La connectivité cérébrale fonctionnelle est atypique dans l'autisme? Une revue systématique des études EEG et MEG

Aperçu: G.M.

La grande variabilité des échantillons et de la méthodologie de l'étude rend impossible une analyse quantitative systématique (c'est-à-dire une méta-analyse) de ce type de recherche. Néanmoins, une tendance générale à l'hypothèse d'une sous-connectivité fonctionnelle à longue portée peut être observée.

PLoS One. 2017 May 3;12(5):e0175870. doi: 10.1371/journal.pone.0175870. eCollection 2017.

Is functional brain connectivity atypical in autism? A systematic review of EEG and MEG studies

O'Reilly C^1,2, Lewis JD³, Elsabbagh M^1,2.

Author information

1

Douglas Mental Health University Institute, 6875 Boulevard Lasalle, Verdun, Canada.

2

Department of Psychiatry, McGill University, 1033 Pine Avenue West, Montreal, QC, Canada.

3

McGill Center for Integrative Neuroscience, Montreal Neurological Institute, McGill University, 3801 University Street, Montréal, QC, Canada.

Abstract

BACKGROUND:

Although it is well recognized that autism is associated with altered patterns of over- and under-connectivity, specifics are still a matter of debate. Little has been done so far to synthesize available literature using whole-brain electroencephalography (EEG) and magnetoencephalography (MEG) recordings.

OBJECTIVES:

1) To systematically review the literature on EEG/MEG functional and effective connectivity in autism spectrum disorder (ASD), 2) to synthesize and critically appraise findings related with the hypothesis that ASD is characterized by long-range underconnectivity and local overconnectivity, and 3) to provide, based on the literature, an analysis of tentative factors that are likely to mediate association between ASD and atypical connectivity (e.g., development, topography, lateralization).

METHODS:

Literature reviews were done using PubMed and PsychInfo databases. Abstracts were screened, and only relevant articles were analyzed based on the objectives of this paper. Special attention was paid to the methodological characteristics that could have created variability in outcomes reported between studies.

RESULTS:

Our synthesis provides relatively strong support for long-range underconnectivity in ASD, whereas the status of local connectivity remains unclear. This observation was also mirrored by a similar relationship with lower frequencies being often associated with underconnectivity and higher frequencies being associated with both under- and over-connectivity. Putting together these observations, we propose that ASD is characterized by a general trend toward an under-expression of lower-band wide-spread integrative processes compensated by more focal, higher-frequency, locally specialized, and segregated processes. Further investigation is, however, needed to corroborate the conclusion and its generalizability across different tasks. Of note, abnormal lateralization in ASD, specifically an elevated left-over-right EEG and MEG functional connectivity ratio, has been also reported consistently across studies.

CONCLUSIONS:

The large variability in study samples and methodology makes a systematic quantitative analysis (i.e. meta-analysis) of this body of research impossible. Nevertheless, a general trend supporting the hypothesis of long-range functional underconnectivity can be observed. Further research is necessary to more confidently determine the status of the hypothesis of short-range overconnectivity. Frequency-band specific patterns and their relationships with known symptoms of autism also need to be further clarified.

PMID: 28467487

DOI: 10.1371/journal.pone.0175870

Test à haute dimension pour les réseaux fonctionnels des régions anatomiques du cerveau

Aperçu: G.M.

L'exploration de la connectivité fonctionnelle du cerveau avec des troubles du spectre de l'autisme (TSA) en utilisant des données fonctionnelles d'imagerie par résonance magnétique (IRMF) est devenue un sujet populaire au cours des dernières années. Les données dans un modèle de cerveau standard se composent de plus de 170 000 points spécifiques de voxel pour chaque sujet humain. Une telle dimensionnalité ultra-élevée rend l'analyse de connectivité fonctionnelle au niveau du voxel (impliquant quatre milliards de paires de voxels) statistiquement et inefficace sur le plan informatique

Les chercheurs proposent deux tests par paires pour détecter la dépendance de la région et une procédure de test multiple pour identifier les structures globales du réseau. 

