Caractérisation cellulaire et moléculaire de l'autisme multiplex dans les neurones dérivés de cellules souches pluripotentes induites par l'homme

Aperçu: G.M.

Contexte:
Le "trouble du spectre de l'autisme" (TSA) est un trouble neurodéveloppemental avec une héritabilité prononcée dans la population générale. Ceci est largement attribuable aux effets de la sensibilité polygénique, la responsabilité héréditaire présentant des différences sexuelles distinctes dans l'expression phénotypique. Les tentatives de modélisation du TSA dans les systèmes cellulaires humains ont principalement impliqué des mutations de novo rares associées aux phénocopies du TSA. Cependant, par définition, ces modèles ne sont pas représentatifs de la responsabilité polygénique, qui représente la grande part du risque attribuable à la population.
Méthodes:
Ici, nous avons effectué ce qui est, à notre connaissance, la première tentative de modéliser l'autisme multiplex à l'aide de cellules souches pluripotentes induites dérivées de patients (iPSC) dans une famille manifestant des degrés incrémentiels d'expression phénotypique de responsabilité héréditaire (absent, intermédiaire, sévère). Les membres de la famille partagent une variante héréditaire de signification incertaine (EVV) dans GPD2, un gène qui était auparavant associé à une déficience intellectuelle, mais qui est ici insuffisant en soi pour provoquer un TSA. Les iPSC de trois parents au premier degré et un témoin non apparenté ont été différenciés en neurones excitateurs corticaux (cExN) et inhibiteurs corticaux (cIN), et un phénotypage cellulaire et une analyse transcriptomique ont été effectués.
Résultats:
Les neurosphères cExN des deux individus affectés étaient de taille réduite, par rapport à celles dérivées d'individus apparentés et non apparentés non affectés. Cette réduction était, au moins en partie, due à une apoptose accrue des cellules d'individus affectés lors de l'initiation de l'induction neuronale cExN. De même, les cellules progénitrices neurales cIN d'individus affectés présentaient une apoptose accrue par rapport aux deux individus non affectés. L'analyse transcriptomique des cellules progénitrices neurales cExN et cIN a révélé des signatures moléculaires distinctes associées à l'affectation, y compris la mauvaise régulation des suites de gènes associés au développement neuronal, à la fonction neuronale et au comportement, ainsi qu'une altération de l'expression des gènes associés au risque de TSA.
Conclusions:
Nous avons fourni des preuves de signatures morphologiques, physiologiques et transcriptomiques de la responsabilité polygénique aux TSA à partir d'une analyse de modèles cellulaires dérivés d'une famille d'autisme multiplex. Le TSA est généralement hérité sur la base de la responsabilité génétique additive. Par conséquent, l'identification des phénotypes cellulaires et moléculaires convergents résultant de la sensibilité polygénique et monogénique peut fournir un pont critique pour déterminer lequel des effets disparates de mutations extrêmement délétères rares pourrait également s'appliquer aux syndromes autistiques courants. 

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Mol Autism. 2019 Dec 30;10:51. doi: 10.1186/s13229-019-0306-0. eCollection 2019.

Cellular and molecular characterization of multiplex autism in human induced pluripotent stem cell-derived neurons

Lewis EMA^#1, Meganathan K^#1, Baldridge D², Gontarz P¹, Zhang B¹, Bonni A³, Constantino JN⁴, Kroll KL¹.

Author information

1

1Department of Developmental Biology, Washington University School of Medicine, 660 S. Euclid Avenue, St. Louis, MO 63110 USA.

2

2Department of Pediatrics, Washington University School of Medicine, 660 S. Euclid Avenue, St. Louis, MO 63110 USA.

3

3Department of Neuroscience, Washington University School of Medicine, 660 S. Euclid Avenue, St. Louis, MO 63110 USA.

4

4Department of Psychiatry, Washington University School of Medicine, 660 S. Euclid Avenue, St. Louis, MO 63110 USA.

#

Contributed equally

Abstract

Background:

Autism spectrum disorder (ASD) is a neurodevelopmental disorder with pronounced heritability in the general population. This is largely attributable to the effects of polygenic susceptibility, with inherited liability exhibiting distinct sex differences in phenotypic expression. Attempts to model ASD in human cellular systems have principally involved rare de novo mutations associated with ASD phenocopies. However, by definition, these models are not representative of polygenic liability, which accounts for the vast share of population-attributable risk.

Methods:

Here, we performed what is, to our knowledge, the first attempt to model multiplex autism using patient-derived induced pluripotent stem cells (iPSCs) in a family manifesting incremental degrees of phenotypic expression of inherited liability (absent, intermediate, severe). The family members share an inherited variant of uncertain significance (VUS) in GPD2, a gene that was previously associated with developmental disability but here is insufficient by itself to cause ASD. iPSCs from three first-degree relatives and an unrelated control were differentiated into both cortical excitatory (cExN) and cortical inhibitory (cIN) neurons, and cellular phenotyping and transcriptomic analysis were conducted.

Results:

cExN neurospheres from the two affected individuals were reduced in size, compared to those derived from unaffected related and unrelated individuals. This reduction was, at least in part, due to increased apoptosis of cells from affected individuals upon initiation of cExN neural induction. Likewise, cIN neural progenitor cells from affected individuals exhibited increased apoptosis, compared to both unaffected individuals. Transcriptomic analysis of both cExN and cIN neural progenitor cells revealed distinct molecular signatures associated with affectation, including the misregulation of suites of genes associated with neural development, neuronal function, and behavior, as well as altered expression of ASD risk-associated genes.

