White Matter Microstructure Predicts Autistic Traits in Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder

Traduction expresse: G.M.

J Autism Dev Disord. 2014 May 15.

La microstructure de la matière blanche prédit les traits autistiques dans le trouble de l'attention/hyperactivité

Cooper M¹, Thapar A, Jones DK.

¹Child and Adolescent Psychiatry Section, Institute of Psychological Medicine and Clinical Neurosciences, Cardiff University School of Medicine, Second Floor, Hadyn Ellis Building, Maindy Road, Cathays, Cardiff, CF24 4HQ, UK, cooperml1@cardiff.ac.uk

Résumé

Des traits du trouble du spectre autistique (TSA ) chez des enfants atteints d'un trouble de l'attention (TDAH ) se sont précédemment avérés être des indices sur la gravité clinique . Cette étude a examiné l'association des traits TSA avec les paramètres de diffusion chez des adolescents atteints de TDAH ( n = 17 ) , et a également comparé la microstructure de la matière blanche (WM) par rapport aux témoins ( n = 17 ) .  
Des associations significatives ( p < 0,05 , corrigée ) ont été trouvées entre la diffusivité  anisotropie/radiale fractionnée et les traits de gravité du TSA ( des corrélations positives et négatives respectivement ) , surtout dans la branche postérieure droite de la voie de la capsule corticospinale interne , le pédoncule cérébelleux droit et le mésencéphale .
Aucune différence cas-témoins n'a été trouvée pour les paramètres de diffusion examinés.
C'est le premier rapport d'une signature de la microstructure WM des traits autistiques dans le TDAH . Ainsi , même en l'absence de trouble complet, les traits TSA peuvent répertorier une neurobiologie sous-jacente distinctive dans le TDAH .

PMID: 24827086

Abstract

Traits of autism spectrum disorder (ASD) in children with attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) have previously been found to index clinical severity. This study examined the association of ASD traits with diffusion parameters in adolescent males with ADHD (n = 17), and also compared WM microstructure relative to controls (n = 17). Significant associations (p < 0.05, corrected) were found between fractional anisotropy/radial diffusivity and ASD trait severity (positive and negative correlations respectively), mostly in the right posterior limb of the internal capsule/corticospinal tract, right cerebellar peduncle and the midbrain. No case-control differences were found for the diffusion parameters investigated. This is the first report of a WM microstructural signature of autistic traits in ADHD. Thus, even in the absence of full disorder, ASD traits may index a distinctive underlying neurobiology in ADHD.

Abnormal cingulum bundle development in autism: A probabilistic tractography study

Traduction: G.M.

Psychiatry Res. 2013 Nov 11. pii: S0925-4927(13)00215-1. doi: 10.1016/j.pscychresns.2013.08.002. [Epub ahead of print]

Développement anormal du faisceau cingulaire dans l'autisme : une étude de tractographie probabiliste.

Ikuta T, Shafritz KM, Bregman J, Peters BD, Gruner P, Malhotra AK, Szeszko PR.

Source

Center for Psychiatric Neuroscience, Feinstein Institute for Medical Research, Manhasset, NY 11030, USA; Division of Psychiatry Research, Zucker Hillside Hospital, North Shore-LIJ Health System, Glen Oaks, NY 11004, USA. Electronic address: tikuta@olemiss.edu

Abstract

Il y a maintenant des preuves considérables que les anomalies de la substance blanche jouent un rôle dans la neurobiologie de l'autisme. Peu de recherches ont porté, cependant,sur la compréhension (a) du développement de la substance blanche typique dans l'autisme et comment cela se rapporte à des déficits neurocognitifs observés dans le trouble. 

There is now considerable evidence that white matter abnormalities play a role in the neurobiology of autism. Little research has been directed, however, at understanding (a) typical white matter development in autism and how this relates to neurocognitive impairments observed in the disorder. 

In this study we used probabilistic tractography to identify the cingulum bundle in 21 adolescents and young adults with Autism Spectrum Disorder (ASD), and 21 age- and sex-matched healthy volunteers. We investigated group differences in the relationships between age and fractional anisotropy, a putative measure of white matter integrity, within the cingulum bundle. Moreover, in a preliminary investigation, we examined the relationship between cingulum fractional anisotropy and executive functioning using the Behavior Rating Inventory of Executive Function (BRIEF). The ASD participants demonstrated significantly lower fractional anisotropy within the cingulum bundle compared to the typically developing volunteers. 