Les études numériques montrent que les tests proposés sont valides et puissants. Cette méthode appliquée à une étude de l'IRMF sur l'autisme montrent que les résultats sont biologiquement significatifs et cohérents avec la littérature existante.

J Multivar Anal. 2017 Apr;156:70-88. doi: 10.1016/j.jmva.2017.01.011. Epub 2017 Feb 7.

High-dimensional tests for functional networks of brain anatomic regions

Xie J¹, Kang J².

Author information

1

Department of Biostatistics and Bioinformatics, Duke University School of Medicine, Durham, NC 27705.

2

Department of Biostatistics, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109.

Abstract

Exploring resting-state brain functional connectivity of autism spectrum disorders (ASD) using functional magnetic resonance imaging (fMRI) data has become a popular topic over the past few years. The data in a standard brain template consist of over 170,000 voxel specific points in time for each human subject. Such an ultra-high dimensionality makes the voxel-level functional connectivity analysis (involving four billion voxel pairs) both statistically and computationally inefficient. In this work, we introduce a new framework to identify the functional brain network at the anatomical region level for each individual. We propose two pairwise tests to detect region dependence, and one multiple testing procedure to identify global structures of the network. The limiting null distribution of each test statistic is derived. It is also shown that the tests are rate optimal when the alternative block networks are sparse. The numerical studies show that the proposed tests are valid and powerful. We apply our method to a resting-state fMRI study on autism and identify patient-unique and control-unique hub regions. These findings are biologically meaningful and consistent with the existing literature.

PMID: 28413234

PMCID: PMC5391152  [Available on 2018-04-01]

DOI: 10.1016/j.jmva.2017.01.011

Les connecomes des hommes et des femmes avec un diagnostic d'un trouble du spectre de l'autisme ont des densités de connectivité de la matière blanche significativement différentes.

Aperçu: G.M.

Le trouble du spectre de l'autisme (TSA ) englobe un ensemble de conditions neurodéveloppementales dont la disparité importante du sexe (avec un rapport homme / femme estimé à 4: 1) reste inconnue. 

L'imagerie par résonance magnétique (IRM) et l'imagerie pondérée par diffusion (DWI) ont été utilisées pour identifier la structure du cerveau corrélée à la relation du diagnostic de TSA selon le sexe dans une cohorte soigneusement sélectionnée de 110 patients avec TSA (55 femmes) et 83 au  développement typique ( TD) sujets (40 femmes).

La relation était principalement fondée sur la densité de connectivité de la matière blanche qui innervait, bilatéralement, l'aspect latéral du lobe temporal, la jonction temporo-parieto-occipitale et le lobe pariétal médian. En revanche, l'épaisseur et le volume de la matière grise régionale (GM) n'apparait pas pertinente pour moduler cette interaction de manière significative.

Lorsqu'ils sont interprétés dans le cadre d'études antérieures, ces résultats ajoutent un poids considérable à trois hypothèses de longue date selon lesquelles la disparité sexuelle de l'incidence TSA est 

1. liée à la  connectivité WM plutôt qu'à des différences de GM, 
2. modulé à grande échelle par la connectivité temporopariétale, et 
3. acccompagnée de différences de fonctions cérébrales entraînées par ces effets.  

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

Sci Rep. 2017 Apr 11;7:46401. doi: 10.1038/srep46401.

The connectomes of males and females with autism spectrum disorder have significantly different white matter connectivity densities$

Irimia A¹, Torgerson CM¹, Jacokes ZJ¹, Van Horn JD¹.

Author information

1

Laboratory of Neuro Imaging, USC Mark &Mary Stevens Neuroimaging and Informatics Institute, Keck School of Medicine, University of Southern California, 2025 Zonal Avenue, Los Angeles CA 90032 USA.

