Toxicologie foetale

Aperçu: G.M.a

Les produits chimiques toxiques, d'origine naturelle ou artificielle, sont omniprésents dans notre environnement. Beaucoup de produits chimiques synthétiques rendent la vie plus confortable et la production continue donc de croître. Simultanément à l’augmentation de la production, une augmentation des troubles du développement neurologique a été observée. Certains produits chimiques ne sont pas biodégradables ou ont une très longue période de demi-vie et, malgré le fait que leur production a été fortement réduite, ils sont encore omniprésents dans l'environnement. 

L'exposition fœtale à des produits chimiques toxiques dépend de l'exposition de la mère à ces produits chimiques et du stade de développement du fœtus. La neurodégénérescence humaine a été étudiée dans divers neurotoxiques (alcool, particules fines, métaux et substances chimiques perturbant le système endocrinien). 

Les données suggèrent que la présence d'alcool, de MeOH, de pesticides organochlorés et d'OPP, de biphényles polychlorés, de biphényles polychlorés, de biphényles polychlorés, de biphényles polychlorés, de biphényles polychlorés et d'éthers de biphényles polychlorés (PBDE) , PBDE et bisphénol A augmentent le risque de développer soit un déficit de l'attention / hyperactivité et / ou des "troubles du spectre de l'autisme". 

Le développement psychomoteur semble être moins affecté. Cependant, les données ne sont pas concluantes, ce qui peut dépendre de l'évaluation de l'exposition et du niveau d'exposition, entre autres facteurs.

Handb Clin Neurol. 2019;162:31-55. doi: 10.1016/B978-0-444-64029-1.00002-3.

Fetal toxicology

van de Bor M¹.

Author information

1

Department of Environment and Health, Vrije Universiteit Amsterdam, Amsterdam, The Netherlands. Electronic address: margot.vande.bor@vu.nl.

Abstract

Toxic chemicals, either from natural sources or man-made, are ubiquitous in our environment. Many of the synthetic chemicals make life more comfortable and therefore production continues to grow. Simultaneously with the increase in production, an increase in neurodevelopmental disorders has been observed. Some chemicals are not biodegradable or have a very long half-life time and, despite the fact that production of a number of those chemicals has been severely reduced, they are still ubiquitous in the environment. Fetal exposure to toxic chemicals is dependent on maternal exposure to those chemicals and the developing stage of the fetus. Human evidence from epidemiologic studies is described with regard to the effect of prenatal exposure to various groups of neurotoxicants (alcohol, particulate fine matter, metals, and endocrine disrupting chemicals) on neurobehavior development. Data indicate that prenatal exposure to alcohol, polycyclic aromatic hydrocarbons, lead, methylmercury (MeHg), organophosphate pesticides (OPPs), and polychlorinated biphenyl ethers (PBDEs) impair cognitive development, whereas exposure to alcohol, MeHg, organochlorine pesticides and OPPs, polychlorinated biphenyls, PBDEs, and bisphenol A increases the risk of developing either attention deficit/hyperactivity and/or autism spectrum disorders. Psychomotor development appears to be less affected. However, data are not conclusive, which may depend on the assessment of exposure and the exposure level, among other factors.

Copyright © 2019 Elsevier B.V. All rights reserved.

PMID:31324317

DOI: 10.1016/B978-0-444-64029-1.00002-3

NEGR1 et FGFR2 régulent en coopération le développement cortical et les comportements de base liés aux troubles de l'autisme chez la souris

Aperçu: G.M. 