Conclusions:

We have provided evidence of morphological, physiological, and transcriptomic signatures of polygenic liability to ASD from an analysis of cellular models derived from a multiplex autism family. ASD is commonly inherited on the basis of additive genetic liability. Therefore, identifying convergent cellular and molecular phenotypes resulting from polygenic and monogenic susceptibility may provide a critical bridge for determining which of the disparate effects of rare highly deleterious mutations might also apply to common autistic syndromes.

© The Author(s). 2019.

KEYWORDS:

Cortical excitatory neurons; Cortical inhibitory neurons; Gene networks; Multiplex autism; Neurodevelopment; Transcriptomics; iPSC modeling

PMID:31893020

PMCID:PMC6936127

DOI:10.1186/s13229-019-0306-0

Microbiote oral et "trouble du spectre de l'autisme"

Aperçu: G.M.

Le "trouble du spectre de l'autisme" (TSA) est associé à plusieurs anomalies oropharyngées, notamment une dysbiose dans le microbiote oral. Puisque la cavité buccale est le début du tractus gastro-intestinal, cela renforce et étend la notion d'un axe microbien intestin-cerveau dans les TSA et soulève même la question de savoir s'il existe un axe microbien oral-cerveau. Il est clair que les bactéries buccales peuvent trouver leur chemin vers le cerveau à travers un certain nombre de voies suivant les procédures dentaires de routine. Un lien entre le microbiote oral et un certain nombre d'autres troubles cérébraux a été signalé. Comme les preuves à ce jour d'une association entre le microbiote oral et les TSA ne reposent que sur quelques rapports, d'autres études dans ce domaine sont nécessaires. 

La revue actuelle discute d'une relation possible entre les bactéries buccales et les aspects biologiques et symptomatiques de la TSA, en se concentrant sur les implications cliniques pour le développement diagnostique et thérapeutique.

Thérapeutique
Dans les études animales, il a été démontré que le microbiome module le comportement social par la dysbiose, alors que la restauration du microbiome peut améliorer les symptômes du TSA [102,103]. 

Hsaio et al. [36] a démontré que les changements microbiens dans l'intestin d'un  modèle de souris d'activation (MIA) d'immunité maternelle connu pour afficher les caractéristiques des TSA, modifie des métabolites dans le sérum et
que ceux-ci ont provoqué des comportements similaires à l'autisme. Notamment, l'administration d'une bactérie bénéfique, Bacteroides fragilis, a inversé les anomalies physiologiques, neurologiques et immunologiques observées. 

Wang et al. [104] ont rapporté que les probiotiques oraux empêchaient les comportements de type TSA chez la progéniture induits par l'activation immunitaire maternelle. Bifidobacterium (par exemple B. longum, B. breve et Infantis) et Lactobacillus (par exemple L. helveticus et L. rhamnosus) sont des probiotiques couramment utilisés chez les patients humains. Ces probiotiques ont démontré des effets prometteurs sur des comportements tels que l'anxiété, la dépression, les TSA, les troubles obsessionnels compulsifs et la mémoire
(y compris la mémoire spatiale et non spatiale). Dans une revue récente de Ng et al. [106] il a été conclu que les prébiotiques ont joué un rôle limité dans le soulagement des symptômes gastro-intestinaux chez les enfants avec un diagnostic de TSA, mais lorsque associés à un régime d'exclusion (sans gluten et sans caséine) ils pourraient avoir un impact sur la sociabilité. Des soutiens importants pour un axe microbien-intestin-cerveau dans les TSA découlent des études démontrant que la thérapie par transfert du microbiote
modifie l'écosystème intestinal et améliore les symptômes gastro-intestinaux et l'autisme chez les enfants. Lorsque la thérapie de transfert du microbiote a été associée à des antibiotiques, nettoyage des intestins et suppresseur d'acide gastrique, 18 personnes avec un dTSA ont vu une amélioration des symptômes gastro-intestinaux, des symptômes liés à l'autisme et du microbiote intestinal [108]. Le suivi 2 ans après le traitement a révélé que la plupart des améliorations des symptômes gastro-intestinaux étaient maintenues, et certains symptômes liés aux TSA sont également restés améliorés. Il y avait notamment une augmentation significative de la diversité bactérienne et une relative abondance de bifidobactéries et de Prevotella. 

Des essais cliniques bien conçus, randomisés et contrôlés contre placebo sont nécessaires pour évaluer l'efficacité des probiotiques et les thérapies de transfert microbien dans le traitement des TSA. Le choix des souches appropriées, la dose et le moment du traitement sont tous des facteurs importants à considérer.

Conclusions
Les études microbiennes sur les TSA se sont largement concentrées sur les échantillons  de matières fécales. Il convient de noter que le microbiote oral et un éventuel axe microbien oral-cérébral ont été négligé dans ce contexte. La bouche est une extension du tube digestif et possède un microbiome abondant qui comprend plus de 700 espèces bactériennes identifiées (http://www.homd.org). Les bactéries orales peuvent pénétrer dans la circulation et provoquer une bactériémie . Le microbiote oral peut contribuer à plusieurs maladies neurologiques, dont la maladie d'Alzheimer, les crises d'épilepsie, la sclérose en plaques , les migraines et la maladie de Parkinson. Si un axe cerveau bouche microbien existe dans le TSA n'a pas encore été définitivement démontré. Cependant, la relation des bactéries orales avec la fonction neurologique rend l'existence d'un tel axe hautement plausible.

 

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J Oral Microbiol. 2019 Dec 12;12(1):1702806. doi: 10.1080/20002297.2019.1702806. eCollection 2020.

Oral microbiota and autism spectrum disorder (ASD)

Olsen I¹, Hicks SD².

