Effet de l'acide propionique sur la morphologie de l'amygdale chez des rats mâles adolescents et sur leur comportement

Aperçu: G.M.

Le trouble du spectre de l'autisme est un groupe de syndromes de développement permanents, caractérisés par un comportement stéréotypique, restreints des déficits de communication, des déficiences cognitives et sociales. 

Le trouble du spectre de l'autisme est un état héréditaire, soutenu par les mutations de gènes bien ; Cependant, il est de plus en plus accepté que la plupart de ces conditions résultent d'une interaction complexe entre le profil génétique de l'individu et l'environnement auquel il est exposé. Le microbiote intestinal joue l'un des rôles centraux dans l'étiologie de l'autisme. L'acide propionique est l'un des acides gras à chaîne courte les plus abondants, fabriqué par les bactéries entériques. L'acide propionique a de nombreuses fonctions positives et joue le rôle de principal médiateur entre la nutrition, le microbiote intestinal et la physiologie cérébrale. Cependant, l'augmentation du niveau d'acide propionique est associée à diverses pathologies neurologiques, notamment l'autisme. Certains types d'autisme pourraient être partiellement liés à des modifications du métabolisme de l'acide propionique. L'amygdale, composant principal du cerveau social, via ses grandes interconnexions avec le système neural fronto-limbique, joue l'un des rôles clés dans les communications sociales, la mémoire émotionnelle et le traitement des émotions. 

Le comportement social est un sujet brûlant dans la recherche sur l'autisme. En ce qui concerne l’anxiété, ce n’est pas la caractéristique principale du TSA, mais l’une des plus communes de ses comorbidités. Plusieurs raisons théoriques compatibles avec le dysfonctionnement de l'amygdale ont été suggérées pour expliquer les perturbations socio-émotionnelles de l'autisme. 

Dans la présente étude, utilisant des rats Wistar mâles adolescents, l'effet de l'administration aiguë d'une faible dose d'acide propionique sur le comportement social, le comportement de type anxiété et la structure / ultrastructure du noyau central de l'amygdale a été décrit. Outre l'analyse qualitative, une analyse quantitative de certains paramètres des synapses a été réalisée au niveau de la microscopie électronique. Le comportement a été évalué 2, 24 et 48 heures après le traitement. 

Les résultats ont révélé que même une dose unique et relativement faible d'acide propionique suffit à produire une diminution rapide et relativement durable (48 h après le traitement) de la motivation sociale, alors que la motivation sociale et la sphère émotionnelle ne sont pas affectées. Les analyses morphologiques du cerveau traité à l'acide propionique ont révélé le nombre réduit de neurones et l'augmentation du nombre de cellules gliales. Au microscope électronique, des signes d'apoptose et de chromatolyse ont été détectés dans certains neurones. Les altérations gliales étaient plus courantes. En particulier, l'activation des astrocytes et de la microglie était souvent observée. La glie péricapillaire était la plus changée. Les mitochondries neuronales, gliales et présynaptiques ont montré des différences structurelles substantielles, principalement en termes de taille et de forme. Le nombre total de la zone de profil présynaptique était significativement diminué. Certains axones étaient modérément démyélinisés. 

En général, les données indiquent que même une faible dose d'acide propionique provoque chez les rongeurs adolescents des modifications immédiates du comportement social et des modifications structurelles / ultrastructurales de l'amygdale. Les altérations ultrastructurales peuvent refléter des modifications modérées dans les réseaux fonctionnels du cerveau social.

Micron. 2019 Aug 6;125:102732. doi: 10.1016/j.micron.2019.102732.

Effect of propionic acid on the morphology of the amygdala in adolescent male rats and their behavior

Lobzhanidze G¹, Lordkipanidze T¹, Zhvania M², Japaridze N³, Pochkidze N¹, Gasimov E⁴, Rzaev F⁴.

Author information

1

School of Natural Sciences and Medicine, Ilia State University, 3/5 K. Cholokashvili venue, 0162 Tbilisi, Georgia; Department of Brain Ultrastructure and Nanoarchitecture. I. Beritashvili Center of Experimental Biomedicine. 14 Gotua Street, 0160 Tbilisi, Georgia.