Il y avait une interaction significative de groupe selon l'âge, tels que le groupe TSA n'a pas montré les augmentations typiques liées à l'âge dans l'anisotropie fractionnaire observée chez les individus sans TSA. 
En outre, une plus faible anisotropie fractionnaire dans le faisceau du cingulum a été associée à de moins bons scores à l'inventaire de régulation comportementale de la fonction exécutive BRIEF dans le groupe TSA.  
Les résultats récents mettent en cause un dérèglement dans le développement de la substance blanche du faisceau cingulaire survenant à la fin de l'adolescence et l'âge adulte dans le TSA et suggèrent que les perturbations plus importantes dans cette trajectoire sont associées à un dysfonctionnement exécutif dans le TSA.

There was a significant group-by-age interaction such that the ASD group did not show the typical age-associated increases in fractional anisotropy observed among healthy individuals. Moreover, lower fractional anisotropy within the cingulum bundle was associated with worse BRIEF behavioral regulation index scores in the ASD group. The current findings implicate a dysregulation in cingulum bundle white matter development occurring in late adolescence and early adulthood in ASD, and suggest that greater disturbances in this trajectory are associated with executive dysfunction in ASD.

PMID: 24231056

White matter microstructure correlates with autism trait severity in a combined clinical-control sample of high-functioning adults

Traduction partielle: G.M.

 

Neuroimage (Amst). 2013 Aug 2;3:106-14. doi: 10.1016/j.nicl.2013.07.007.

La microstructure de la matière blanche est corrélée avec la sévérité des traits autistique dans un échantillon clinique contrôle combiné d'adultes à haut fonctionnement de fonctionnement cognitif

Gibbard CR, Ren J, Seunarine KK, Clayden JD, Skuse DH, Clark CA.

Source

Imaging and Biophysics Unit, UCL Institute of Child Health, 30 Guilford Street, London WC1N 1EH, UK.

Abstract

Les études par IRM de diffusion ( DTI) ont démontré des anomalies dans la matière blanche ( WM ) dans le tractus impliquées dans le traitement des émotions dans les troubles du spectre autistique (TSA ), mais on en sait peu sur la nature et la distribution des anomalies WM par rapport à la gravité de traits de TSA chez les adultes.

Des preuves  croissantes suggèrent que les TSA se produit à l'extrémité d'une distribution des aptitudes sociales.

 

Nous avons cherché à examiner la microstructure de WM comme un marqueur potentiel de la sévérité des symptômes du TSA dans une population clinique neurotypical combiné.

 

SIENAX was used to estimate whole brain volume. Tract-based spatial statistics (TBSS) was used to provide a voxel-wise comparison of WM microstructure in 50 high-functioning young adults: 25 ASD and 25 neurotypical. The severity of ASD traits was measured by autism quotient (AQ); we examined regressions between DTI markers of WM microstructure and ASD trait severity. Cognitive abilities, measured by intelligence quotient, were well-matched between the groups and were controlled in all analyses. There were no significant group differences in whole brain volume. TBSS showed widespread regions of significantly reduced fractional anisotropy (FA) and increased mean diffusivity (MD) and radial diffusivity (RD) in ASD compared with controls. Linear regression analyses in the combined sample showed that average whole WM skeleton FA was negatively influenced by AQ (p = 0.004), whilst MD and RD were positively related to AQ (p = 0.002; p = 0.001). Regression slopes were similar within both groups and strongest for AQ social, communication and attention switching scores.

 

En conclusion, les caractéristiques de la régression similaires ont été trouvées entre les microstructures  de la WM et la gravité de traits du TSA dans un échantillon combiné d'adultes avec et sans TSA.

Les anomalies de la WM étaient relativement plus sévères dans l'échantillon diagnostiqué cliniquement.

 

Les résultats suggèrent qu'il existe une relation dimensionnelle entre la microstructure de la WM et la gravité des traits du TSA des sujets sans TSA aux sujets avec ASD , avec une réduction de la cohérence de la WM associée à des symptômes plus importants de TSA.

Les aptitudes cognitives générales sont indépendantes de la relation entre les indices de la WM et les traits de TSA .

 

PMID: 24179854

Abnormal functional connectivity during visuospatial processing is associated with disrupted organisation of white matter in autism

Traduction partielle: G.M.

Front Hum Neurosci. 2013 Sep 26;7:434. doi: 10.3389/fnhum.2013.00434.

La connectivité fonctionnelle anormale pendant le traitement visuo-spatial est associée à l'organisation perturbé de la matière blanche dans l'autisme

McGrath J, Johnson K, O'Hanlon E, Garavan H, Leemans A, Gallagher L.