Author information

1

Department of Oral Biology, Faculty of Dentistry, University of Oslo, Oslo, Norway.

2

Department of Pediatrics, Penn State College of Medicine, Hershey, PA, USA.

Abstract

Autism spectrum disorder (ASD) is associated with several oropharyngeal abnormalities, including dysbiosis in the oral microbiota. Since the oral cavity is the start of the gastrointestinal tract, this strengthens and extends the notion of a microbial gut-brain axis in ASD and even raises the question whether a microbial oral-brain axis exists. It is clear that oral bacteria can find their way to the brain through a number of pathways following routine dental procedures. A connection between the oral microbiota and a number of other brain disorders has been reported. As the evidence so far for an association between the oral microbiota and ASDs rests on a few reports only, further studies in this field are necessary. The current review discusses a possible relationship between oral bacteria and the biologic and symptomologic aspects of ASD, focusing on the clinical implications for diagnostic and therapeutic development.

© 2019 The Author(s). Published by Informa UK Limited, trading as Taylor & Francis Group.

PMID:31893019

PMCID:PMC6913665

DOI:10.1080/20002297.2019.1702806

Différences entre les sexes dans la structure du cerveau: une étude sur les comportements restreints et répétitifs en paires de jumeaux autistes et non autistes

Aperçu : G.M.

Contexte:
Il a été rapporté que les femmes avec un diagnostic de "troubles du spectre de l'autisme" (dTSA) présentent des comportements et des intérêts restreints et répétitifs moins nombreux et moins graves que les hommes. Cette différence pourrait indiquer des altérations spécifiques au sexe des réseaux cérébraux impliqués dans les domaines des symptômes de l'autisme, en particulier au sein des réseaux d'intégration cortico-striatale et sensorielle. Cette étude a utilisé une conception avec jumeaux bien contrôlée pour examiner les différences sexuelles dans l'anatomie cérébrale en relation avec les comportements répétitifs.
Méthodes:
Chez 75 paires de jumeaux (n = 150, 62 femmes, 88 hommes) avec des dTSA (n = 32) et d'autres troubles neurodéveloppementaux (n = 32), nous avons exploré l'association des comportements restreints et répétitifs et des intérêts opérationnalisés par l'Autism Diagnostic Interview-Revised (domaine C) et l'échelle de réactivité sociale-2 (Intérêts restreints et comportement répétitif sous-échelle IRCR) -avec le volume cortical, la surface et l'épaisseur des réseaux néocorticaux, sous-corticaux et cérébelleux.
Résultats:
Les analyses de contrôle des co-jumeaux ont révélé des associations intra-paire entre les symptômes de IRCR et une augmentation de l'épaisseur du sillon intrapariétal droit et une réduction du volume du gyrus orbital droit chez les femmes uniquement, même si le nombre moyen de IRCR ne différait pas entre les sexes. Dans un sous-échantillon de paires discordantes de TSA, une augmentation de l'épaisseur en association avec les IRCR a été trouvée exclusivement chez les femmes dans les régions orbitofrontales, le gyrus frontal supérieur et le sulcus intrapariétal, tandis que chez les hommes, les IRCR étaient généralement associés à une augmentation du volume du pallidum bilatéral .
Limites:
Cependant, en raison de la petite taille de l'échantillon et de la petite différence dans les symptômes de IRCR au sein des paires, les résultats de cette étude exploratoire doivent être interprétés avec prudence.
Conclusions:
Nos résultats suggèrent que les altérations structurelles des réseaux fronto-pariétaux en association avec les IRCR se trouvent principalement chez les femmes, tandis que les réseaux striataux sont plus affectés chez les hommes. 

Ces résultats confirment l'importance d'étudier les différences entre les sexes dans la neurobiologie des symptômes de l'autisme et indiquent différentes voies étiologiques sous-jacentes aux comportements et intérêts restreints et répétitifs chez les femmes et les hommes.

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Mol Autism. 2019 Dec 31;11:1. doi: 10.1186/s13229-019-0309-x. eCollection 2020.

Sex differences in brain structure: a twin study on restricted and repetitive behaviors in twin pairs with and without autism

Van't Westeinde A^#1,2, Cauvet É^#1,2, Toro R^3,4,5, Kuja-Halkola R⁶, Neufeld J^1,2, Mevel K⁷, Bölte S^1,2,8,9.

Author information

1

1Division of Neuropsychiatry, Department of Women's and Children's Health, Center of Neurodevelopmental Disorders at Karolinska Institutet, Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden.

2

2Center for Psychiatry Research, Stockholm Health Care Services, Region Stockholm, Stockholm, Sweden.

3

3Human Genetics and Cognitive Functions, Institut Pasteur, Paris, France.

4

CNRS UMR3571, Paris, France.

5

5Université Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité, Paris, France.

6

6Department of Medical Epidemiology and Biostatistics, Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden.

7

Laboratory for the Psychology of Child Development and Education, CNRS Unit 8240, Paris-Descartes University and Caen University, Alliance for higher education and research Sorbonne Paris Cité (IDEX), Sorbonne, France.

8

8Child and Adolescent Psychiatry, Stockholm Health Care Services, Region Stockholm, Stockholm, Sweden.

9

9Curtin Autism Research Group, School of Occupational Therapy, Social Work and Speech Pathology, Curtin University, Perth, WA Australia.

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Contributed equally

Abstract

Background:

Females with autism spectrum disorder have been reported to exhibit fewer and less severe restricted and repetitive behaviors and interests compared to males. This difference might indicate sex-specific alterations of brain networks involved in autism symptom domains, especially within cortico-striatal and sensory integration networks. This study used a well-controlled twin design to examine sex differences in brain anatomy in relation to repetitive behaviors.