2

School of Natural Sciences and Medicine, Ilia State University, 3/5 K. Cholokashvili venue, 0162 Tbilisi, Georgia; Department of Brain Ultrastructure and Nanoarchitecture. I. Beritashvili Center of Experimental Biomedicine. 14 Gotua Street, 0160 Tbilisi, Georgia. Electronic address: mzia_zhvania@iliauni.edu.ge.

3

Department of Brain Ultrastructure and Nanoarchitecture. I. Beritashvili Center of Experimental Biomedicine. 14 Gotua Street, 0160 Tbilisi, Georgia; New Vision University, 1A EvgeniMikeladze Street, 0159 Tbilisi, Georgia.

4

Azerbaijan Medical University, 23 Bakikhanov Street, 1022 Baku, Azerbaijan.

Abstract

Autism spectrum disorder is a group of life-long developmental syndromes, characterized by stereotypic behavior, restricted, communication deficits, cognitive and social impairments. Autism spectrum disorder is heritable state, provided by the mutations of well-conserved genes; however, it has been increasingly accepted, that most of such states are the result of complex interaction between individual's genetic profile and the environment that he/she is exposed to. Gut microbiota plays one of the central roles in the etiology of autism. Propionic acid is one of the most abundant short-chain fatty acids, made by enteric bacteria. Propionic acid has many positive functions and acts as the main mediator between nutrition, gut microbiota and brain physiology. However, increased level of propionic acid is associated with various neurological pathologies, including autism. It is proposed that some types of autism might be partially related with alterations in propionic acid metabolism. The amygdala, the main component of social brain, via its large interconnections with fronto-limbic neural system, plays one of the key roles in social communications, emotional memory and emotional processing. Social behavior is a hot topic in autism research. As to anxiety, it is not the main characteristics of ASD, but represents one of the most common its co morbidities. Several theoretical reasons compatible with amygdala dysfunction have been suggested to account for socio-emotional disturbances in autism. In the present study, using adolescent male Wistar rats, the effect of acute administration of low dose of propionic acid on social behavior, anxiety-like behavior and the structure/ultrastructure of central nucleus of amygdale was described. In addition to qualitative analysis, on electron microscopic level the quantitative analysis of some parameters of synapses was performed. Behavior was assessed 2, 24 and 48 hours after treatment. The results revealed that even single and relatively low dose of propionic acid is sufficient to produce fast and relatively long lasting (48 h after treatment) decrease of social motivation, whereas asocial motivation and emotional sphere remain unaffected. Morphological analyses of propionic acid-treated brain revealed the reduced neuron number and the increase of the number of glial cells. Electron microscopically, in some neurons the signs of apoptosis and chromatolysis were detected. Glial alterations were more common. Particularly, the activation of astrocytes and microglia were often observed. Pericapillary glia was the most changed. Neuronal, glial and presynaptic mitochondria showed substantial structural diversities, mainly in terms of size and form. Total number of the area of presynaptic profile was significantly decreased. Some axons were moderately demyelinated. In general, the data indicate that even low dose of propionic acid produces in adolescent rodents immediate changes in social behavior, and structural/ultrastructural alterations in amygdala. Ultrastructural alterations may reflect moderate modifications in functional networks of social brain.

Copyright © 2019 Elsevier Ltd. All rights reserved.

PMID:31437571

DOI:10.1016/j.micron.2019.102732

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

L'hypersensibilité à des visages effrayants de faible intensité dans l'autisme lorsque la fixation est contrainte aux yeux

Traduction: G.M.

Des études antérieures qui ont montré une diminution de l'activation du cerveau chez les personnes avec un diagnostic de trouble du spectre de l'autisme (TSA) regardant des visages expressifs ne contrôlaient pas si les participants regardaient bien dans les yeux.

Ceci est problématique car le TSA se caractérise par une attention anormale aux yeux. 

Cette étude a recueilli des données sur l'IRMF de 48 participants (27 TSA) regardant des images de visages neutres et de visages exprimant la colère, le bonheur et la peur à faible et haute intensité, avec une croix de fixation entre les yeux.  