Abstract

Autism spectrum disorder (ASD) encompasses a set of neurodevelopmental conditions whose striking sex-related disparity (with an estimated male-to-female ratio of 4:1) remains unknown. Here we use magnetic resonance imaging (MRI) and diffusion weighted imaging (DWI) to identify the brain structure correlates of the sex-by-ASD diagnosis interaction in a carefully selected cohort of 110 ASD patients (55 females) and 83 typically-developing (TD) subjects (40 females). The interaction was found to be predicated primarily upon white matter connectivity density innervating, bilaterally, the lateral aspect of the temporal lobe, the temporo-parieto-occipital junction and the medial parietal lobe. By contrast, regional gray matter (GM) thickness and volume are not found to modulate this interaction significantly. When interpreted in the context of previous studies, our findings add considerable weight to three long-standing hypotheses according to which the sex disparity of ASD incidence is (A) due to WM connectivity rather than to GM differences, (B) modulated to a large extent by temporoparietal connectivity, and (C) accompanied by brain function differences driven by these effects. Our results contribute substantially to the task of unraveling the biological mechanisms giving rise to the sex disparity in ASD incidence, whose clinical implications are significant.

PMID: 28397802

DOI: 10.1038/srep46401

Structure de la matière blanche dans le faisceau unciforme: Implications pour les déficits socio-affectifs dans les troubles du spectre de l'autisme

Traduction: G.M.

Psychiatry Res. 2016 Aug 13;255:66-74. doi: 10.1016/j.pscychresns.2016.08.004.

White matter structure in the uncinate fasciculus: Implications for socio-affective deficits in Autism Spectrum Disorder

Samson AC¹, Dougherty RF², Lee IA³, Phillips JM⁴, Gross JJ³, Hardan AY⁴.

Author information

• ¹Swiss Center for Affective Sciences, Campus Biotech, University of Geneva, Chemin des Mines 9, 1202 Geneva, Switzerland; Department of Psychology, Stanford University, 450 Serra Mall, Stanford, CA 94305, USA. Electronic address: andrea.samson@unige.ch
• ²Stanford Center for Cognitive and Neurobiological Imaging, Stanford University, 450 Serra Mall, Stanford, CA 94305, USA.
• ³Department of Psychology, Stanford University, 450 Serra Mall, Stanford, CA 94305, USA.
• ⁴Department of Psychiatry and Behavioral Sciences, Stanford University School of Medicine, 401 Quarry Road, Stanford, CA, USA.

Abstract

Individuals with Autism Spectrum Disorder (ASD) have social and communication deficits and difficulties regulating emotions. The brain bases of these socio-affective deficits are not yet clear, but one candidate is structural connectivity in the left uncinate fasciculus, which connects limbic temporal and frontal areas thought to be involved in socio-affective processing. In this study, we assessed white matter structure in the left and right uncinate fasciculus in 18 high-functioning individuals with ASD and 18 group-matched typically developing (TD) controls using Diffusion Tensor Imaging. To test specificity of the associations, we also examined the association between both uncinate fasciculi and restricted and repetitive behaviors. Compared to TD individuals, individuals with ASD had significantly lower fractional anisotropy (FA) in the left and right uncinate. Group status significantly moderated the association between left uncinate and socio-affective deficits, indicating that within the ASD group, FA was associated with socio-affective deficits: Individuals with ASD with lower FA in the left uncinate had significantly more social and emotion regulation deficits. There was no association with restricted and repetitive behaviors. This study provides evidence that the left uncinate may play a critical role in socio-affective skills in individuals with ASD.
Les personnes avec trouble du spectre de l'autisme (TSA) ont des déficits sociaux et de communication et des difficultés de régulation des émotions. Les bases cérébrales de ces déficits socio-affectifs ne sont pas encore claires, mais un candidat est la connectivité structurelle dans le faisceau unciforme gauche, qui relie les zones temporales et frontales limbiques considéré comme étant impliquée dans la traitement socio-affectif. Dans cette étude, nous avons évalué la structure de la matière blanche dans le faisceau unciforme droit et gauche chez 18 personnes avec TSA et un haut niveau de fonctionnement cognitif et chez 18 personnes du groupe de contrôle apparié avec un développement typique (TD) à l'aide de l'imagerie par diffusion de tension. Pour tester la spécificité des associations, nous avons également examiné l'association entre les deux faisceaux et les comportements restreints et répétitifs.Comparativement aux personnes TD, les personnes avec TSA avaient une anisotropie fractionnelle significativement plus faible (FA) dans l'uncinate à gauche et à droite. Le statut de groupe modére de façon significative l'association entre l' uncinate gauche et les déficits socio-affectifs, ce qui indique que, dans le groupe TSA , le FA a été associé à des déficits socio-affectifs: Les personnes avec TSA avec faible FA dans l'uncinate gauche eu plus de déficits de régulation sociale et de l'émotion. Il n'y avait pas d'association avec des comportements restreints et répétitifs. Cette étude fournit des preuves que l'uncinate gauche peut jouer un rôle crucial dans les compétences socio-affectives chez les personnes avec TSA.
Copyright © 2016 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