Methods:

In 75 twin pairs (n = 150, 62 females, 88 males) enriched for autism spectrum disorder (n = 32), and other neurodevelopmental disorders (n = 32), we explored the association of restricted and repetitive behaviors and interests-operationalized by the Autism Diagnostic Interview-Revised (C domain) and the Social Responsiveness Scale-2 (Restricted Interests and Repetitive Behavior subscale)-with cortical volume, surface area and thickness of neocortical, sub-cortical, and cerebellar networks.

Results:

Co-twin control analyses revealed within-pair associations between RRBI symptoms and increased thickness of the right intraparietal sulcus and reduced volume of the right orbital gyrus in females only, even though the mean number of RRBIs did not differ between the sexes. In a sub-sample of ASD-discordant pairs, increased thickness in association with RRBIs was found exclusively in females in the orbitofrontal regions, superior frontal gyrus, and intraparietal sulcus, while in males RRBIs tended to be associated with increased volume of the bilateral pallidum.

Limitations:

However, due to a small sample size and the small difference in RRBI symptoms within pairs, the results of this exploratory study need to be interpreted with caution.

Conclusions:

Our findings suggest that structural alterations of fronto-parietal networks in association with RRBIs are found mostly in females, while striatal networks are more affected in males. These results endorse the importance of investigating sex differences in the neurobiology of autism symptoms, and indicate different etiological pathways underlying restricted and repetitive behaviors and interests in females and males.

© The Author(s). 2019.

PMID:31893022

PMCID:PMC6937723

DOI:10.1186/s13229-019-0309-x

Stratégies d'interaction de la parole entre les adultes et les enfants d'âge préscolaire avec un développement typique et atypique

Aperçu: G.M.

Le but de cette recherche est d'étudier les stratégies d'élocution des interactions des adultes avec des enfants de 4 à 7 ans. Les participants sont des dyades «mère-enfant» avec des enfants au développement typique (DT , n = 40), des enfants avec un diagnostic de "troubles du spectre de l'autisme" (TSA, n = 20), de syndrome de Down (SD, n = 10) et des paires «expérimentateur-orphelin» (n = 20). 

Des analyses spectrographiques, linguistiques, phonétiques et perceptuelles (n = 465 auditeurs) du discours des enfants et du discours des mères (DEM) sont exécutées. L'analyse des enregistrements audio par les auditeurs (n = 10) et les éléments du comportement non verbal sur la base des enregistrements vidéo par les experts (n = 5) sont effectués. 

Des différences dans les stratégies de comportement de la parole des mères lors des interactions avec les enfants DT, les enfants avec un diagnostic de TSA et les enfants atteints de SD sont révélées. 

Les différentes stratégies d'interactions «mère-enfant» en fonction de la gravité des troubles du développement de l'enfant et de son âge sont décrites. Les mêmes caractéristiques de la DEM adressées aux enfants DT avec de faibles niveaux de formation de la parole sont utilisées dans la DEM dirigée vers les enfants au développement atypique. 

Les caractéristiques acoustiques de la DEM en corrélation avec un niveau élevé de développement de la parole chez les enfants DT ne conduisent pas à une corrélation similaire dans les dyades avec les enfants TSA et SD . Les caractéristiques perceptuelles et phonétiques du discours des enfants de tous les groupes sont décrites.

Conclusions and Discussion

Les différences dans les stratégies de comportement de la parole des mères lors de l'interaction avec les enfants DT, les enfants avec un dTSA et les enfants atteints de DS ont été révélées. Les stratégies des comportements de la parole des mères conduisant au progrès du développement de la parole des enfants TD ont été définies. 
Il a été démontré que les mères d'enfants avec un dTSA adaptaient leur discours au niveau de développement de la parole de l'enfant et étaient guidées par le degré des troubles autistiques de l'enfant, mais cela ne conduit pas toujours à des progrès dans le développement de la parole de l'enfant. 
Le discours des mères d'enfants SD était caractérisé par une articulation plus claire des voyelles accentuées dans les mots et une plus longue durée des pauses entre les phrases de l'énoncé que le discours des mères d'enfants TD. Nos données correspondent en général aux résultats obtenus sur des dyades italiennes mère-enfant d'enfants avec un âge de développement de deux ans et des âges chronologiques différents. 
En comparant les dyades «mère-enfant» avec les enfants plus âgés, nous avons révélé les différences entre les stratégies d'élocution des mères TSA et DS. Les stratégies de comportement de la parole des mères d’enfants avec un SD étaient davantage liées à la manifestation émotionnelle du comportement de l’enfant. Les mères d'enfants avec un dTSA ont incité l'enfant à répondre verbalement. 
Dans le discours des mères d'enfants avec un dTSA et d'enfants avec un SD, il y avait des caractéristiques visant à stimuler le discours des enfants, par exemple, les indications, la répétition des mots et la répétition des mots après un enfant, c'est-à-dire que les caractéristiques de la DEM sont particulières aux mères des nourrissons TD. 
Les résultats de l'étude ont été examinés dans le cadre de la construction théorique de L.S. «Zone de développement proximal» de Vygotsky. Cette étude met en évidence les forces et les faiblesses de la communication parentale avec les enfants trisomiques et aide à identifier les domaines d'amélioration potentiels grâce à l'intervention. Cependant, il a été démontré qu'une  DEM correctement organisée n'est pas suffisante pour corriger les défauts qui provoquent la spécificité du développement de l'enfant.