Les différences de groupe dans l'activité de l'ensemble cerveau ont été examinées pour les visages expressifs à haute et faible intensité par rapport aux visages neutres.  

En réponse à des visages effrayants de faible intensité, les participants avec un diagnostic de TSA ont montré une activation accrue dans les régions du cerveau social et une diminution du couplage fonctionnel entre l'amygdale et cortex préfrontal ventromédial (vmPFC).

Cette surimpression à la peur de faible intensité associée à un manque de capacité de régulation émotionnelle pourrait indiquer un déséquilibre excitant / inhibiteur dans leur système de traitement socio-affectif. Cela peut entraîner un désengagement social et l'évitement des contacts visuels pour gérer les sentiments de forte réaction émotionnelle. 

Les résultats montrent également l'importance d'un contrôle minutieux du regard lors de l'étude du traitement émotionnel dans les TSA.

Hum Brain Mapp. 2017 Sep 7. doi: 10.1002/hbm.23800. 

Hypersensitivity to low intensity fearful faces in autism when fixation is constrained to the eyes

Lassalle A^1,2, Åsberg Johnels J^3,4, Zürcher NR¹, Hippolyte L⁵, Billstedt E³, Ward N¹, Lemonnier E⁶, Gillberg C³, Hadjikhani N^1,3.

Author information

1

Massachusetts General Hospital, A. Martinos Center for Biomedical Imaging, Harvard Medical School, Boston, Massachusetts, USA.

2

Department of Psychiatry, Autism Research Centre, Cambridge University, United Kingdom.

3

Gillberg Neuropsychiatry Center, Gothenburg University, Sweden.

4

Section for Speech and Language Pathology, Gothenburg University, Sweden.

5

Service de Génétique Médicale, University of Lausanne, Switzerland.

6

Centre Ressource Autisme, Hopital Universitaire de Limoges, France.

Abstract

Previous studies that showed decreased brain activation in people with autism spectrum disorder (ASD) viewing expressive faces did not control that participants looked in the eyes. This is problematic because ASD is characterized by abnormal attention to the eyes. Here, we collected fMRI data from 48 participants (27 ASD) viewing pictures of neutral faces and faces expressing anger, happiness, and fear at low and high intensity, with a fixation cross between the eyes. Group differences in whole brain activity were examined for expressive faces at high and low intensity versus neutral faces. Group differences in neural activity were also investigated in regions of interest within the social brain, including the amygdala and the ventromedial prefrontal cortex (vmPFC). In response to low intensity fearful faces, ASD participants showed increased activation in the social brain regions, and decreased functional coupling between the amygdala and the vmPFC. This oversensitivity to low intensity fear coupled with a lack of emotional regulation capacity could indicate an excitatory/inhibitory imbalance in their socio-affective processing system. This may result in social disengagement and avoidance of eye-contact to handle feelings of strong emotional reaction. Our results also demonstrate the importance of careful control of gaze when investigating emotional processing in ASD. Hum Brain Mapp, 2017. © 2017 Wiley Periodicals, Inc.

© 2017 Wiley Periodicals, Inc.

PMID:28881454

DOI:10.1002/hbm.23800

Les différences de volume de l'amygdale dans le trouble du spectre de l'autisme sont liées à l'anxiété

Aperçu: G.M.

Des études récentes suggèrent que les résultats de longue date sur la morphologie anormale de l'amygdale dans le TSA peut être liée aux symptômes de l'anxiété. Pour tester cette hypothèse, cinquante-trois enfants avec un diagnostic de TSA (âge moyen = 11,9) ont subi une IRM structurale et ont été divisés en sous-groupes pour comparer ceux avec au moins un diagnostic de trouble anxieux (n = 29) à ceux qui n'ont pas (n = 24) et à un groupe témoin avec un développement typique (TDC; n = 37). 

Le groupe TSA et le groupe avec trouble anxieux ont montré une diminution du volume de l'amygdale droite (contrôlée pour le volume total du cerveau) par rapport au groupe TSA sans anxiété (p = .04) et au groupe TDC (p = 0,08).  

Les résultats suggèrent que les jeunes avec un diagnostic de TSA et d'anxiété coexistante ont une trajectoire de développement neurologique distincte.