Les " troubles du spectre de l'autisme" sont des troubles du développement neurologique avec des étiologies diverses, tous caractérisés par des symptômes communs tels que des aptitudes sociales et une communication altérées, ainsi que des comportements répétitifs. Les molécules d'adhésion cellulaire, les récepteurs tyrosine kinases et la signalisation en aval associée ont été fortement impliqués à la fois dans le développement neurologique et dans les "troubles du spectre de l'autisme". L'équipe a constaté que la régulation négative de la molécule d'adhésion cellulaire NEGR1 ou du récepteur du facteur de croissance fibroblastique récepteur 2 (FGFR2) affecte la migration neuronale et la densité du rachis au cours du développement cortical de la souris in vivo et entraîne des troubles du comportement autistique. Mécaniquement, NEGR1 interagit physiquement avec FGFR2 et module la signalisation de la kinase régulée par le signal extracellulaire (ERK) dépendante de FGFR2 et de la protéine kinase B (AKT) en diminuant la dégradation de FGFR2 de la membrane plasmique. En conséquence, la surexpression de FGFR2 restaure tous les défauts dus à knockdown Negr1 in vivo. Les souris knock-out Negr1 présentent des phénotypes similaires aux animaux à régulation négative Negr1. Ces données indiquent que NEGR1 et FGFR2 régulent de façon coopérative le développement cortical et suggèrent un rôle pour le complexe NEGR1-FGFR2 défectif et la signalisation convergente ERK et AKT en aval dans les "troubles du spectre de l'autisme".

Brain. 2018 Jul 27. doi: 10.1093/brain/awy190.

NEGR1 and FGFR2 cooperatively regulate cortical development and core behaviours related to autism disorders in mice

Szczurkowska J^1,2, Pischedda F³, Pinto B^1,4, Managò F⁵, Haas CA⁶, Summa M⁷, Bertorelli R⁷, Papaleo F⁵, Schäfer MK⁸, Piccoli G^3,9, Cancedda L^1,9.

Author information

1

Local Micro-environment and Brain Development Laboratory, Italian Institute of Technology, Genoa, Italy.

2

Università degli Studi di Genova, Via Balbi, 5, 16126 Genoa, Italy.

3

Laboratory of Biology of Synapse. Center for Integrative Biology (CIBIO), University of Trento, Trento, Italy.

4

Bio@SNS, Scuola Normale Superiore, Pisa, Italy.

5

Genetics of Cognition Laboratory, Italian Institute of Technology, Genoa, Italy.

6

Experimental Epilepsy Research, Department of Neurosurgery, Medical Center - University of Freiburg, Faculty of Medicine, University of Freiburg, Freiburg, Germany.

7

Department of Drug Discovery and Development, Italian Institute of Technology, Genoa, Italy.

8

Department of Anesthesiology and Focus Program Translational Neurosciences, University Medical Center of the Johannes Gutenberg-University Mainz, Germany.

9

Dulbecco Telethon Institute, Varese Street 16b - 00185 Rome, Italy.

Abstract

Autism spectrum disorders are neurodevelopmental conditions with diverse aetiologies, all characterized by common core symptoms such as impaired social skills and communication, as well as repetitive behaviour. Cell adhesion molecules, receptor tyrosine kinases and associated downstream signalling have been strongly implicated in both neurodevelopment and autism spectrum disorders. We found that downregulation of the cell adhesion molecule NEGR1 or the receptor tyrosine kinase fibroblast growth factor receptor 2 (FGFR2) similarly affects neuronal migration and spine density during mouse cortical development in vivo and results in impaired core behaviours related to autism spectrum disorders. Mechanistically, NEGR1 physically interacts with FGFR2 and modulates FGFR2-dependent extracellular signal-regulated kinase (ERK) and protein kinase B (AKT) signalling by decreasing FGFR2 degradation from the plasma membrane. Accordingly, FGFR2 overexpression rescues all defects due to Negr1 knockdown in vivo. Negr1 knockout mice present phenotypes similar to Negr1-downregulated animals. These data indicate that NEGR1 and FGFR2 cooperatively regulate cortical development and suggest a role for defective NEGR1-FGFR2 complex and convergent downstream ERK and AKT signalling in autism spectrum disorders.

PMID:30059965

DOI:10.1093/brain/awy190

Corrélations neuronales du traitement des récompenses dans le développement typique et atypique

Aperçu: G.M.

Les enfants qui ont un développement atypique, y compris ceux qui sont nés prématurés ou qui ont un trouble du spectre de l'autisme, peuvent avoir des difficultés à évaluer des stimuli enrichissants, ce qui peut résulter d'une maturation altérée des régions cérébrales de récompense et de contrôle cognitif. Au cours de l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, 58 enfants au développement typique et atypique (6 à 12 ans) ont participé à une tâche de décalage qui comprenait la présentation de stimuli de récompense monétaire. Chez les enfants au développement typique, les stimuli de récompense ont été associés à des augmentations liées à l'âge dans l'activation dans les centres de contrôle cognitif, avec des changements plus faibles dans les régions de récompense.  