Le manque d'un grand nombre de phonèmes consonantiques est la caractéristique spécifique de la parole des enfants SD par rapport à la parole des enfants avec TSA, enfants TD et orphelins. Sur la base d'une analyse perceptuelle, les différences dans la reconnaissance des mots des enfants par les auditeurs ont été révélées - les mots des enfants avec un SD  étaient les pires reconnus et les mots des enfants TD étaient reconnus avec une probabilité maximale. Les mots des enfants avec un dTSA et des orphelins ont été reconnus avec une probabilité moyenne. 
Nos résultats ont montré un manque de saisie conduisant à des violations dans l'acquisition de la parole chez les orphelins qui correspond aux données d'autres études. Dans le même temps, la parole et le comportement non verbal des orphelins atteints de DD et DI lors d'interactions avec des adultes étaient plus proches de la parole et du comportement non verbal des enfants TD que les enfants avec un dTSA et un SD.
Les stratégies de comportement de la parole des mères lors des interactions avec les enfants avec un dTSA et un SD décrites dans le travail sont utiles pour travailler avec les parents d'enfants ayant un développement atypique. Les caractéristiques du comportement d'une mère associées à un niveau élevé de développement de la parole chez l'enfant peuvent être utilisées pour former le personnel travaillant avec des enfants d'âge préscolaire ayant un développement atypique. 

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Behav Sci (Basel). 2019 Dec 16;9(12). pii: E159. doi: 10.3390/bs9120159.

Strategies of Speech Interaction between Adults and Preschool Children with Typical and Atypical Development

Lyakso E¹, Frolova O¹, Grigorev A¹, Gorodnyi V¹, Nikolaev A¹.

Author information

1

Department of Higher Nervous Activity and Psychophysiology, Saint Petersburg State University, Universitetskaya emb. 7-9, 199034 Saint-Petersburg, Russia.

Abstract

The goal of this research is to study the speech strategies of adults' interactions with 4-7-year-old children. The participants are "mother-child" dyads with typically developing (TD, n = 40) children, children with autism spectrum disorders (ASDs, n = 20), Down syndrome (DS, n = 10), and "experimenter-orphan" pairs (n = 20). Spectrographic, linguistic, phonetic, and perceptual analyses (n = 465 listeners) of children's speech and mothers' speech (MS) are executed. The analysis of audio records by listeners (n = 10) and the elements of nonverbal behavior on the basis of video records by experts (n = 5) are made. Differences in the speech behavior strategies of mothers during interactions with TD children, children with ASD, and children with DS are revealed. The different strategies of "mother-child" interactions depending on the severity of the child's developmental disorders and the child's age are described. The same features of MS addressed to TD children with low levels of speech formation are used in MS directed to children with atypical development. The acoustic features of MS correlated with a high level of TD child speech development do not lead to a similar correlation in dyads with ASD and DS children. The perceptual and phonetic features of the speech of children of all groups are described.

PMID:31888116

DOI:10.3390/bs9120159

Une stratégie de sélection de fonctionnalités basée sur le regroupement de réseaux pour classer les "troubles du spectre de l'autisme"

Aperçu: G.M.

CONTEXTE:
Les techniques avancées de neuroimagerie non invasive offrent de nouvelles approches pour étudier les fonctions et les structures du cerveau humain. Les réseaux fonctionnels du cerveau entier obtenus à partir de l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle à l'état de repos ont été largement utilisés pour étudier les "affections" du cerveau comme les "troubles du spectre de l'autisme" (TSA). L'auto-classification des TSA est devenue un problème important. Les méthodes de classification existantes pour les TSA sont basées sur des caractéristiques extraites des réseaux fonctionnels du cerveau entier, qui peuvent ne pas être suffisamment discriminantes pour de bonnes performances.
MÉTHODES:
Dans cette étude, nous proposons une stratégie de sélection des fonctionnalités basée sur le clustering de réseau pour classer les TSA. Dans notre méthode, nous appliquons d'abord la factorisation matricielle non négative symétrique pour diviser les réseaux cérébraux en quatre modules. Ensuite, nous extrayons des fonctionnalités de l'un des quatre modules appelés réseau en mode par défaut (DMN) et les utilisons pour former plusieurs classificateurs pour la classification TSA.
RÉSULTATS:
Les expériences de calcul montrent que notre méthode proposée réalise de meilleures performances que celles fondées sur des caractéristiques extraites de l'ensemble du réseau cérébral.
CONCLUSION:
C'est une bonne stratégie pour former les classificateurs pour le TSA en fonction des fonctionnalités du sous-réseau en mode par défaut.

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BMC Med Genomics. 2019 Dec 30;12(Suppl 7):153. doi: 10.1186/s12920-019-0598-0.

A network clustering based feature selection strategy for classifying autism spectrum disorder

Tang L¹, Mostafa S², Liao B³, Wu FX^4,5.

Author information

1

Department of Mechanical Engineering, University of Saskatchewan, Saskatoon, S7N 5A9, Canada.

2

Division of Biomedical Engineering, University of Saskatchewan, Saskatoon, S7N 5A9, Canada.

3

School of Mathematics and Statistics, Hainan Normal University, Haikou, 571158, China.

4

Department of Mechanical Engineering, University of Saskatchewan, Saskatoon, S7N 5A9, Canada. faw341@mail.usask.ca.

5

Division of Biomedical Engineering, University of Saskatchewan, Saskatoon, S7N 5A9, Canada. faw341@mail.usask.ca.

Abstract

BACKGROUND:

Advanced non-invasive neuroimaging techniques offer new approaches to study functions and structures of human brains. Whole-brain functional networks obtained from resting state functional magnetic resonance imaging has been widely used to study brain diseases like autism spectrum disorder (ASD). Auto-classification of ASD has become an important issue. Existing classification methods for ASD are based on features extracted from the whole-brain functional networks, which may be not discriminant enough for good performance.