J Autism Dev Disord. 2017 Jul 8. doi: 10.1007/s10803-017-3206-1.

Amygdala Volume Differences in Autism Spectrum Disorder Are Related to Anxiety

Herrington JD^1,2, Maddox BB³, Kerns CM^4,5, Rump K⁶, Worley JA⁷, Bush JC⁸, McVey AJ⁹, Schultz RT^3,6,10, Miller JS^3,6.

Author information

1

Center for Autism Research, The Children's Hospital of Philadelphia, 3535 Market Street, Suite 860, Philadelphia, PA, 19104, USA. herringtonj@email.chop.edu.

2

Department of Psychiatry, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania, 3535 Market Street, Philadelphia, PA, 19104, USA. herringtonj@email.chop.edu.

3

Center for Autism Research, The Children's Hospital of Philadelphia, 3535 Market Street, Suite 860, Philadelphia, PA, 19104, USA.

4

AJ Drexel Autism Institute & Community Health & Prevention, School of Public Health, Drexel University, 3020 Market Street, Suite 560, Philadelphia, PA, 19104, USA.

5

Center for Health Innovation, Adelphi University, Garden City, NY, 11530, USA.

6

Department of Psychiatry, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania, 3535 Market Street, Philadelphia, PA, 19104, USA.

7

SPIN Inc, 10521 Drummond Street, Philadelphia, PA, 19154, USA.

8

Department of Psychological and Brain Sciences, Indiana University, 1101 E. 10th Street, Bloomington, IN, 47405, USA.

9

Department of Psychology, Marquette University, PO Box 1881, Milwaukee, WI, 53233, USA.

10

Department of Pediatrics, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania, 3535 Market Street, Suite 860, Philadelphia, PA, 19104, USA.

Abstract

Recent studies suggest that longstanding findings of abnormal amygdala morphology in ASD may be related to symptoms of anxiety. To test this hypothesis, fifty-three children with ASD (mean age = 11.9) underwent structural MRI and were divided into subgroups to compare those with at least one anxiety disorder diagnosis (n = 29) to those without (n = 24) and to a typically developing control group (TDC; n = 37). Groups were matched on age and intellectual level. The ASD and anxiety group showed decreased right amygdala volume (controlled for total brain volume) relative to ASD without anxiety (p = .04) and TDCs (p = .068). Results suggest that youth with ASD and co-occurring anxiety have a distinct neurodevelopmental trajectory.

PMID:28689329

DOI:10.1007/s10803-017-3206-1

L'influence du génotype du transporteur 5-HTTLPR sur la connectivité du cortex cingulaire antérieur subgénale de l'amygdale dans le trouble du spectre de l'autisme

Dev Cogn Neurosci. 2016 Dec 23;24:12-20. doi: 10.1016/j.dcn.2016.12.002.

The influence of 5-HTTLPR transporter genotype on amygdala-subgenual anterior cingulate cortex connectivity in autism spectrum disorder

Velasquez F¹, Wiggins JL², Mattson WI², Martin DM³, Lord C⁴, Monk CS⁵.

Author information

• ¹Department of Psychology, University of Michigan, United States. Electronic address: velasqfr@umich.edu.
• ²Department of Psychology, University of Michigan, United States.
• ³Department of Human Genetics, University of Michigan, United States.
• ⁴Center for Autism and the Developing Brain, Weill Cornell Medicine, United States.
• ⁵Department of Psychology, Neuroscience Program, Department of Psychiatry, Center for Growth and Human Development, University of Michigan, United States.

Abstract

Social deficits in autism spectrum disorder (ASD) are linked to amygdala functioning and functional connection between the amygdala and subgenual anterior cingulate cortex (sACC) is involved in the modulation of amygdala activity. Impairments in behavioral symptoms and amygdala activation and connectivity with the sACC seem to vary by serotonin transporter-linked polymorphic region (5-HTTLPR) variant genotype in diverse populations. The current preliminary investigation examines whether amygdala-sACC connectivity differs by 5-HTTLPR genotype and relates to social functioning in ASD. A sample of 108 children and adolescents (44 ASD) completed an fMRI face-processing task. Youth with ASD and low expressing 5-HTTLPR genotypes showed significantly greater connectivity than youth with ASD and higher expressing genotypes as well as typically developing (TD) individuals with both low and higher expressing genotypes, in the comparison of happy vs. baseline faces and happy vs. neutral faces. Moreover, individuals with ASD and higher expressing genotypes exhibit a negative relationship between amygdala-sACC connectivity and social dysfunction. Altered amygdala-sACC coupling based on 5-HTTLPR genotype may help explain some of the heterogeneity in neural and social function observed in ASD. This is the first ASD study to combine genetic polymorphism analyses and functional connectivity in the context of a social task.