Chez les enfants ayant un développement atypique, aucun changement lié à l'âge n'était évident. 

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

Child Neurol Open. 2016 Sep 15;3:2329048X16667350. doi: 10.1177/2329048X16667350. eCollection 2016 Jan-Dec.

Neural Correlates of Reward Processing in Typical and Atypical Development

Duerden EG^1,2,3, Lee M¹, Chow S¹, Sato J⁴, Mak-Fan K^1,4, Taylor MJ^1,2,3,4.

Author information

1

Department of Diagnostic Imaging, Hospital for Sick Children, University of Toronto, Toronto, Ontario, Canada.

2

Neurology, University of Toronto, Toronto, Ontario, Canada.

3

Neurosciences & Mental Health, Research Institute, Hospital for Sick Children, University of Toronto, Toronto, Ontario, Canada.

4

Department of Psychology, University of Toronto, Toronto, Ontario, Canada.

Abstract

Atypically developing children including those born preterm or who have autism spectrum disorder can display difficulties with evaluating rewarding stimuli, which may result from impaired maturation of reward and cognitive control brain regions. During functional magnetic resonance imaging, 58 typically and atypically developing children (6-12 years) participated in a set-shifting task that included the presentation of monetary reward stimuli. In typically developing children, reward stimuli were associated with age-related increases in activation in cognitive control centers, with weaker changes in reward regions. In atypically developing children, no age-related changes were evident. Maturational disturbances in the frontostriatal regions during atypical development may underlie task-based differences in activation.

PMID: 28503615

PMCID: PMC5417348

DOI: 10.1177/2329048X16667350

Augmentation du liquide cérébrospinal extra-axial chez les nourrissons à haut risque qui développent plus tard l'autisme

Aperçu: G.M.

Des études précédentes avaientsignalé que les nourrissons qui ont développé un trouble du spectre de l'autisme (TSA) ont eu une augmentation du liquide céphalo-rachidien (CSF) dans l'espace sous-arachnoïdien (c.-à-d. CSF extra-axial) de 6 à 24 mois. La présente étude a tenté de confirmer et d'étendre cette constatation dans un plus grand échantillon indépendant.

Les nourrissons qui ont développé un TSA ont eu un volume de CSF extra-axial significativement plus important à 6 mois comparativement aux deux groupes de comparaison sans TSA (18% de plus que les nourrissons à risque élevé sans TSA , Co = d = 0,54). Le volume de CSF extra-axial est resté élevé pendant 24 mois (d = 0,46). Les nourrissons qui avaient des symptômes d'autisme plus sévères ont un volume encore plus important de CSF extra-axial de 6 à 24 mois (24% plus élevé à 6 mois, d = 0,70; 15% plus élevé à 24 mois, d = 0,70). Le volume de CSF extra-axial à 6 mois prévoyait que les nourrissons à risque élevé seraient diagnostiqués avec TSA à 24 mois avec une précision globale de 69% et une sensibilité correspondante de 66% et une spécificité de 68%, validée en totalité dans un échantillon séparé. 

Biol Psychiatry. 2017 Mar 6. pii: S0006-3223(17)31217-9. doi: 10.1016/j.biopsych.2017.02.1095.

Increased Extra-axial Cerebrospinal Fluid in High-Risk Infants Who Later Develop Autism

Shen MD¹, Kim SH², McKinstry RC³, Gu H⁴, Hazlett HC², Nordahl CW⁵, Emerson RW², Shaw D⁶, Elison JT⁷, Swanson MR², Fonov VS⁸, Gerig G⁹, Dager SR⁶, Botteron KN³, Paterson S¹⁰, Schultz RT¹¹, Evans AC⁸, Estes AM¹², Zwaigenbaum L¹³, Styner MA², Amaral DG⁵, Piven J²; Infant Brain Imaging Study Network; Infant Brain Imaging Study Network, The Infant Brain Imaging Study (IBIS) Network is a National Institutes of Health–funded Autism Center of Excellence project and consists of a consortium of eight universities in the United States and Canada, Piven J¹⁴, Hazlett HC¹⁴, Chappell C¹⁴, Dager S¹⁵, Estes A¹⁵, Shaw D¹⁵, Botteron K¹⁶, McKinstry R¹⁶, Constantino J¹⁶, Pruett J¹⁶, Schultz R¹⁷, Zwaigenbaum L¹⁸, Elison J¹⁹, Evans AC²⁰, Collins DL²⁰, Pike GB²⁰, Fonov V²⁰, Kostopoulos P²⁰, Das S²⁰, Gerig G²¹, Styner M²², Gu H²³.