METHODS:

In this study, we propose a network clustering based feature selection strategy for classifying ASD. In our proposed method, we first apply symmetric non-negative matrix factorization to divide brain networks into four modules. Then we extract features from one of four modules called default mode network (DMN) and use them to train several classifiers for ASD classification.

RESULTS:

The computational experiments show that our proposed method achieves better performances than those trained with features extracted from the whole brain network.

CONCLUSION:

It is a good strategy to train the classifiers for ASD based on features from the default mode subnetwork.

PMID:31888621

DOI:10.1186/s12920-019-0598-0

Perception du mouvement biologique dans les "troubles du spectre de l'autisme" : une méta-analyse.

Aperçu: G.M.

Contexte:
Le mouvement biologique, à savoir le mouvement des autres, véhicule des informations qui permettent d'identifier les états affectifs et les intentions. Cela en fait une voie de recherche importante dans les "troubles du spectre de l'autisme" où le fonctionnement social est l'un des principaux domaines de difficulté. Notre objectif était de créer un résumé quantitatif des résultats antérieurs et d'étudier les facteurs potentiels, qui pourraient expliquer les résultats variables trouvés dans la littérature sur la perception du mouvement biologique dans l'autisme.
Méthodes:
Une recherche dans cinq bases de données électroniques a produit 52 articles éligibles pour une synthèse quantitative, y compris des études comportementales, oculométriques, électroencéphalographiques et d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle.
Résultats:
En utilisant une approche méta-analytique à effets aléatoires à trois niveaux, nous avons constaté que les personnes autistes présentaient généralement une baisse de performance dans la perception et l'interprétation des mouvements biologiques. Les résultats suggèrent également une baisse des performances lorsque des informations d'ordre supérieur, telles que l'émotion, sont nécessaires. De plus, avec l'augmentation de l'âge, la différence entre les individus autistes et neurotypiques diminue, les enfants montrant globalement la plus grande taille d'effet.
Conclusion:
Nous soulignons la nécessité de normes méthodologiques et de distinctions claires entre les groupes d'âge et les paradigmes utilisés lors de la tentative d'interprétation des différences entre les deux populations.

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Mol Autism. 2019 Dec 18;10:49. doi: 10.1186/s13229-019-0299-8. eCollection 2019.

Biological motion perception in autism spectrum disorder: a meta-analysis

Todorova GK¹, Hatton REM², Pollick FE¹.

Author information

1

1University of Glasgow, 62 Hillhead Street, Glasgow, G12 8AD UK.

2

2Bradford District Care NHS Foundation Trust, Bradford, UK.

Abstract

Background:

Biological motion, namely the movement of others, conveys information that allows the identification of affective states and intentions. This makes it an important avenue of research in autism spectrum disorder where social functioning is one of the main areas of difficulty. We aimed to create a quantitative summary of previous findings and investigate potential factors, which could explain the variable results found in the literature investigating biological motion perception in autism.

Methods:

A search from five electronic databases yielded 52 papers eligible for a quantitative summarisation, including behavioural, eye-tracking, electroencephalography and functional magnetic resonance imaging studies.

Results:

Using a three-level random effects meta-analytic approach, we found that individuals with autism generally showed decreased performance in perception and interpretation of biological motion. Results additionally suggest decreased performance when higher order information, such as emotion, is required. Moreover, with the increase of age, the difference between autistic and neurotypical individuals decreases, with children showing the largest effect size overall.

Conclusion:

We highlight the need for methodological standards and clear distinctions between the age groups and paradigms utilised when trying to interpret differences between the two populations.

© The Author(s). 2019.

PMID:31890147

PMCID:PMC6921539

DOI:10.1186/s13229-019-0299-8

Le "trouble du spectre de l'autisme" est associé au trouble du microbiote intestinal chez les enfants

Aperçu: G.M.

CONTEXTE:
Le but de cette étude était d'évaluer l'occurrence et les caractéristiques cliniques des "troubles du spectre de l'autisme" (TSA) associés à l'état stable du microbiote intestinal.
MÉTHODES:
Au total, 9 enfants avec un diagnostic de TSA et 6 enfants sans TSA utilisés comme témoins ont été sélectionnés et des échantillons de matières fécales ont été prélevés sur chacun d'eux. Le séquençage de l'ARN ribosomal du gène 16S a été utilisé pour analyser la différence dans le microbiote intestinal entre les enfants témoins et les patients avec un diagnostic de TSA.
RÉSULTATS:
Les résultats du séquençage 16S basé sur l'analyse des unités taxonomiques opérationnelles (OTU) ont montré que le groupe avec un diagnostic de TSA et le groupe contrôle (GC) présentaient une grande différence dans l'abondance du microbiote au niveau de la famille, du genre et de l'espèce. L'abondance de Bacteroidales et Selenomonadales était significativement plus faible dans le groupe ASD que dans le groupe HC (p = 0,0110 et p = 0,0076, respectivement). L'abondance des Ruminococcaceae dans le groupe TSA était supérieure à celle du groupe GC (p = 0,0285), tandis que la quantité de Prevotellaceae était significativement plus faible dans le groupe TSA que dans le groupe HC (p = 0,0111). L'analyse Tax4Fun basée sur les données de l'Encyclopédie des gènes et génomes de Kyoto (KEGG) a indiqué une voie fonctionnelle différentiellement exprimée entre le groupe TSA et le groupe témoin associé au système nerveux, au traitement de l'information environnementale et au traitement cellulaire.
CONCLUSIONS:
L'abondance du microbiote intestinal dans le groupe TSA est différente de celle des enfants témoins . Ces différences affectent la fonction biologique de l'hôte. 