PMID: 27552717      DOI: 10.1016/j.pscychresns.2016.08.004

Efficacité du réseau faible chez les jeunes enfants avec trouble du spectre de l'autisme: Preuve d'une étude de la spectroscopie proche infrarouge fonctionnelle.

Traduction: G.M.

Brain Cogn. 2016 Jul 27;108:47-55. doi: 10.1016/j.bandc.2016.07.006.

Weak network efficiency in young children with Autism Spectrum Disorder: Evidence from a functional near-infrared spectroscopy study

Li Y¹, Yu D².

Author information

• ¹Key Laboratory of Child Development and Learning Science of Ministry of Education, Southeast University, Nanjing, Jiangsu, China; Research Center for Learning Science, Southeast University, Nanjing, Jiangsu, China.
• ²Key Laboratory of Child Development and Learning Science of Ministry of Education, Southeast University, Nanjing, Jiangsu, China; Research Center for Learning Science, Southeast University, Nanjing, Jiangsu, China. Electronic address: dcyu@seu.edu.cn

Abstract

Functional near infrared spectroscopy (fNIRS) is particularly suited for the young population and ecological measurement. However, thus far, not enough effort has been given to the clinical diagnosis of young children with Autism Spectrum Disorder (ASD) by using fNIRS. The current study provided some insights into the quantitative analysis of functional networks in young children (ages 4.8-8.0years old) with and without ASD and, in particular, investigated the network efficiency and lobe-level connectivity of their functional networks while watching a cartoon. The main results included that: (i) Weak network efficiency was observed in young children with ASD, even for a wide range of threshold for the binarization of functional networks; (ii) A maximum classification accuracy rate of 83.3% was obtained for all participants by using the k-means clustering method with network efficiencies as the feature parameters; and (iii) Weak lobe-level inter-region connections were uncovered in the right prefrontal cortex, including its linkages with the left prefrontal cortex and the bilateral temporal cortex. Such results indicate that the right prefrontal cortex might make a major contribution to the psychopathology of young children with ASD at the functional network architecture level, and at the functional lobe-connectivity level, respectively.
La spectroscopie infrarouge fonctionnelle proche (fNIRS) est particulièrement adaptée pour la population jeune et la mesure écologique. Cependant, jusqu'à présent, un nombre insuffisant d'efforts a été fait pour le diagnostic clinique des jeunes enfants présentant un trouble du spectre de l'autisme (TSA) en utilisant fNIRS. L'étude actuelle a fourni quelques éclaircissements sur l'analyse quantitative des réseaux fonctionnels chez les jeunes enfants (âgés de 4,8 à 8.0 ans) avec et sans TSA et, a en particulier, étudié l'efficacité du réseau et le niveau de connectivité des lobes de leurs réseaux fonctionnels tout en regardant un dessin animé .  
Les principaux résultats comprennent ce qui suit: 
(i) l'efficacité du réseau faible a été observée chez les jeunes enfants avec TSA, même pour une large gamme de seuil pour la binarisation des réseaux fonctionnels;  
(Ii) Un taux de précision de la classification maximale de 83,3% a été obtenu pour tous les participants en utilisant la méthode de partitionnement k-moyenneavec les l'efficacité du réseau comme paramètres caractéristiques ; et 
(iii) les connexions faibles inter-région au niveau du lobe ont été découverts dans le cortex préfrontal droit, y compris ses liens avec le cortex préfrontal gauche et le cortex temporal bilatéral.  
Ces résultats indiquent que le cortex préfrontal droit pourrait apporter une contribution majeure à la psychopathologie des jeunes enfants avec un diagnostic de TSA au niveau de l'architecture de réseau fonctionnel, et au niveau de la connectivité des lobes fonctionnelle, respectivement.
Copyright © 2016 Elsevier Inc. All rights reserved

PMID: 27474793

DOI: 10.1016/j.bandc.2016.07.006

La synchronicité intrinsèque visuo-motrice est en corrélation avec les déficits sociaux dans l'autisme

Traduction: G.M.