Author information

1

Carolina Institute for Developmental Disabilities and Department of Psychiatry, University of North Carolina at Chapel Hill School of Medicine, Chapel Hill, North Carolina; MIND Institute and Department of Psychiatry and Behavioral Sciences, University of California, Davis, School of Medicine, Sacramento, California. Electronic address: mark_shen@med.unc.edu

2

Carolina Institute for Developmental Disabilities and Department of Psychiatry, University of North Carolina at Chapel Hill School of Medicine, Chapel Hill, North Carolina.

3

Mallinckrodt Institute of Radiology, Washington University School of Medicine, St. Louis, Missourt.

4

Carolina Institute for Developmental Disabilities and Department of Psychiatry, University of North Carolina at Chapel Hill School of Medicine, Chapel Hill, North Carolina; Department of Biostatistics, School of Global Public Health, University of North Carolina at Chapel Hill School of Global Public Health, Chapel Hill, North Carolina.

5

MIND Institute and Department of Psychiatry and Behavioral Sciences, University of California, Davis, School of Medicine, Sacramento, California.

6

Department of Radiology, University of Washington Medical Center, Seattle, Washington.

7

Institute of Child Development, University of Minnesota, Minneapolis, Minnesota.

8

Montreal Neurological Institute, McGill University, Montreal, Quebec.

9

Computer Science & Engineering, New York University Tandon School of Engineering, New York, New York.

10

Department of Psychology, Temple University, Philadelphia, Pennsylvania.

11

Center for Autism Research, Children's Hospital of Philadelphia, University of Pennsylvania Perelman School of Medicine, Philadelphia, Pennsylvania.

12

Department of Speech and Hearing Science, University of Washington, Seattle, Washington.

13

Department of Pediatrics, University of Alberta, Edmonton, Alberta, Canada.

14

Clinical sites-University of North Carolina.

15

University of Washington.

16

Washington University.

17

Children's Hospital of Philadelphia.

18

University of Alberta.

19

University of Minnesota.

20

Data Coordinating Center-Montreal Neurological Institute.

21

Image Processing Core-New York University.

22

University of North Carolina.

23

Statistical Analysis Core-University of North Carolina.

Abstract

BACKGROUND:

We previously reported that infants who developed autism spectrum disorder (ASD) had increased cerebrospinal fluid (CSF) in the subarachnoid space (i.e., extra-axial CSF) from 6 to 24 months of age. We attempted to confirm and extend this finding in a larger independent sample.

METHODS:

A longitudinal magnetic resonance imaging study of infants at risk for ASD was carried out on 343 infants, who underwent neuroimaging at 6, 12, and 24 months. Of these infants, 221 were at high risk for ASD because of an older sibling with ASD, and 122 were at low risk with no family history of ASD. A total of 47 infants were diagnosed with ASD at 24 months and were compared with 174 high-risk and 122 low-risk infants without ASD.

RESULTS:

Infants who developed ASD had significantly greater extra-axial CSF volume at 6 months compared with both comparison groups without ASD (18% greater than high-risk infants without ASD; Cohen's d = 0.54). Extra-axial CSF volume remained elevated through 24 months (d = 0.46). Infants with more severe autism symptoms had an even greater volume of extra-axial CSF from 6 to 24 months (24% greater at 6 months, d = 0.70; 15% greater at 24 months, d = 0.70). Extra-axial CSF volume at 6 months predicted which high-risk infants would be diagnosed with ASD at 24 months with an overall accuracy of 69% and corresponding 66% sensitivity and 68% specificity, which was fully cross-validated in a separate sample.