Source

Department of Psychiatry Trinity College Dublin, Ireland.

Abstract

La perturbation de la connectivité neuronale structurelle et fonctionnelle a été largement rapporté dans les troubles du spectre autistique (TSA ), mais il ya un manque flagrant de recherches visant à intégrer l'analyse de la connectivité fonctionnelle et structurelle dans la même population d'étude, une approche qui peut fournir des renseignements clés sur le fondements neurobiologiques spécifiques de connectivité fonctionnelle altérée dans l'autisme. 

Les objectifs de cette étude étaient

1. de déterminer si des anomalies de connectivité fonctionnelle ont été associés à des anomalies structurelles de la substance blanche (WM ) dans le TSA et
2. d'examiner les relations entre la connectivité neuronale aberrante et le comportement dans les TSA .

 
Twenty-two individuals with ASD and 22 age, IQ-matched controls completed a high-angular-resolution diffusion MRI scan. Structural connectivity was analysed using constrained spherical deconvolution (CSD) based tractography. Regions for tractography were generated from the results of a previous study, in which 10 pairs of brain regions showed abnormal functional connectivity during visuospatial processing in ASD. WM tracts directly connected 5 of the 10 region pairs that showed abnormal functional connectivity; linking a region in the left occipital lobe (left BA19) and five paired regions: left caudate head, left caudate body, left uncus, left thalamus, and left cuneus. Measures of WM microstructural organization were extracted from these tracts. Fractional anisotropy (FA) reductions in the ASD group relative to controls were significant for WM connecting left BA19 to left caudate head and left BA19 to left thalamus.

En utilisant une approche d'imagerie multimodale, cette étude a révélé une microstructure aberrante de la matière blanche dans les voies qui relient directement les régions du cerveau qui sont connectés fonctionnellement anormalement dans le TSA. 
Ces résultats fournissent une nouvelle preuve que la pathologie de la structure du cerveau  peut contribuer (1) pour la connectivité fonctionnelle anormale et (2) le  traitement visuo-spatial atypique dans les TSA.

PMID: 24133425

White matter connectivity in children with autism spectrum disorders: a tract-based spatial statistics study

Traduction: G.M.

Lire l'intégralité de l'article en anglais

BMC Neurol. 2012 Nov 29;12(1):148.

Connectivité matière blanche chez les enfants atteints de troubles du spectre autistique: une étude fondée sur les statistiques spatiales

Billeci L, Calderoni S, Tosetti M, Catani M, Muratori F.

Contexte

Les troubles du spectre autistique (TSA) sont associés à des altérations répandues de l'intégrité de la substance blanche (WM) . Cependant, alors qu'un nombre croissant d'études est éclairant sur ​​les modifications microstructurales dans WM des adolescents et adultes avec  un TSA et un haut niveau de fonctionnement cognitif, la littérature fait encore défaut pour les informations sur la connectivité structurelle du cerveau entier chez les enfants et les patients avec un TSA à faible niveau de fonctionnement cognitif.
Cette recherche vise à étudier la connectivité dans WM des enfants autistes avec ou sans retard mental par rapport à un développement sans autisme d'un groupe contrôle (TD).

Méthodes

L'IRM de diffusion (DTI) a été réalisée chez 22 jeunes enfants atteints de TSA (âge moyen: 5.54 ans) et 10 témoins (âge moyen: 5,25 ans). 
Les données ont été analysées à la fois en utilisant les statistiques basées sur les voies spatiales (TBSS) et la tractographie. Des corrélations ont été étudiées entre la microstructure WM dans les régions identifiées comme altérées et le niveau de langue productif. 

Résultats

L'analyse TBSS a révélé une augmentation généralisée de l'anisotropie fractionnelle (FA) dans les principales voies WM. L'approche tractographique a montré une augmentation de la longueur des fibres et une FA dans le cingulum (en rouge sur l'image) et dans le corps calleux et une diffusivité moyenne augmentée dans les segments de la courbe indirects droit et le cingulum gauche. La diffusivité  moyenne est également corrélée avec le fonctionnement du langage expressif dans les segments gauches indirects du faisceau arqué. 

Image Wikipédia 

CONCLUSIONS

Notre étude a confirmé la présence de plusieurs anomalies structurelles de connectivité chez les jeunes enfants atteints de TSA. 
En particulier, le profil TBSS de FA accrue qui caractérise les patients TSA s'étend aux enfants; une constatation détecté auparavant seulement chez les tout-petits avec TSA. 
Les anomalies détectées de l'intégrité de WM peuvent être pertinentes par rapport à la physiopathologie des TSA, puisque les structures concernées participent à certaines caractéristiques fondamentales atypiques de la maladie. 