Biol Psychiatry. 2015 Sep 3. pii: S0006-3223(15)00728-3. doi: 10.1016/j.biopsych.2015.08.029.

Intrinsic Visual-Motor Synchrony Correlates With Social Deficits in Autism

Nebel MB¹, Eloyan A², Nettles CA³, Sweeney KL³, Ament K³, Ward RE³, Choe AS⁴, Barber AD⁵, Pekar JJ⁴, Mostofsky SH⁶.

Author information

• ¹Center for Neurodevelopmental and Imaging Research, Kennedy Krieger Institute, Baltimore, Maryland; Department of Neurology, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, Maryland. Electronic address: mb@jhmi.edu
• ²Department of Biostatistics, School of Public Health, Brown University, Providence, Rhode Island.
• ³Center for Neurodevelopmental and Imaging Research, Kennedy Krieger Institute, Baltimore, Maryland.
• ⁴The Russell H. Morgan Department of Radiology and Radiological Science, Johns Hopkins University School of Medicine, Providence, Rhode Island; F.M. Kirby Research Center for Functional Brain Imaging, Kennedy Krieger Institute, Baltimore, Maryland.
• ⁵Center for Neurodevelopmental and Imaging Research, Kennedy Krieger Institute, Baltimore, Maryland; Department of Neurology, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, Maryland.
• ⁶Center for Neurodevelopmental and Imaging Research, Kennedy Krieger Institute, Baltimore, Maryland; Department of Neurology, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, Maryland; Department of Psychiatry and Behavioral Sciences, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, Maryland.

Abstract

BACKGROUND:

Imitation, which is impaired in children with autism spectrum disorder (ASD) and critically depends on the integration of visual input with motor output, likely impacts both motor and social skill acquisition in children with ASD; however, it is unclear what brain mechanisms contribute to this impairment. Children with ASD also exhibit what appears to be an ASD-specific bias against using visual feedback during motor learning. Does the temporal congruity of intrinsic activity, or functional connectivity, between motor and visual brain regions contribute to ASD-associated deficits in imitation, motor, and social skills?
L'imitation, qui est altérée chez les enfants avec un trouble du spectre de l'autisme (TSA) et critique dépend de façon cruciale de l'intégration de l'entrée visuelle avec la sortie motrice, a un impact probable à la fois sur la motricité et l’acquisition de compétences sociales chez les enfants avec un TSA; Cependant, on ne sait pas quels mécanismes cérébraux contribuent à cette déficience. Les enfants avec un TSA présentent également ce qui semble être un biais spécifique au TSA contre l'utilisation de la rétroaction visuelle lors de l'apprentissage moteur. Est-ce que la congruence temporelle de l'activité intrinsèque, ou la connectivité fonctionnelle, entre le motricité et les régions cérébrales visuelles contribuent aux déficits associés au TSA dans l'imitation, la motricité et les compétences sociales?

METHODS:

We acquired resting state functional magnetic resonance imaging scans from 100 8- to 12-year-old children (50 ASD). Group independent component analysis was used to estimate functional connectivity between visual and motor systems. Brain-behavior relationships were assessed by regressing functional connectivity measures with social deficit severity, imitation, and gesture performance scores.

RESULTS:

We observed increased intrinsic asynchrony between visual and motor systems in children with ASD and replicated this finding in an independent sample from the Autism Brain Imaging Data Exchange. Moreover, children with more out-of-sync intrinsic visual-motor activity displayed more severe autistic traits, while children with greater intrinsic visual-motor synchrony were better imitators.
Nous avons observé une augmentation de l'asynchronisme intrinsèque entre les systèmes visuelles et moteurs chez les enfants avec TSA et reproduit cette constatation dans un échantillon indépendant de l'Autism Brain Imaging Data Exchange. En outre, les enfants ayant plus d'activité visuo-motrice décalée intrinsèque montrent des traits autistiques plus sévères, tandis que les enfants avec une synchronie visuo-motrice intrinsèque supérieure étaient meilleurs imitateurs.