CONCLUSIONS:

This study confirms and extends previous findings that increased extra-axial CSF is detectable at 6 months in high-risk infants who develop ASD. Future studies will address whether this anomaly is a contributing factor to the etiology of ASD or an early risk marker for ASD.

Copyright © 2017 Society of Biological Psychiatry. Published by Elsevier Inc. All rights reserved.

PMID: 28392081

DOI: 10.1016/j.biopsych.2017.02.1095

La plasticité synaptique dépendant de l'activité module la phase critique du développement du cerveau

Traduction: G.M.

Brain Dev. 2015 Oct 26. pii: S0387-7604(15)00220-X. doi: 10.1016/j.braindev.2015.10.008.

Activity-dependent synaptic plasticity modulates the critical phase of brain development

Chaudhury S¹, Sharma V², Kumar V², Nag TC³, Wadhwa S³.

Author information

• ¹Molecular and Behavioral Neuroscience Institute, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109, USA. Electronic address: sraboni@umich.edu
• ²Molecular and Behavioral Neuroscience Institute, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109, USA.
• ³Department of Anatomy, All India Institute of Medical Sciences, New Delhi 110029, India.

Abstract

Plasticity or neuronal plasticity is a unique and adaptive feature of nervous system which allows neurons to reorganize their interactions in response to an intrinsic or extrinsic stimulation and shapes the formation and maintenance of a functional neuronal circuit. Synaptic plasticity is the most important form of neural plasticity and plays critical role during the development allowing the formation of precise neural connectivity via the process of pruning. In the sensory systems-auditory and visual, this process is heavily dependent on the external cues perceived during the development. Environmental enrichment paradigms in an activity-dependent manner result in early maturation of the synapses and more efficient trans-synaptic signaling or communication flow. This has been extensively observed in the avian auditory system. On the other hand, stimuli results in negative effect can cause alterations in the synaptic connectivity and strength resulting in various developmental brain disorders including autism, fragile X syndrome and rett syndrome. In this review we discuss the role of different forms of activity (spontaneous or environmental) during the development of the nervous system in modifying synaptic plasticity necessary for shaping the adult brain. Also, we try to explore various factors (molecular, genetic and epigenetic) involved in altering the synaptic plasticity in positive and negative way.
La plasticité neuronale ou plasticité est une caractéristique unique et adaptative du système nerveux qui permet aux neurones de réorganiser leurs interactions en réponse à une stimulation intrinsèque ou extrinsèque et façonne la formation et le maintien d'un circuit neuronal fonctionnel. La plasticité synaptique est la forme la plus importante de la plasticité neuronale et joue un rôle essentiel lors du développement permettant la formation de la connectivité neuronale précise, via le processus d'élagage. Dans les systèmes-sensoriels auditifs et visuels, ce processus est fortement dépendant des indices externes perçues au cours du développement. Les paradigmes d'enrichissement de l'environnement d'une manière dépendant de l'activité conduisent à une maturation précoce des synapses et à un flux de signalisation ou de communication trans-synaptique plus efficace. Ceci a été largement observé dans le système auditif aviaire. D'autre part, les résultats de stimuli à effet négatif peuvent provoquer des altérations dans la connectivité synaptique et influer fortement dans divers troubles du développement cérébral, y compris l'autisme, le syndrome de l'X fragile et le syndrome de Rett. Dans cette revue, nous discutons le rôle des différentes formes d'activité (spontanée ou environnementale) au cours du développement du système nerveux à modifier la plasticité synaptique nécessaire pour façonner le cerveau adulte. Aussi, nous essayons d'explorer divers facteurs (moléculaire, génétique et épigénétique) impliqués dans la modification de la plasticité synaptique de manière positive et négative.
Copyright © 2015 The Japanese Society of Child Neurology. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

PMID: 26515724

Minicolonnes plus larges dans l'autisme: une base neuronale pour le traitement altéré?

Traduction: G.M.

Brain. 2015 May 1. pii: awv110.

Wider minicolumns in autism: a neural basis for altered processing?

McKavanagh R1, Buckley E2, Chance SA3.