Functional Brain Networks and White Matter Underlying Theory-of-Mind in Autism

Traduction: G.M.

Soc Cogn Affect Neurosci. 2012 Sep 13. 

Les réseaux cérébraux fonctionnels et la matière blanche sous-tendent la théorie d'esprit dans l'autisme

Kana RK, Libero LE, Hu CP, Deshpande HR, Colburn JS.

Source

Source 

Ph.D. Department of Psychology University of AlabaBirmingham CIRC 235G, 1719 6 Ave South Birmingham, AL 35294-0021 USA Phone: +1 205-934-3171; Fax: +1 205-975-6330 rkana@uab.edu

Résumé

Les êtres humains s'engagent constamment dans l'attribution des explications causales de leurs actions et des actions d'autrui, et la théorie de l'esprit (ToM) est essentielle pour faire de telles inférences.

Bien que les enfants apprennent l'attribution causale tôt dans le développement, les enfants atteints de troubles du spectre autistique (TSA) sont connus pour avoir des déficiences dans le développement de la causalité intentionnelle.

Cette étude d'IRMf et de DTI a examiné les corrélats neuraux de l'attribution causale physique et intentionnelle chez les personnes avec TSA.

Dans le scanner IRMf, 15 adolescents et adultes avec TSA et 15 pairs au développement typique appariés en age et QI ont porté des jugements de causalité sur des bandes dessinées présentées de manière aléatoire dans une étude pseudo randomisée (event-related design).

Tous les participants ont montré une forte activation dans le sillon bilatéral temporal supérieur postérieur  (PST) à la jonction temporo-pariétale (TPJ) en réponse à la causalité intentionnelle.

Les participants atteints de TSA ont montré une activation plus faible dans TPJ, gyrus frontal inférieur droit et dans le cortex prémoteur gauche.

Une connectivité fonctionnelle significativement plus faible  a également été observée dans le groupe TSA entre les zones TPJ et motrice pendant la causalité intentionnelle.

Les données DTI ont révélé une anisotropie fractionnelle significativement réduite des participants TSA dans la substance blanche qui sous-tend le lobe temporal.

En plus de souligner le rôle de la TPJ en ToM, cette étude a révélé une interaction entre la simulation motrice et les systèmes de mentalisation dans l'attribution causale intentionnelle et sa dissonance possible dans l'autisme.

Age-related abnormalities in white matter microstructure in autism spectrum disorders

Traduction: G.M. 

Anomalies de la microstructure de la matière blanche liées à l'âge dans les troubles du spectre autistique 

Kleinhans NM , Pauley G , T Richards , Neuhaus E , Martin N , NM Corrigan , Shaw DW , Estes A , Dager SR . 

Source 

Département de radiologie de l'Université de Washington, Seattle, WA, États-Unis; intégrative Centre d'imagerie cérébrale de l'Université de Washington, Seattle, Washington, États-Unis; Centre sur le développement humain et du handicap, de l'Université de Washington, Seattle, Washington, États-Unis; UW Autisme Center, Université de Washington, Seattle, Washington, USA.

Résumé 

Les anomalies de la connectivité structurelle et fonctionnelle ont été signalés dans les troubles du spectre autistique (TSA) à travers une large tranche d'âge. 

Cependant, les changements développementaux dans la microstructure de la substance blanche sont mal compris. 

Nous avons utilisé une méthodologie transversale pour déterminer si des anomalies de la substance blanche mesurée à l'aide d'imagerie du tenseur de diffusion (IRMD) étaient présentes chez les adolescents et les adultes atteints de TSA et si ces changements liés au vieillissement de la microstructure de la substance blanche différaient entre les personnes avec TSA et celles avec un développement typique (DT).

Les participants comprenaient 28 personnes avec un TSA et 33 personnes TD du groupe contrôle appariés en l'âge et QI et évaluées à un moment donné. 

Une faible anisotropie répandue bénigne (FA), et une augmentation de la diffusivité radiale (RAD) et diffusivité significative (MD) ont été observées dans le groupe TSA par rapport au groupe TD.

En outre, d'importantes interactions selon le groupe d'âge ont été observées dans FA, RAD, et MD dans toutes les zones majeures à l'exception du tronc cérébral, ce qui indique que les changements liés au vieillissement de la microstructure de la substance blanche différait entre les groupes.