Copyright © 2016 The Authors. Published by Elsevier Ltd.. All rights reserved.

KEYWORDS:

5-HTTLPR; Amygdala; Autism spectrum disorder; Connectivity; Face-processing; Heterogeneity; Serotonin; Subgenual anterior cingulate cortex

PMID: 28088648

DOI: 10.1016/j.dcn.2016.12.002

*La connectivité fonctionnelle de l'amygdale est perturbée chez les enfants d'âge préscolaire avec trouble du spectre de l'autisme

Traduction: G.M.

J Am Acad Child Adolesc Psychiatry. 2016 Sep;55(9):817-24. doi: 10.1016/j.jaac.2016.05.020. Epub 2016 Jun 29.

Functional Connectivity of the Amygdala Is Disrupted in Preschool-Aged Children With Autism Spectrum Disorder

Shen MD¹, Li DD¹, Keown CL², Lee A¹, Johnson RT¹, Angkustsiri K¹, Rogers SJ¹, Müller RA³, Amaral DG¹, Nordahl CW⁴.

Author information

• ¹MIND Institute and the University of California Davis School of Medicine in Sacramento.
• ²Brain Development Imaging Laboratory at San Diego State University; University of California-San Diego, La Jolla.
• ³Brain Development Imaging Laboratory at San Diego State University.
• ⁴MIND Institute and the University of California Davis School of Medicine in Sacramento. Electronic address: cnordahl@ucdavis.edu

Abstract

OBJECTIVE:

The objective of this study was to determine whether functional connectivity of the amygdala is altered in preschool-age children with autism spectrum disorder (ASD) and to assess the clinical relevance of observed alterations in amygdala connectivity.
L'objectif de cette étude était de déterminer si la connectivité fonctionnelle de l'amygdale est altérée chez les enfants d'âge préscolaire avec trouble du spectre de l'autisme (TSA) et d'évaluer la pertinence clinique des modifications observées dans la connectivité de l'amygdale.

METHOD:

A resting-state functional connectivity magnetic resonance imaging study of the amygdala (and a parallel study of primary visual cortex) was conducted in 72 boys (mean age 3.5 years; n = 43 with ASD; n = 29 age-matched controls).

RESULTS:

The ASD group showed significantly weaker connectivity between the amygdala and several brain regions involved in social communication and repetitive behaviors, including bilateral medial prefrontal cortex, temporal lobes, and striatum (p < .05, corrected). Weaker connectivity between the amygdala and frontal and temporal lobes was significantly correlated with increased autism severity in the ASD group (p < .05). In a parallel analysis examining the functional connectivity of primary visual cortex, the ASD group showed significantly weaker connectivity between visual cortex and sensorimotor regions (p < .05, corrected). Weaker connectivity between visual cortex and sensorimotor regions was not correlated with core autism symptoms, but instead was correlated with increased sensory hypersensitivity in the visual/auditory domain (p < .05).
Le groupe TSA a montré une connectivité significativement plus faible entre l'amygdale et plusieurs régions du cerveau impliquées dans la communication sociale et les comportements répétitifs, y compris le cortex médial préfrontal bilatérale, les lobes temporaux et le striatum (p <.05, corrigé). La connectivité plus faible entre l'amygdale et lobes frontaux et temporaux était significativement corrélée avec la gravité accrue de l'autisme dans le groupe TSA (p <.05). Dans une analyse parallèle l'examen de la connectivité fonctionnelle du cortex visuel primaire, le groupe TSA a montré une connectivité nettement plus faible entre le cortex visuel et les régions sensorimotrices (p <.05, corrigé). La connectivité plus faible entre  le cortex visuel et les régions sensorimotrices n'a pas été corrélée avec les symptômes de l'autisme de base, mais a été corrélée avec l'hypersensibilité sensorielle accrue dans le domaine visuel/auditif (p <.05).