Author information

• 11 Nuffield Department of Clinical Neurosciences, University of Oxford, Oxford, OX3 9DU, UK 2 Neuroscience and Mental Health Research Institute, University of Cardiff, CF24 4HQ, UK.
• 21 Nuffield Department of Clinical Neurosciences, University of Oxford, Oxford, OX3 9DU, UK.
• 31 Nuffield Department of Clinical Neurosciences, University of Oxford, Oxford, OX3 9DU, UK steven.chance@ndcn.ox.ac.uk

Abstract

Previous studies have found alterations in the columnar organization of the cortex in autism spectrum disorders. Such changes have been suggested to be limited to higher order association areas and to spare primary sensory areas. In addition, evidence from gene-expression studies have suggested that there may be an attenuation of cortical differentiation in autism spectrum disorders. The present study specifically assessed the minicolumns of cells that span the depth of the cortex in a larger sample of autism spectrum disorder cases than have been studied previously, and across a broad age range. The cortical regions to be investigated were carefully chosen to enable hypotheses about cortical differentiation and the vulnerability of association cortex to be tested. Measures of the minicolumnar arrangement of the cortex (minicolumn width, spacing and width of the associated axon bundles) were made in four regions of cortex (primary auditory cortex, auditory association cortex, orbital frontal cortex and inferior parietal lobe) for 28 subjects with autism spectrum disorder and 25 typically developing control subjects. The present study found wider minicolumns in autism spectrum disorder [F(1,28) = 8.098, P = 0.008], which was particularly pronounced at younger ages, providing evidence for an altered developmental trajectory at the microstructural level. In addition, altered minicolumn width was not restricted to higher order association areas, but was also seen in the primary sensory region investigated. Finally, this study found evidence that cortical regional differentiation was still present in autism spectrum disorder [F(3,39) = 5.486, P = 0.003], although attenuated compared to typically developing subjects [F(3,45) = 18.615, P < 0.001]. It is suggested that wider spacing of the minicolumns may relate to the enhanced discrimination seen in some individuals with autism spectrum disorders.

© The Author (2015). Published by Oxford University Press on behalf of the Guarantors of Brain. All rights reserved. For Permissions, please email: journals.permissions@oup.com.

Résumé

Des études antérieures ont montré des altérations dans l'organisation en colonne du cortex dans les troubles du spectre de l'autisme. Ces changements ont été proposés comme étant limités aux aires d'association de haut niveau et épargnant les aires sensorielles primaires. En outre, les résultats d'études d'expression génique ont suggéré qu'il pourrait y avoir une atténuation de la différenciation corticale dans les troubles du spectre de l'autisme. La présente étude a évalué spécifiquement  les minicolonnes des cellules qui couvrent la profondeur du cortex dans un plus large échantillon de cas de troubles du spectre de l'autisme par rapport à ceux étudiés précédemment, et à travers un large éventail d'âge. Les régions corticales étudiées ont été choisies avec soin pour permettre aux hypothèses sur la différenciation corticale et la vulnérabilité des cortex associatifs d'être testées. Des mesures de l'agencement des minicolonnes du cortex (largeur de la minicolonne, l'espacement et la largeur des faisceaux d'axones associés) ont été faites dans quatre régions du cortex (cortex primaire auditif, cortex auditif d'association, cortex frontal orbital  et lobe pariétal inférieur ) pour 28 sujets avec un diagnostic de trouble du spectre de l'autisme et 25 sujets témoins au développement typique. La présente étude a révélé des minicolonnes plus larges dans les troubles du spectre autistique [F (1,28) = 8,098, P = 0,008], qui ont été particulièrement marquées chez les plus jeunes, fournissant des preuves pour une trajectoire de développement altéré au niveau de la microstructure. En outre, la largeur modifiée de la minicolonne ne se limitait pas à l'augmentation des aires d'association de haut niveau, mais a également été observée dans la région sensorielle primaire explorées. Enfin, cette étude a trouvé des preuves que la différenciation régionale corticale était toujours présente dans le trouble du spectre de l'autisme [F (3,39) = 5,486, P = 0,003], bien qu'atténuée par rapport aux sujets en développement typique [F (3,45) = 18,615, P <0,001]. Il est suggéré que l'espacement plus large des minicolonnes peut se rapporter à la discrimination renforcée vue chez certaines personnes avec un diagnostic de troubles du spectre de l'autisme.

