Traduction: G.M.
Mol Autism. 2014 Sep 16;5(1):47. doi: 10.1186/2040-2392-5-47. eCollection 2014.
Saccadic eye movement abnormalities in autism spectrum disorder indicate dysfunctions in cerebellum and brainstem
Schmitt LM1, Cook EH2, Sweeney JA3, Mosconi MW4.
Author information
- 1Center for Autism and Developmental Disabilities, University of Texas Southwestern, 5323 Harry Hines Blvd, Dallas, TX 75390-9086 USA.
- 2Department of Psychiatry, University of Illinois at Chicago, 1747 W. Roosevelt Rd (MC 747), Chicago, IL 60608 USA.
- 3Center for Autism and Developmental Disabilities, University of Texas Southwestern, 5323 Harry Hines Blvd, Dallas, TX 75390-9086 USA ; Centre for Autism Spectrum Disorders, Bond University, Gold Coast, QLD 4229 Australia.
- 4Center for Autism and Developmental Disabilities, University of Texas Southwestern, 5323 Harry Hines Blvd, Dallas, TX 75390-9086 USA ; Departments of Psychiatry and Pediatrics, University of Texas Southwestern Medical Center, 5323 Harry Hines Blvd, Dallas, TX 75390-9086 USA.
Abstract
BACKGROUND:
Individuals with autism spectrum disorder (ASD) show atypical scan paths during social interaction and when viewing faces, and recent evidence suggests that they also show abnormal saccadic eye movement dynamics and accuracy when viewing less complex and non-social stimuli. Eye movements are a uniquely promising target for studies of ASD as their spatial and temporal characteristics can be measured precisely and the brain circuits supporting them are well-defined. Control of saccade metrics is supported by discrete circuits within the cerebellum and brainstem - two brain regions implicated in magnetic resonance (MR) morphometry and histopathological studies of ASD. The functional integrity of these distinct brain systems can be examined by evaluating different parameters of visually-guided saccades.Les personnes avec des troubles du spectre autistique (TSA) montrent trajets d'analyse atypiques durant l'interaction sociale et lors de la visualisation des visages, et des données récentes suggèrent qu'ils montrent également une précision et des dynamiques de mouvement de saccades oculaires anormales lors de la visualisation de stimuli moins complexes et non sociaux. Les mouvements oculaires sont une cible unique prometteuse pour les études du TSA puisque leurs caractéristiques spatiales et temporelles peuvent être mesurées avec précision et les circuits du cerveau qui les soutiennent sont bien définis. Le contrôle des mesures des saccades est soutenu par des circuits discrets dans le cervelet et le tronc cérébral - deux régions du cerveau impliquées dans la morphométrie par résonance magnétique (MR) et les études histopathologiques du TSA. L'intégrité fonctionnelle de ces systèmes cérébraux distincts peut être examinée en évaluant différents paramètres de saccades guidées visuellement .
METHODS:
A total of 65 participants with ASD and 43 healthy controls, matched on age (between 6 and 44-years-old), gender and nonverbal IQ made saccades to peripheral targets. To examine the influence of attentional processes, blocked gap and overlap trials were presented. We examined saccade latency, accuracy and dynamics, as well as the trial-to-trial variability of participants' performance.RESULTS:
Saccades of individuals with ASD were characterized by reduced accuracy, elevated variability in accuracy across trials, and reduced peak velocity and prolonged duration. In addition, their saccades took longer to accelerate to peak velocity, with no alteration in the duration of saccade deceleration. Gap/overlap effects on saccade latencies were similar across groups, suggesting that visual orienting and attention systems are relatively spared in ASD. Age-related changes did not differ across groups.Les saccades des personnes avec TSA ont été caractérisées par une moindre précision, la variabilité élevée de la précision entre les essais, la vitesse de pointe réduite et une durée prolongée. En outre, leurs saccades ont pris plus de temps pour accélérer à la vitesse de pointe, sans modification de la durée de décélération des saccades. Les effets d'écart/chevauchement sur les latences des saccades étaient similaires dans tous les groupes, ce qui suggère que les systèmes d'orientation et l'attention visuelle sont relativement épargnés dans les TSA. Les changements liés à l'âge ne différaient pas entre les groupes.
CONCLUSIONS:
Deficits precisely and consistently directing eye movements suggest impairment in the error-reducing function of the cerebellum in ASD. Atypical increases in the duration of movement acceleration combined with lower peak saccade velocities implicate pontine nuclei, specifically suggesting reduced excitatory activity in burst cells that drive saccades relative to inhibitory activity in omnipause cells that maintain stable fixation. Thus, our findings suggest that both cerebellar and brainstem abnormalities contribute to altered sensorimotor control in ASD.Les déficits pour diriger de façon précise et cohérente les mouvements oculaires suggèrent une déficience dans la fonction réduction de l'erreur du cervelet dans le TSA. L'augmentation atypique de la durée de l'accélération du mouvement associée à des vitesses de pointe inférieures des saccades impliquent le noyau pontine, ce qui suggère spécifiquement une activité excitatrice réduite dans les cellules qui poussent en rafale saccades par rapport à l'activité inhibitrice des cellules omnipause fixation qui maintiennent stable.
Ainsi, nos résultats suggèrent que les anomalies du cervelet et du tronc cérébral contribuent tous les deux au contrôle sensori-moteur modifié dans le TSA.
- PMID: 25400899
