which can be subjective. Consequently, objective non-invasive imaging biomarkers of Autism are being actively researched. The common theme emerging from previous functional magnetic resonance imaging (fMRI) studies is that Autism is characterized by alterations of fMRI-derived functional connections in certain brain networks which may provide a biomarker for objective diagnosis. However, identification of individuals with Autism solely based on these measures has not been reliable, especially when larger sample sizes are taken into consideration.  
Objective: We surmise that metrics derived from Autism subjects may not be highly reproducible within this group leading to poor generalizability. We hypothesize that functional brain networks that are most reproducible within Autism and healthy Control groups separately, but not when the two groups are merged, may possess the ability to distinguish effectively between the groups.  
Methods: In this study, we propose a "discover-confirm" scheme based upon the assessment of reproducibility of independent components obtained from resting state fMRI (discover) followed by a clustering analysis of these components to evaluate their ability to discriminate between groups in an unsupervised way (confirm). 
Results: We obtained cluster purity ranging from 0.695 to 0.971 in a data set of 799 subjects acquired from multiple sites, depending on how reproducible the corresponding components were in each group.  
Conclusion: The proposed method was able to characterize reproducibility of brain networks in Autism and could potentially be deployed in other mental disorders as well.

KEYWORDS:

autism; clustering; fMRI; independent components; reproducibility

PMID:28943835

PMCID:PMC5596295

DOI:10.3389/fnins.2017.00459