Nous proposons que des changements microstructuraux de la substance blanche dans les DSA peuvent refléter la myélinisation et / ou d'autres différences structurelles, y compris les différences de densité axonale / arborisation. En outre, nous suggérons que les troubles de la substance blanche microstuctural peuvent être normalisés à l'âge adulte dans les TSA. 

Les futures études longitudinales qui comprennent un large éventail d'âges et une plus vaste caractérisation clinique seront essentielles pour découvrir davantage de processus neurodéveloppementaux qui se déroulent durant cette période dynamique dans le développement.

Loss of White Matter Microstructural Integrity Is Associated with Adverse Neurological Outcome in Tuberous Sclerosis Complex

Traduction : G.M.

La perte d'intégrité de microstructures de la matière blanche est associée à des effets neurologiques indésirables dans la sclérose tubéreuse complexe

Justification et objectifs
La sclérose tubéreuse complexe (STC) est un syndrome neuro-génétique dans lequel les résultats cognitifs et socio-comportementaux pour les patients varient largement d'une manière imprévisible. La cause de résultats neurologiques indésirables demeure obscure. Le but de cette étude était d'étudier l'hypothèse selon laquelle les troubles de la matière blanche et de la connectivité neuronale anormale sont associés à des résultats neurologiques défavorables .

Matériaux et méthodes
Une URM a été réalisée sur 40 sujets avec STC (tranche d'âge, de 0,5 à 25 ans; âge moyen, 7,2 ans; âge médian, 5 ans), dont 12 avaient des troubles du spectre autistique (TSA), et chez 29 sujets témoins appariés par âge. La tractographie du corps calleux a été utilisée pour définir un volume en trois dimensions.
Les moyennes des paramètres de quatre échelles de diffusion des projections du corps calleux ont été calculées pour chaque sujet. Ce sont l'anisotropie moyenne fractionnaire (AFA) et la moyenne arithmétique, radiale et la diffusivité axiale.

Résultats
Les sujets avec STC avait une AFA nettement inférieure et des valeurs plus élevées dans les moyenne arithmétique, radiale et la diffusivité axiale. par rapport aux contrôles.
Les sujets avec STC et TSA avaient des valeurs significativement plus faibles d'AFA par rapport à ceux sans STC et par rapport aux contrôles.
Les sujets avec STC , sans TSA avaient les mêmes valeurs AFA par rapport aux contrôles.

Conclusion

Les paramètres mesurés fournissent des mesures des propriétés des projections du corps calleux en trois dimensions.
Dans la STC, les modifications de ces paramètres peuvent refléter des changements dans les microstructures de la myélinisation, de l'intégrité axone ou de l'environnement extracellulaire. Des altérations dans les propriétés des microstructures de la matière blanche étaient associées à aux STC, et les plus gros changements ont été associées STC et DMPS, établissant ainsi une relation entre l'intégrité des microstructures altérées de la matière blanche et le fonctionnement du cerveau.

White matter in developmental disorders

Traduction: G.M.

La matière blanche dans les troubles du développement

Guinée-Hidalgo A, Tirapu-Ustarroz J.

Source
Fundacion Argibide, Pampelune, Espana.

Résumé
La matière blanche est le principal lien entre les différentes régions du cerveau et les aide à travailler dans une manière unifiée et coordonnée. Diffusion Tensor Imaging est une technique idéale avec laquelle l'étudier afin de détecter le degré d'intégrité de ces fibres.
Aujourd'hui, elles sont considérées comme jouant un rôle significatif dans le développement et la physiopathologie de différents troubles du développement, et le but de cette étude était d'examiner ce rôle.
À l'examen des troubles comme l'autisme, la dyslexie ou de déficit d'attention avec hyperactivité, certaines fibres sont clairement impliquées. Ce fut particulièrement le cas du faisceau longitudinal supérieur (faisceau arqué) et du réseau temporo-pariétale (liées à la réglementation du moteur et le comportement attentionnel), le corps calleux (qui assure l'échange efficace et rapide d'informations entre les hémisphères du cerveau ) et les régions cingulaires (ce qui serait liée à la cognition sociale et la conscience de soi).

Une nouvelle technique d’imagerie révèle des differences dans le cerveau des personnes autistes

Utilisant une nouvelle forme d’imagerie cérébrale appelée «diffusion tensor imaging» (DTI), des chercheurs du Centre d’Imagerie Cognitive du Cerveau de l’université Carnegie Mellon ont découvert que la fameuse matière blanche du cerveau des personnes autistes a une intégrité structurelle plus faible que celle des individus normaux. Ceci apporte une preuve supplémentaire que les différences anatomiques qui caractérisent les cerveaux des personnes avec autisme ont une relation avec la manière dont ces cerveaux traitent l’information.