CONCLUSIONS:

Our twice replicated findings confirm that visual-motor functional connectivity is disrupted in ASD. Furthermore, the observed temporal incongruity between visual and motor systems, which may reflect diminished integration of visual consequences with motor output, was predictive of the severity of social deficits and may contribute to impaired social-communicative skill development in children with ASD.
Nos résultats deux fois répliqués confirment que  la connectivité fonctionnelle visuo-motrice est perturbée dans les TSA. En outre, l'incongruité temporelle observée entre les systèmes visuels et moteurs, qui pourrait refléter une diminution de l'intégration de conséquences visuelles avec les production motrices, était prédictive de la gravité des déficits sociaux et peut contribuer au développement des compétences sociales-communicative déficitaires chez les enfants avec TSA.
Copyright © 2015 Society of Biological Psychiatry. Published by Elsevier Inc. All rights reserved.

PMID: 26543004

L'impact des interventions en lecture sur les réponses cérébrales sous-jacentes au langage chez les enfants avec un diagnostic d'autisme

Traduction: G.M.

 

Autism Res. 2015 May 25. doi: 10.1002/aur.1503.

The Impact of Reading Intervention on Brain Responses Underlying Language in Children With Autism

Murdaugh DL¹, Deshpande HD², Kana RK¹.

Author information

• ¹Department of Psychology, University of Alabama at Birmingham, Birmingham, Alabama.
• ²Department of Radiology, University of Alabama at Birmingham, Birmingham, Alabama.

Abstract

Deficits in language comprehension have been widely reported in children with autism spectrum disorders (ASD), with behavioral and neuroimaging studies finding increased reliance on visuospatial processing to aid in language comprehension. However, no study to date, has taken advantage of this strength in visuospatial processing to improve language comprehension difficulties in ASD. This study used a translational neuroimaging approach to test the role of a visual imagery-based reading intervention in improving the brain circuitry underlying language processing in children with ASD. Functional magnetic resonance imaging (MRI), in a longitudinal study design, was used to investigate intervention-related change in sentence comprehension, brain activation, and functional connectivity in three groups of participants (age 8-13 years): an experimental group of ASD children (ASD-EXP), a wait-list control group of ASD children (ASD-WLC), and a group of typically developing control children. After intervention, the ASD-EXP group showed significant increase in activity in visual and language areas and right-hemisphere language area homologues, putamen, and thalamus, suggestive of compensatory routes to increase proficiency in reading comprehension. Additionally, ASD children who had the most improvement in reading comprehension after intervention showed greater functional connectivity between left-hemisphere language areas, the middle temporal gyrus and inferior frontal gyrus while reading high imagery sentences. Thus, the findings of this study, which support the principles of dual coding theory [Paivio 2007], suggest the potential of a strength-based reading intervention in changing brain responses and facilitating better reading comprehension in ASD children.

Résumé

Les déficits de la compréhension du langage ont été largement rapportés chez des enfants avec un diagnostic de troubles du spectre de l'autisme (TSA), avec des études de comportement et de neuroimagerie montrant une dépendance accrue du traitement visuo-spatial pour aider à la compréhension du langage. Cependant, aucune étude à ce jour, n'a profité de cette force dans le traitement visuo-spatial pour améliorer les difficultés de compréhension de la langue dans les TSA. Cette étude a utilisé une approche de neuroimagerie translationnelle pour tester le rôle d'une intervention de la lecture fondée sur l'image visuelle pour l'amélioration du cablage du cerveau sous -jacent au traitement du langage chez les enfants présentant un TSA. L'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRM), dans une étude longitudinale, a été utilisée pour étudier les changements liés à une intervention dans la compréhension de phrases, l'activation du cerveau, et la connectivité fonctionnelle chez trois groupes de participants (âge 8-13 ans): un groupe expérimental de d'enfant avec TSA (ASD-Exp), un groupe de liste d'attente contrôle d'enfants autistes (ASD-WLC), et un groupe d'enfants de contrôle avec un développement typique. Après l'intervention, le groupe ASD-EXP a montré une augmentation significative de l'activité dans les zones visuelles et linguistiques et des homologues de l'hémisphère droit dans la région du langage, le putamen et le thalamus, suggérant des itinéraires compensatoires pour accroître la compétence en compréhension de lecture. En outre, les enfants TSA qui avaient le  plus d'amélioration dans la compréhension en lecture après l'intervention a montré une plus grande connectivité fonctionnelle entre régions linguistiques de l'hémisphère gauche, le gyrus temporal moyen et le gyrus frontal inférieur lors de la lecture des phrases hautement imagées. Ainsi, les résultats de cette étude, qui soutiennent les principes de la théorie du double codage [Paivio 2007], suggèrent le potentiel d'une intervention de lecture basée sur les forces pour modifier les réponses cérébrales et faciliter une meilleure compréhension de la lecture chez les enfants avec TSA