CONCLUSION:

These findings indicate that preschool-age children with ASD have disrupted functional connectivity between the amygdala and regions of the brain important for social communication and language, which might be clinically relevant because weaker connectivity was associated with increased autism severity. Moreover, although amygdala connectivity was associated with behavioral domains that are diagnostic of ASD, altered connectivity of primary visual cortex was related to sensory hypersensitivity.
Ces résultats indiquent que les enfants d'âge préscolaire avec TSA ont une connectivité  fonctionnelle perturbée entre l'amygdale et les régions du cerveau importantes pour la communication sociale et le langage, ce qui pourrait être cliniquement pertinent parce que la connectivité plus faible a été associée à une augmentation de la gravité de l'autisme. En outre, bien que la connectivité de l'amygdale a été associée à des domaines de comportement qui font partie du diagnostic de TSA, la connectivité altérée du cortex visuel primaire était liée à une hypersensibilité sensorielle.

Copyright © 2016 American Academy of Child and Adolescent Psychiatry. Published by Elsevier Inc. All rights reserved.

PMID: 27566123  DOI: 10.1016/j.jaac.2016.05.020

Codage adaptatif de la valeur des indices sociaux avec l'ocytocine, une étude IRMf dans le trouble du spectre de l'autisme

Traduction: G.M.

Cortex. 2016 Jan 19;76:79-88. doi: 10.1016/j.cortex.2015.12.010.

Adaptive coding of the value of social cues with oxytocin, an fMRI study in autism spectrum disorder

Andari E¹, Richard N², Leboyer M³, Sirigu A⁴.

Author information

• ¹Centre de Neuroscience Cognitive, UMR 5229, CNRS, Bron, France. Electronic address: eandari@emory.edu
• ²Centre de Neuroscience Cognitive, UMR 5229, CNRS, Bron, France.
• ³Inserm U 955, AP-HP, FondaMental Foundation, Department of Psychiatry, University Hospital Mondor, Créteil, France.
• ⁴Centre de Neuroscience Cognitive, UMR 5229, CNRS, Bron, France. Electronic address: sirigu@isc.cnrs.fr.

Abstract

The neuropeptide oxytocin (OT) is one of the major targets of research in neuroscience, with respect to social functioning. Oxytocin promotes social skills and improves the quality of face processing in individuals with social dysfunctions such as autism spectrum disorder (ASD). Although one of OT's key functions is to promote social behavior during dynamic social interactions, the neural correlates of this function remain unknown. Here, we combined acute intranasal OT (IN-OT) administration (24 IU) and fMRI with an interactive ball game and a face-matching task in individuals with ASD (N = 20). We found that IN-OT selectively enhanced the brain activity of early visual areas in response to faces as compared to non-social stimuli. OT inhalation modulated the BOLD activity of amygdala and hippocampus in a context-dependent manner. Interestingly, IN-OT intake enhanced the activity of mid-orbitofrontal cortex in response to a fair partner, and insula region in response to an unfair partner. These OT-induced neural responses were accompanied by behavioral improvements in terms of allocating appropriate feelings of trust toward different partners' profiles. Our findings suggest that OT impacts the brain activity of key areas implicated in attention and emotion regulation in an adaptive manner, based on the value of social cues.
Le neuropeptide ocytocine (OT) est l'un des principaux objectifs de la recherche en neurosciences, en ce qui concerne le fonctionnement social. L'ocytocine favorise les compétences sociales et améliore la qualité de traitement des visages chez les personnes ayant des troubles sociaux tels que les troubles du spectre de l'autisme(TSA). Bien que l'une de ses principales fonctions de l'ocytocine soit de promouvoir un comportement social au cours des interactions sociales dynamiques, les corrélats neuraux de cette fonction restent inconnus. Ici, nous avons combiné l'administration intranasale précise d'OT (IN-OT)  (24 UI) et l'IRMf avec un jeu interactif de la balle et une tâche de correspondance des visages chez les personnes avec un TSA (N = 20). Nous avons constaté que l'IN-OT renforce sélectivement l'activité cérébrale des aires visuelles primaires en réponse aux visages par rapport à des stimuli non-sociaux. L'inhalation d'OT module l'activité BOLD de l'amygdale et de l'hippocampe d'une manière dépendant du contexte. Fait intéressant, l'apport d'IN-OT augmente l'activité du cortex orbitofrontal en réponse à un partenaire loyal et la région de l'insula en réponse à un partenaire déloyal. Ces réponses neurales induites par OT ont été accompagnées par des améliorations de comportement en termes d'allocation des sentiments appropriés de confiance envers les profils des différents partenaires. Nos résultats suggèrent que les l'OT impacte l'activité cérébrale dans des domaines clés impliquées dans l'attention et la régulation des émotions de manière adaptative, basée sur la valeur des indices sociaux.
Copyright © 2016 Elsevier Ltd. All rights reserved.