Les résultats de cette dernière étude ont été publiés dans le journal NeuroReport. Les scientifiques ont utilise la DTI — qui suit le mouvement de l’eau dans le tissu cérébral— pour mesurer l’intégrité structurelle de la matière blanche qui agit comme un câblage reliant ensemble les différentes parties du cerveau. Normalement, les molécules d’eau se déplacent, ou se diffusent, dans une direction parallèle à l’orientation des fibres nerveuses de la matière blanche. Elles sont guidées par la structure cohérence des fibres et par un processus appelé myélinisation, dans lequel une gaine est formée autour des fibres ce qui accroît la vitesse de l’influx nerveux. Le mouvement de l’eau est plus disperse si l’intégrité structurelle des tissus est faible.— c’est à dire si les fibres sont moins denses, d’une organisation moins cohérente, ou moins myélinisées — comme c’était le cas avec les participants autistes de l’étude de Carnegie Mellon. Les chercheurs ont trouvé cette désorganisation tout spécialement dans les aires autour du corps calleux, la large bande de fibres nerveuses qui connecte les deux hémisphères cérébrales.

"Cette réduction de l’intégrité de la matière blanche peut être à l’origine du type de comportements observes dans l’autisme, la limitation des intérêts et la cohérence faible des différentes pensées." Dit Marcel Just, directeur du Centre d’Imagerie Cognitive du Cerveau et co-auteur de cette dernière étude. "Les nouvelles découvertes supportent également une nouvelle théorie de l’autisme qui attribue ce trouble à une mauvaise connectivité entre les aires cérébrales," a dit Just.

En 2004, Just et ses collègues ont proposé la théorie de la mauvaise connectivité en se fondant sur une étude remarquable dans laquelle ils ont découvert des anomalies de la matière blanche qui suggérait un manque de coordination entre les aires cérébrales chez les personnes avec autisme.. Cette théorie permet d’expliquer un paradoxe de l’autisme: Certaines personnes autistes on tune capacité normale ou même supérieure dans certains domaines alors que beaucoup de leurs autres modes de pensée sont désordonnés.

L’été dernier, Just a dirigé une équipe de chercheurs qui a trouvé pour la première fois que l’anomalie de synchronisation entre les aires cérébrales a une relation avec l’anomalie dans la matière blanche. L’équipe a découvert que des portions critiques du corps calleux semblent jouer un rôle dans la mauvaise synchronisation. Chez les personnes autistes, la connectivité anatomique — fonction de la taille de la matière blanche — s’est avérée corrélée positivement avec la connectivité fonctionnelle, qui constitue la synchronisation des aires cérébrales active. Elle a aussi découvert que la connectivité fonctionnelle était moindre chez les participants atteints d’un autisme plus sévère.

Ces études, ainsi que le dernier article, apportent une image détaillée du cerveau autiste, dont les composants opèrent avec une coordination inférieure à la normale, et qui se repose moins sur les composants frontaux et plus sur les composants postérieurs. Les dernières découvertes de la DTI montrent que certains faisceaux de fibres de communication entre les aires frontales et postérieures sont anormaux, ce qui est cohérent avec un degré inférieur de coordination entre les aires frontales et postérieures.

"Les composants cérébraux de l’autiste fonctionnent plutôt comme une jam-session que comme une symphonie," a dit Just.

Cette dernière étude a été cosignée par Rajesh K. Kana et Timothy A. Keller du Centre d’Imagerie Cognitive du Cerveau. Cette recherche a été financée par l’institut National de Santé Infantile.

Source: Université Carnegie Mellon

Finding Adds Another Piece to Autism Puzzle

By Leslie Sabbagh

HealthDay Reporter

MONDAY, Aug. 21 (HealthDay News) -- Contrary to common medical thought, young children with autism do not have accelerated brain growth even though their brains appear enlarged, new research claims.

The finding, published in the Aug. 22 issue of Neurology, confirms some earlier reports and conflicts with others.

Dr. Stephen Dager, of the University of Washington School of Medicine, and his colleagues compared 60 autistic children to 16 children with developmental delay and 10 children with typical development. They used magnetic resonance imaging (MRI) scans to measure the transverse relaxation (T2) of gray and white matter in the children's cortexes. This measures how much water is moving around inside brain tissue, and it gives clinicians an indirect way to measure brain maturation.