Autism Res 2015. © 2015 International Society for Autism Research, Wiley Periodicals, Inc.

© 2015 International Society for Autism Research, Wiley Periodicals, Inc.

PMID: 26016818

Modifications de l'activité cérébrale spontanée locale et connectivité chez les adultes avec un trouble du spectre de l'autisme et un haut niveau de fonctionnement cognitif

Traduction: G.M.

 

Mol Autism. 2015 May 24;6:30. doi: 10.1186/s13229-015-0026-z. eCollection 2015.

Alterations of local spontaneous brain activity and connectivity in adults with high-functioning autism spectrum disorder

Itahashi T¹, Yamada T², Watanabe H³, Nakamura M⁴, Ohta H³, Kanai C¹, Iwanami A⁵, Kato N¹, Hashimoto R⁶.

Author information

• ¹Medical Institute of Developmental Disabilities Research, Showa University, 6-11-11 Kita-karasuyama, Setagaya-ku, Tokyo Japan.
• ²Medical Institute of Developmental Disabilities Research, Showa University, 6-11-11 Kita-karasuyama, Setagaya-ku, Tokyo Japan ; Department of Psychiatry, School of Medicine, Showa University, 6-11-11 Kita-karasuyama, Setagaya-ku, Tokyo Japan ; ATR Brain Information Communication Research Laboratory Group, Kyoto, Japan.
• ³Medical Institute of Developmental Disabilities Research, Showa University, 6-11-11 Kita-karasuyama, Setagaya-ku, Tokyo Japan ; Department of Psychiatry, School of Medicine, Showa University, 6-11-11 Kita-karasuyama, Setagaya-ku, Tokyo Japan.
• ⁴Department of Psychiatry, School of Medicine, Showa University, 6-11-11 Kita-karasuyama, Setagaya-ku, Tokyo Japan ; Kanagawa Psychiatric Center, Kinko Hospital, 2-5-1 Serigaya, Yokohama, Kanagawa Japan.
• ⁵Department of Psychiatry, School of Medicine, Showa University, 6-11-11 Kita-karasuyama, Setagaya-ku, Tokyo Japan.
• ⁶Medical Institute of Developmental Disabilities Research, Showa University, 6-11-11 Kita-karasuyama, Setagaya-ku, Tokyo Japan ; Department of Language Sciences, Graduate School of Humanities, Tokyo Metropolitan University, 1-1 Minami-Osawa, Hachioji-shi, Tokyo Japan.

Abstract

BACKGROUND:

Previous autism research has hypothesized that abnormalities of functional connectivity in autism spectrum disorder (ASD) may vary with the spatial distance between two brain regions. Although several resting-state functional magnetic resonance imaging (rsfMRI) studies have extensively examined long-range (or distant) connectivity in the adult ASD brain, short-range (or local) connectivity has been investigated in less depth. Furthermore, the possible relationship between functional connectivity and brain activity level during the resting state remains unclear.