PMID: 26872344

La stimulation cérébrale profonde pour l'autisme sévère: de la physiopathologie à la procédure

Traduction: G.M.

 

Neurosurg Focus. 2015 Jun;38(6):E3.

Deep brain stimulation for severe autism: from pathophysiology to procedure

Sinha S¹, McGovern RA², Sheth SA².

Author information

• ¹1Department of Neurosurgery, Rutgers Robert Wood Johnson Medical School, New Brunswick, New Jersey; and.
• ²2Department of Neurological Surgery, Columbia University Medical Center, New York, New York.

Abstract

Autism is a heterogeneous neurodevelopmental disorder characterized by early-onset impairment in social interaction and communication and by repetitive, restricted behaviors and interests. Because the degree of impairment may vary, a spectrum of clinical manifestations exists. Severe autism is characterized by complete lack of language development and potentially life-threatening self-injurious behavior, the latter of which may be refractory to medical therapy and devastating for affected individuals and their caretakers. New treatment strategies are therefore needed. Here, the authors propose deep brain stimulation (DBS) of the basolateral nucleus of the amygdala (BLA) as a therapeutic intervention to treat severe autism. The authors review recent developments in the understanding of the pathophysiology of autism. Specifically, they describe the genetic and environmental alterations that affect neurodevelopment. The authors also highlight the resultant microstructural, macrostructural, and functional abnormalities that emerge during brain development, which create a pattern of dysfunctional neural networks involved in socioemotional processing. They then discuss how these findings implicate the BLA as a key node in the pathophysiology of autism and review a reported case of BLA DBS for treatment of severe autism. Much progress has been made in recent years in understanding the pathophysiology of autism. The BLA represents a logical neurosurgical target for treating severe autism. Further study is needed that considers mechanistic and operative challenges.

Résumé

L'autisme est un trouble neurologique hétérogène caractérisé par une apparition précoce de troubles dans l'interaction sociale et la communication et par des comportements répétitifs et des intérêts restreints. Parce que le degré de déficience peut varier, un spectre de manifestations cliniques existe. L'autisme sévère est caractérisé par l'absence totale de développement du langage et de comportements d'automutilation potentiellement  mortels, dont le dernier qui peut être réfractaire au traitement médical et dévastateur pour les personnes touchées et leurs soignants. De nouvelles stratégies de traitement sont donc nécessaires. Ici, les auteurs proposent la stimulation cérébrale profonde (DBS) du noyau basolatéral de l'amygdale (BLA) comme une intervention thérapeutique pour traiter l'autisme sévère. Les auteurs passent en revue les développements récents dans la compréhension de la physiopathologie de l'autisme. Plus précisément, ils décrivent les altérations génétiques et environnementales qui affectent le développement neurologique. Les auteurs mettent également en évidence les anomalies de microstructure, macrostructure, et fonctionnelles qui en résultent qui apparaissent au cours du développement du cerveau, qui créent un modèle de réseaux de neurones impliqués dans le traitement des dysfonctionnements socio-émotionnels. Ils discutent ensuite de la façon dont ces résultats impliquent la BLA comme un nœud clé dans la physiopathologie de l'autisme et examinent un cas déclaré de traitement BLA DBS pour l'autisme sévère. Beaucoup de progrès ont été réalisés ces dernières années dans la compréhension de la physiopathologie de l'autisme. La BLA représente une cible neurochirurgicale logique pour traiter l'autisme sévère. Une étude plus poussée est nécessaire, qui considère les défis mécanistes et opérationnels.