Ces résultats suggèrent qu'un trouble du microbiote intestinal peut être associé, au moins en partie, aux TSA chez les enfants.

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BMC Pediatr. 2019 Dec 27;19(1):516. doi: 10.1186/s12887-019-1896-6.

Autism spectrum disorder is associated with gut microbiota disorder in children

Sun H^1,2, You Z³, Jia L⁴, Wang F⁵.

Author information

1

Departemnt of Pediatrics, the Fifth People's Hospital of Wuxi, 1215 Guangrui Road, Wuxi, 214145, Jiangsu Province, China. 2267552158@qq.com.

2

Departemnt of Pediatrics, the Fifth Affiliated Hospital of Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu Province, China. 2267552158@qq.com.

3

Departemnt of Pediatrics, the Fifth People's Hospital of Wuxi, 1215 Guangrui Road, Wuxi, 214145, Jiangsu Province, China.

4

Departemnt of Pediatrics, Huishan District Rehabilitation Hospital, Wuxi City, Jiangsu Province, China.

5

School of Medicine, Jiangnan University, 1800 Lihu Avenue, Wuxi, Jiangsu Province, 214122, China. wangfanglukas@163.com.

Abstract

BACKGROUND:

The aim of this study was to evaluate the occurrence and clinical characteristics of autism spectrum disorder (ASD) associated to the stable state of the gut microbiota.

METHODS:

A total of 9 children with ASD and 6 healthy children used as control were selected and feces samples were collected from all of them. The 16S gene ribosomal RNA sequencing was used to analyze the difference in gut microbiota between healthy control children and ASD patients.

RESULTS:

The results of 16S sequencing based on operational taxonomic units (OTUs) analysis showed that the ASD group and the healthy control (HC) group had a large difference in the abundance of microbiota at the level of family, genus and species. The abundance of Bacteroidales and Selenomonadales was significantly lower in the ASD group than in the HC group (p = 0.0110 and p = 0.0076, respectively). The abundance of Ruminococcaceae in the ASD group was higher than that in the HC group (p = 0.0285), while the amount of Prevotellaceae was significantly lower in the ASD group than in the HC group (p = 0.0111). The Tax4Fun analysis based on Kyoto Encyclopaedia of Genes and Genomes (KEGG) data indicated differentially expressed functional pathway between the ASD group and healthy control group associated to the nervous system, environmental information processing and cellular processing.

CONCLUSIONS:

The abundance of gut microbiota in the ASD group is different from that in the healthy control children. These differences affect the biological function of the host. These results suggest that a disorder in the gut microbiota may be associated, at least in part, with ASD in children.

PMID:31881951

PMCID:PMC6933684

DOI:10.1186/s12887-019-1896-6

Sexualité Objectum: Une orientation sexuelle liée à l'autisme et à la synesthésie

Aperçu: G.M.

Objectum-sexuality (OS) est une orientation sexuelle qui a reçu peu d'attention dans la littérature universitaire. Les personnes qui s'identifient comme OS éprouvent des sentiments émotionnels, romantiques et / ou sexuels envers des objets inanimés (par exemple un pont, une statue). Nous avons testé 34 individus OS et 88 contrôles, et fournissons la première preuve empirique que l'OS est liée à deux traits neurodéveloppementaux distincts - l'autisme et la synesthésie. Nous montrons que les personnes souffrant d'OS possèdent des taux d'autisme diagnostiqués significativement plus élevés et des traits autistiques significativement plus forts que les témoins, ainsi qu'une prévalence significativement plus élevée de synesthésie et des traits synesthésiques significatifs inhérents à la nature de leurs attraits. Nos résultats suggèrent que l'OS peut encapsuler l'autisme et la synesthésie dans sa phénoménologie. Nos données parlent de débats concernant les fondements biologiques de la sexualité, de modèles d'autisme et de synesthésie, et de modèles psychologiques et philosophiques de l'amour romantique.

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Sci Rep. 2019 Dec 27;9(1):19874. doi: 10.1038/s41598-019-56449-0.

Objectum sexuality: A sexual orientation linked with autism and synaesthesia

Simner J¹, Hughes JEA², Sagiv N³.

Author information

1

School of Psychology, Pevensey Building, University of Sussex, Brighton, BN1 9QJ, UK. j.simner@sussex.ac.uk.

2

School of Psychology, Pevensey Building, University of Sussex, Brighton, BN1 9QJ, UK.

3

Centre for Cognitive Neuroscience, College of Health and Life Sciences, Brunel University, London, Uxbridge, UB8 3PN, UK.

Abstract

Objectum-sexuality (OS) is a sexual orientation which has received little attention in the academic literature. Individuals who identify as OS experience emotional, romantic and/or sexual feelings towards inanimate objects (e.g. a bridge, a statue). We tested 34 OS individuals and 88 controls, and provide the first empirical evidence that OS is linked to two separate neurodevelopmental traits - autism and synaesthesia. We show that OS individuals possess significantly higher rates of diagnosed autism and significantly stronger autistic traits compared to controls, as well as a significantly higher prevalence of synaesthesia, and significant synaesthetic traits inherent in the nature of their attractions. Our results suggest that OS may encapsulate autism and synaesthesia within its phenomenology. Our data speak to debates concerning the biological underpinnings of sexuality, to models of autism and synaesthesia, and to psychological and philosophical models of romantic love.

PMID:31882730

PMCID:PMC6934473

DOI:10.1038/s41598-019-56449-0

Regard initial sur les visages et ses conséquences fonctionnelles sur les capacités d'identification du visage dans les "troubles du spectre de l'autisme"

Aperçu: G.M.