The researchers found the autistic children had differences in the gray matter of their brains compared to the children with typical development. A number of studies has suggested the brains of younger children with autism are 10 percent larger, Dager explained. This new research honed in on tissue chemistry and found the abnormality wasn't due to lack of "pruning," which is how the normal developing brain rids itself of unnecessary neurons.

The abnormality is "clearly not accelerated brain growth. An alternative hypothesis could be inflammatory processes. Our data would be consistent with adult studies that found higher levels of cytokines, associated with inflammation, in postmortem studies," he explained.

A popular current theory is that autistic children have more rapid brain growth that plateaus at the age of 5 or 6. "We didn't find evidence for that, just the opposite, in fact," Dager said. "The processes that go along with brain maturation were slower in the autistic brains, particularly in gray matter."

The finding is "tantalizing," said Andrew Shih, director of research and programs at the National Alliance for Autism Research. "This is one of the first attempts to differentiate beyond volumetric difference to really look at what's behind those differences."

The field, he explained, has been "intrigued by reports last year that suggest a model of autism could be premature development or unchecked brain growth leading to disorganized circuitry. The thinking was, synaptic pruning didn't occur, so that noise became predominant over signal itself."

But Dager's study suggests gray matter development in autism involves the same volume as normal brains, but fewer neurons. "The convergence of evidence now seems to suggest a model in which gray matter abnormality could be inflammatory. T2 measures water molecules, and the findings here suggest there's more water in these kids' brains...," Shih explained.

The differences in gray matter were found only in the brains of autistic children, while both gray and white matter differences were found in the brains of children with learning delays. For children with learning delays, the findings suggest slowed neuronal development is to blame, while autistic children have a different kind of neuronal development abnormality, possibly induced by inflammation. Gray matter consists of the brain's neurons, while white matter is the brain's wiring system.

Another important finding, that gray matter seems to be affected differently in autism, supports earlier research. "There's evidence of connectivity problems at older ages; in younger ages, it seems gray matter is problematic. Autism is a developmental problem and evolves as people age," he noted.

Autism affects up to one in every 175 school-age children, according to a recent study from the U.S. Centers for Disease Control and Prevention.

The government researchers also found that boys are nearly four times more likely to be diagnosed with autism than girls, and Hispanic parents were slightly less likely than non-Hispanic whites to report a child with autism, although this may be due to cultural or other factors, including access to medical care.

In the end, the findings only add another piece to the jigsaw puzzle that is autism, Dager said, adding, "We're no closer to a treatment."

Other new research is also starting to unravel common beliefs about this disorder. In addition to social interaction problems, a study in the current issue of Child Neuropsychology found autism prevents different parts of the brain from working together. That makes complex tasks, such as tying shoelaces, much more difficult. The children studied were 8 to 15 years old.

More information

For more information on autism, go to National Institute of Mental Health (www.nimh.nih.gov ).

SOURCES: Stephen Dager, M.D., professor, radiology research, Center on Human Development and Disability, University of Washington School of Medicine, Seattle; Andrew Shih, director, research and programs, National Alliance of Autism Research, Princeton, N.J,; Aug. 22, 2006, Neurology

Researchers gain insight into why brain areas fail to work together in autism

Researchers have found in two studies that autism may involve a lack of connections and coordination in separate areas of the brain.

In people with autism, the brain areas that perform complex analysis appear less likely to work together during problem solving tasks than in people who do not have the disorder, report researchers working in a network funded by the National Institutes of Health. The researchers found that communications between these higher-order centers in the brains of people with autism appear to be directly related to the thickness of the anatomical connections between them.

In a separate report, the same research team found that, in people with autism, brain areas normally associated with visual tasks also appear to be active during language-related tasks, providing evidence to explain a bias towards visual thinking common in autism.

"These findings provide support to a new theory that views autism as a failure of brain regions to communicate with each other," said Duane Alexander, M.D., Director of NIH's National Institute of Child Health and Human Development. "The findings may one day provide the basis for improved treatments for autism that stimulate communication between brain areas."

The studies and the theory are the work of Marcel Just, Ph.D., D.O. Hebb Professor of Psychology at Carnegie Mellon University in Pittsburgh, Pennsylvania, and Nancy Minshew, M.D., Professor of Psychiatry and Neurology at the University of Pittsburgh School of Medicine and their colleagues. The research was conducted by the Collaborative Program of Excellence in Autism, a research network funded by the NICHD and the National Institute on Deafness and Other Communication Disorders.