La recherche antérieure sur l'autisme a émis l'hypothèse que les anomalies de la connectivité fonctionnelle dans le trouble du spectre de l'autisme (TSA) peuvent varier en fonction de la distance spatiale entre deux régions du cerveau. Bien que plusieurs études d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle à l'état de repos (rsfMRI) ont étudié en détail la connectivité à long terme (ou à distance) dans le cerveau d'adulte avec un diagnostic de TSA, la connectivité à courte portée (ou locale) a été étudiée moins en profondeur. En outre, la relation possible entre la connectivité fonctionnelle et le niveau de l'activité du cerveau pendant l'état de repos reste incertaine.

METHODS:

We acquired rsfMRI data from 50 adults with high-functioning ASD and 50 matched controls to examine the properties of spontaneous brain activity using measures of local and distant connectivity together with a measure of the amplitude of brain activity, known as fractional amplitude of low-frequency fluctuation (fALFF). The two connectivity measures were calculated using a common graph-theoretic framework. We also examined the spatial overlaps between these measures and possible relationships of these disrupted functional measures with autistic traits assessed by the Autism-Spectrum Quotient (AQ).

Nous avons acquis des données rsfMRI de 50 adultes avec un TSA et un haut-niveau de fonctionnement cognitif et 50 témoins appariés pour examiner les propriétés de l'activité cérébrale spontanée en utilisant des mesures de connectivité locale et distante avec une mesure de l'amplitude de l'activité du cerveau, appelée amplitude fractionnée à fluctuation basse-fréquence (fALFF). Les deux mesures de connectivité ont été calculées en utilisant un cadre commun de la théorie des graphes . Nous avons également examiné les chevauchements géographiques entre ces mesures et les relations possibles de ces mesures fonctionnelles perturbées avec des traits autistiques évalués par l'Autisme-Spectrum Quotient (AQ).

RESULTS:

Compared to the controls, participants with ASD exhibited local over-connectivity in the right superior frontal gyrus and middle frontal gyrus, accompanied by local under-connectivity in the bilateral fusiform gyri (FG) and right middle temporal gyrus (MTG). On the other hand, we did not find any significant alterations in distant connectivity. Participants with ASD also exhibited reduced fALFF in the right middle occipital gyrus, lingual gyrus, and FG. Further conjunction and spatial overlap analyses confirmed that the spatial pattern of reduced fALFF substantially overlapped with that of local under-connectivity, demonstrating the co-occurrence of disrupted connectivity and spontaneous activity level in the right inferior occipital gyrus, posterior MTG (pMTG), and FG. Finally, within the ASD group, disrupted local connectivity in the right pMTG significantly correlated with the "social interaction" subscale score of the AQ.

Par rapport aux contrôles, les participants avec TSA montraient une sur-connectivité locale dans le gyrus frontal supérieur droit et le gyrus frontal moyen, accompagné par une sous-connectivité locale dans le gyrus fusiforme bilatérale (FG) et le gyrus temporal moyen droit (MTG). D'autre part, on n'a pas trouvé d'altérations significatives de connectivité distante. Les participants avec un diagnostic de TSA présentaient également une fALFF réduite dans le gyrus occipital moyen droit, le gyrus lingual, et le FG. De nouvelles analyses de conjonction et chevauchement spatial ont confirmé que la répartition spatiale de la réduction fALFF coïncide sensiblement avec celle de la sous-connectivité locale, ce qui démontre la co-occurrence de la connectivité interrompue et le niveau de l'activité spontanée dans le  gyrus occipital inférieur droit, le MTG postérieur (pMTG), et le FG. Enfin, dans le groupe de TSA, la perturbation de la connectivité locale dans la pMTG droite est significativement corrélée avec la sous-échelle de l'"interaction sociale" dans l'AQ.

 

CONCLUSIONS:

These findings revealed local functional disruptions in the occipital and temporal regions, especially the right FG and pMTG, in the form of co-occurrence of spontaneous brain activity level and local connectivity, which may underline social and communicative dysfunctions in adult ASD.

Ces résultats ont révélé des perturbations fonctionnelles locales  dans les régions occipitales et temporales, en particulier le FG et pMTG droits, sous la forme de co-occurrence du niveau de l'activité cérébrale spontanée et connectivité locale, qui peut souligner les dysfonctionnements sociaux et de communication chez les adultes avec TSA.

 

PMID: 26023326