Le "trouble du spectre de l'autisme" (TSA) est un trouble neurodéveloppemental défini et diagnostiqué par des déficits fondamentaux dans la communication sociale et la présence de comportements restreints et répétitifs. La recherche sur le traitement du visage suggère des déficits dans ce domaine dans les TSA, mais comprend de nombreuses conclusions mitigées concernant la nature et l'étendue de ces différences. Il a été démontré que le premier mouvement oculaire vers un visage est hautement informatif et suffisant pour atteindre des performances élevées dans l'identification du visage chez les adultes neurotypiques. La présente étude s'est concentrée sur ce moment critique qui s'est révélé essentiel dans le processus d'identification du visage.
MÉTHODES:
Nous avons appliqué un paradigme établi de suivi oculaire et d'identification du visage pour caractériser de manière globale le mouvement oculaire initial sur un visage et tester ses conséquences fonctionnelles sur les performances d'identification du visage chez les adolescents avec et sans TSA (n = 21 par groupe) et chez les adultes neurotypiques. Plus précisément, nous avons présenté une série de visages et mesuré l'emplacement d'atterrissage de la première saccade sur chaque visage, tout en mesurant simultanément leurs capacités d'identification de visage. Ensuite, les individus ont été guidés pour regarder des emplacements spécifiques sur le visage, et nous avons mesuré comment la performance d'identification du visage variait en fonction de cet emplacement. Les adolescents ont également complété une mesure plus traditionnelle d'identification faciale qui nous a permis de caractériser plus complètement les capacités d'identification faciale dans les TSA.
RÉSULTATS:
Nos résultats indiquent que l'emplacement du regard initial sur les visages et les performances d'identification du visage pour les visages brièvement présentés sont intacts dans les TSA, excluant la possibilité que les déficits de perception du visage, au moins chez les adolescents avec un diagnostic de TSA (dTSA), commencent par le mouvement oculaire initial vers le visage. Cependant, les personnes  avec un dTSA ont montré des déficiences sur la mesure plus traditionnelle de l'identification du visage.
CONCLUSION:
Ensemble, la dissociation observée entre les processus initiaux et rapides de perception du visage et d'autres mesures de la perception du visage offre de nouvelles perspectives et hypothèses liées au timing et à la complexité perceptuelle du traitement du visage et à la façon dont ces aspects spécifiques de l'identification du visage peuvent être perturbés dans les TSA.

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J Neurodev Disord. 2019 Dec 28;11(1):42. doi: 10.1186/s11689-019-9303-z.

Initial eye gaze to faces and its functional consequence on face identification abilities in autism spectrum disorder

Schauder KB^1,2,3, Park WJ⁴, Tsank Y⁵, Eckstein MP⁵, Tadin D^6,7,8, Bennetto L^9,7.

Author information

1

Department of Psychology, University of Rochester, Meliora Hall, P.O Box 270266, Rochester, NY, 14627, USA. kschauder@childrensnational.org.

2

Center for Visual Science, University of Rochester, Rochester, USA. kschauder@childrensnational.org.

3

Children's National Medical Center, Center for Autism Spectrum Disorders, 15245 Shady Grove Road Suite 350, Rockville, MD, 20850, USA. kschauder@childrensnational.org.

4

Department of Psychology, University of Washington, Guthrie Hall Box 351525, Seattle, WA, 98195, USA.

5

Department of Psychological and Brain Sciences, University of California Santa Barbara, Santa Barbara, CA, 93106-9660, USA.

6

Center for Visual Science, University of Rochester, Rochester, USA.

7

Department of Brain and Cognitive Sciences, University of Rochester, 310 Meliora Hall, P.O Box 270268, Rochester, NY, 14627-0268, USA.

8

Departments of Ophthalmology and Neuroscience, University of Rochester School of Medicine, Rochester, USA.

9

Department of Psychology, University of Rochester, Meliora Hall, P.O Box 270266, Rochester, NY, 14627, USA.

Abstract

BACKGROUND:

Autism spectrum disorder (ASD) is a neurodevelopmental disorder defined and diagnosed by core deficits in social communication and the presence of restricted and repetitive behaviors. Research on face processing suggests deficits in this domain in ASD but includes many mixed findings regarding the nature and extent of these differences. The first eye movement to a face has been shown to be highly informative and sufficient to achieve high performance in face identification in neurotypical adults. The current study focused on this critical moment shown to be essential in the process of face identification.

METHODS:

We applied an established eye-tracking and face identification paradigm to comprehensively characterize the initial eye movement to a face and test its functional consequence on face identification performance in adolescents with and without ASD (n = 21 per group), and in neurotypical adults. Specifically, we presented a series of faces and measured the landing location of the first saccade to each face, while simultaneously measuring their face identification abilities. Then, individuals were guided to look at specific locations on the face, and we measured how face identification performance varied as a function of that location. Adolescent participants also completed a more traditional measure of face identification which allowed us to more fully characterize face identification abilities in ASD.

RESULTS:

Our results indicate that the location of the initial look to faces and face identification performance for briefly presented faces are intact in ASD, ruling out the possibility that deficits in face perception, at least in adolescents with ASD, begin with the initial eye movement to the face. However, individuals with ASD showed impairments on the more traditional measure of face identification.

CONCLUSION:

Together, the observed dissociation between initial, rapid face perception processes, and other measures of face perception offers new insights and hypotheses related to the timing and perceptual complexity of face processing and how these specific aspects of face identification may be disrupted in ASD.

PMID: 31883518

DOI: 10.1186/s11689-019-9303-z