People with autism often have difficulty communicating and interacting socially with other people. The saying "unable to see the forest for the trees" describes how people with autism frequently excel at details, yet struggle to comprehend the larger picture. For example, some children with autism may become spelling bee champions, but have difficulty understanding the meaning of a sentence or a story.

An earlier finding by these researchers described how a group of people with autism tended to use parts of the brain typically associated with processing shapes to remember letters of the alphabet. A news release detailing that finding appears at http://www.nichd.nih.gov/new/releases/final_autism.cfm.

Participants with autism in both current studies had normal I.Q. There were no significant differences between the participants with and without autism in age or I.Q.

The first of the two new studies recently was published online in the journal Cerebral Cortex. In that study, the researchers used a brain imaging technique known as functional magnetic resonance imaging, or fMRI, to view the brains of people with autism as well as a comparison group of people who do not have autism. All of the study participants were asked to complete the Tower of London test. The task involves moving three balls into a specified arrangement in an array of three receptacles. The Tower of London is used to gauge the functioning of the prefrontal cortex.

This brain area, located in the front, upper part of the brain, deals with strategic planning and problem-solving. The prefrontal cortex is the executive area of the brain, in which decision making, judgment, and impulse control reside.

A little further back is the parietal cortex, which controls high-level visual thinking and visual imagery, supporting the visual aspects of the problem-solving. Both the prefrontal and parietal cortex play a critical part in performing the Tower of London test.

In the normal participants, the prefrontal cortex and the parietal cortex tended to function in synchrony (increasing and decreasing their activity at the same time) while solving the Tower of London task. This suggests that the two brain areas were working together to solve the problem.

In the participants with autism, however, the two brain areas, prefrontal and parietal, were less likely to function in synchrony while working on the task.

The researchers made another discovery, for the first time finding a relationship between this lower level of synchrony and the properties of some of the neurological "cables" or white matter fiber tracts that connect brain areas.

White matter consists of fibers that, like cabling, connect brain areas. The largest of the white matter tracts is known as the corpus callosum, which allows communication between the two hemispheres (halves) of the brain.

"The size of the corpus callosum was smaller in the group with autism, suggesting that inter-regional brain cabling is disrupted in autism," Dr. Just said.

In essence, the extent to which the two key brain areas (prefrontal and parietal) of the autistic participants worked in synchrony was correlated with the size of the corpus callosum. The smaller the corpus callosum, the less likely the two areas were to function in synchrony. In the normal participants, however, the size of the corpus callosum did not appear to be correlated with the ability of the two areas to work in synchrony.

"This finding provides strong evidence that autism is a disorder involving the biological connections and the coordination of processing between brain areas," Dr. Just said.

He added, however, that the thickness, or extent, of connections between brain areas may not be the basis for the disorder. Although the neurological connections between the prefrontal cortex appear to be reduced in autism, the brains of people with autism have thicker connections between certain brain regions within each hemisphere.

"At this point, we can say that autism appears to be a disorder of abnormal neurological and informational connections of the brain, but we can't yet explain the nature of that abnormality," Dr. Just said.

In the second study, published online in the journal Brain, the researchers examined the extent to which brain areas involved in language interact with brain regions that process images. Dr. Just explained that earlier studies, as well as anecdotal accounts, suggest that people with autism rely more heavily on visual and spatial areas of the brain than do other people.

In this study, the researchers used fMRI to examine brain functioning in participants with autism and in normal participants during a true-false test involving reading sentences with low imagery content and high imagery content. A typical low imagery sentence consisted of constructions like "Addition, subtraction, and multiplication are all math skills." A high imagery sentence, "The number eight when rotated 90 degrees looks like a pair of eyeglasses," would first activate left prefrontal brain areas involved with language, and then would involve parietal areas dealing with vision and imagery as the study participant mentally manipulated the number eight.

As the researchers expected, the visual brain areas of the normal participants were active only when evaluating sentences with imagery content. In contrast, the visual centers in the brains of participants with autism were active when evaluating both high imagery and low imagery sentences.

"The heavy reliance on visualization in people with autism may be an adaptation to compensate for a diminished ability to call on prefrontal regions of the brain," Dr. Just said.

The second study also confirmed the observations in the first study--that the prefrontal and parietal brain regions of the cortex in people with autism were less likely to work in synchrony than were the brains of normal volunteers. The second study also confirmed that the extent to which the two parts of the cortex could work together was correlated with the size of the corpus callosum that connected them. Dr. Just and his colleagues are conducting additional studies to ascertain the nature of the abnormality of the connections in the brains of people with autism.