PMID: 26 30703

Étude stéréologique des populations gliales de l'amygdale chez les adolescents et les adultes avec des troubles du spectre autistique

Traduction: G.M.

PLoS One. 2014 Oct 17;9(10):e110356. doi: 10.1371/journal.pone.0110356. eCollection 2014.

Stereological Study of Amygdala Glial Populations in Adolescents and Adults with Autism Spectrum Disorder

Morgan JT, Barger N, Amaral DG, Schumann CM.

Author information

• Department of Psychiatry and Behavioral Sciences and the M. I. N. D. Institute, University of California Davis, Sacramento, California, United States of America.

Résumé

L'amygdale subit le développement aberrant dans les troubles du spectre autistique (TSA). Nous avons déjà constaté post-mortem qu'il y a une diminution chez l'adulte du nombre de neurones dans l'amydal de personnes avec TSA par rapport aux témoins au développement typique. La présente étude est un examen complet stéréologique de quatre populations de cellules non neuronales: microglie, oligodendrocytes, astrocytes et les cellules endothéliales, dans les mêmes cerveaux étudiés précédemment. Nous fournissons un protocole neuroanatomique détaillée pour définir chaque type qui peut être appliquée à d'autres études de l'amygdale dans les troubles neurodéveloppementaux et psychiatriques.
Nous évaluons ensuite si les nombre de cellules et les volumes moyens diffèrent entre les les cerveaux se développant typiquement ou avec TSA. Nous émettons l'hypothèse que la réduction du nombre de neurones dans les TSA pourrait se rapporter à la fonction immunitaire altérée et/ou l'activation d'une microglie aberrante, comme indiqué par l'augmentation du nombre des microglies et du volume du corps cellulaire. Globalement, le nombre moyen de cellules non-neuronales et les volumes globaux ne diffèrent pas entre les TSA et le cerveau au développement typique. Cependant, il y avait une évidente hétérogénéité au sein de la cohorte des TSA. Deux des huit cerveaux TSA montraient une forte activation de la microglie. Contrairement à notre hypothèse de départ, il y avait une tendance vers une corrélation positive entre le nombre de neurones et de microglie à al fois dans le groupe TSA et dans le groupe contrôle. Il y avait moins d'oligodendrocytes dans l'amygdale des individus adultes avec TSA de 20 ans et plus par rapport aux témoins au développement typique. Cette constatation peut donner un signe possible de connectivité altérée ou la communication neuronale altérée qui peut changer tout au long de la vie dans les TSA. 

Abstract

The amygdala undergoes aberrant development in autism spectrum disorder (ASD). We previously found that there are reduced neuron numbers in the adult postmortem amygdala from individuals with ASD compared to typically developing controls. The current study is a comprehensive stereological examination of four non-neuronal cell populations: microglia, oligodendrocytes, astrocytes, and endothelial cells, in the same brains studied previously. We provide a detailed neuroanatomical protocol for defining each cell type that may be applied to other studies of the amygdala in neurodevelopmental and psychiatric disorders. We then assess whether cell numbers and average volumes differ between ASD and typically developing brains. We hypothesized that a reduction in neuron numbers in ASD might relate to altered immune function and/or aberrant microglial activation, as indicated by increased microglial number and cell body volume. , average non-neuronal cell numbers and volumes did not differ between ASD and typically developing brains. However, there was evident heterogeneity within the ASD cohort. Two of the eight ASD brains displayed strong microglial activation. Contrary to our original hypothesis, there was a trend toward a positive correlation between neuronal and microglial numbers in both ASD and control cases. There were fewer oligodendrocytes in the amygdala of adult individuals with ASD ages 20 and older compared to typically developing controls. This finding may provide a possible sign of altered connectivity or impaired neuronal communication that may change across the lifespan in ASD.

PMID: 25330013