PMID: 

25935724

 

Atypical resting synchrony in autism spectrum disorder

Traduction: G.M.

Hum Brain Mapp. 2014 Aug 13. doi: 10.1002/hbm.22604. [Epub ahead of print]

Synchronicité de repos atypique dans le trouble du spectre autistique

Ye AX¹, Leung RC, Schäfer CB, Taylor MJ, Doesburg SM.

Author information

• ¹Diagnostic Imaging, Hospital for Sick Children, Toronto, Ontario; Institute of Medical Science, University of Toronto, Toronto, Ontario; Neurosciences and Mental Health, Hospital for Sick Children Research Institute, Toronto, Ontario.

Abstract

Autism spectrum disorder (ASD) is increasingly understood to be associated with aberrant functional brain connectivity. Few studies, however, have described such atypical neural synchrony among specific brain regions. 
Here, we used magnetoencephalography (MEG) to characterize alterations in functional connectivity in adolescents with ASD through source space analysis of phase synchrony. Resting-state MEG data were collected from 16 adolescents with ASD and 15 age- and sex-matched typically developing (TD) adolescents. 
Le trouble du spectre autistique (TSA) est de plus en plus compris comme étant associé à connectivité cérébrale fonctionnelle aberrante. Peu d'études ont toutefois décrit une telle synchronie neurale atypique dans les régions spécifiques du cerveau. 
Ici, nous avons utilisé la magnéto-encéphalographie (MEG) pour caractériser les modifications de la connectivité fonctionnelle chez les adolescents avec TSA par l'analyse de l'espace source de la phase synchronie. 
Les données de la MEG à l'état ​​de repos ont été recueillies auprès de 16 adolescents autistes et 15 (TD) adolescents appariés en âge et en sexe se développent typiquement. 

Atlas-guided reconstruction of neural activity at various cortical and subcortical regions was performed and inter-regional phase synchrony was calculated in physiologically relevant frequency bands. Using a multilevel approach, we characterized atypical resting-state synchrony within specific anatomically defined networks as well as altered network topologies at both regional and whole-network scales. 

Adolescents with ASD demonstrated frequency-dependent alterations in inter-regional functional connectivity. Hyperconnectivity was observed among the frontal, temporal, and subcortical regions in beta and gamma frequency ranges. In contrast, parietal and occipital regions were hypoconnected to widespread brain regions in theta and alpha bands in ASD. Furthermore, we isolated a hyperconnected network in the gamma band in adolescents with ASD which encompassed orbitofrontal, subcortical, and temporal regions implicated in social cognition. 
Les adolescents avec TSA montrent des altérations dépendant de la fréquence de la connectivité fonctionnelle inter-régionale. L'hyperconnectivité a été observée dans les régions frontales, temporales et sous-corticales dans des fréquences bêta et gamma.
En revanche, les régions pariétale et occipitale ont été hypo connectée des régions générales du cerveau dans les bandes thêta et alpha dans les TSA. En outre, nous avons isolé un réseau hyperconnecté dans la bande gamma chez les adolescents avec TSA qui englobaient les régions orbitofrontale, sous-corticale, et les régions temporale impliquées dans la cognition sociale.

Results from graph analyses confirmed that frequency-dependent alterations of network topologies exist at both global and local levels. We present the first source-space investigation of oscillatory phase synchrony in resting-state MEG in ASD. This work provides evidence of atypical connectivity at physiologically relevant time scales and indicates that alterations of functional connectivity in adolescents with ASD are frequency dependent and region dependent.
Les résultats des analyse de graphiques ont confirmé que des modifications dépendant de la fréquence de topologies de réseau existent à la fois au niveau global et local.  
Nous présentons la première enquête espace-source (?) de la synchronie oscillatoire de phase à l'état-repos avec la MEG dans les TSA.  
Ce travail apporte la preuve de la connectivité atypique à des échelles de temps physiologiquement pertinents et indique que des modifications de la connectivité fonctionnelle chez les adolescents avec TSA sont dépendents de la fréquence et de la localisation.

PMID: 25116896