Changements dans le développement des structures sous-corticales dans le "trouble du spectre de l'autisme"

Aperçu: G.M.

De nombreuses études ont signalé des anomalies dans le volume des structures sous-corticales chez les personnes avec un trouble du spectre de l'autisme (TSA), et bon nombre d'entre elles évoluent avec l'âge. Cependant, la plupart des études portant sur les structures sous-corticales étaient transversales et ne segmentaient pas avec précision les structures sous-corticales. 

Dans cette étude, nous avons utilisé volBrain, un outil d’analyse quantitative automatique et fiable et une conception longitudinale pour examiner les modifications développementales du volume des structures sous-corticales dans le TSA, et quantifié la relation entre le développement du volume sous-cortical et les corrélats cliniques. Dix-neuf personnes avec un TSA (16 hommes; âge: 12,53 ± 2,34 ans au début; intervalle: 2,33 ans) et 14 témoins au développement typique (TDT; 12 hommes; âge: 13,50 ± 1,77 ans au départ; intervalle: 2,31 ans) ont subi un traitement T1- IRM pondérée à deux moments. 

Sur le plan bilatéral, le volume d'hippocampe a augmenté entre le début de l'étude et le suivi, tant chez les TSA que chez les TDT, sans différence entre les groupes. Le volume du thalamus gauche et du thalamus droit a diminué dans les TSA, mais n'a pas changé dans les TDT. 

Les diminutions du volume du thalamus caudé gauche et droit étaient liées au score social des TSA. Le volume de l'amygdale droite était plus important dans les TSA que dans les TDT au début mais pas au suivi. Ces résultats confirment les conclusions transversales antérieures concernant le développement de structures sous-corticales chez les TSA. 

L'association entre les changements développementaux du volume du thalamus caudé gauche et du thalamus droit et le score social des TSA offre une explication des déficits sociaux en TSA. 

Les résultats ont également montré les différentes anomalies du volume de l'amygdale entre l'enfance et la fin de l'adolescence.

Neuroreport. 2019 Aug 27. doi: 10.1097/WNR.0000000000001300.

Changes in the development of subcortical structures in autism spectrum disorder

Zuo C¹, Wang D¹, Tao F^2,3, Wang Y^2,3.

Author information

1

College of Educational Science, Anhui Normal University, Wuhu, China.

2

State Key Laboratory of Cognitive Neuroscience and Learning.

3

IDG/McGovern Institute for Brain Research, Beijing Normal University, Beijing, China.

Abstract

Many studies have reported abnormalities in the volume of subcortical structures in individuals with autism spectrum disorder (ASD), and many of these change with age. However, most studies that have investigated subcortical structures were cross-sectional and did not accurately segment the subcortical structures. In this study, we used volBrain, an automatic and reliable quantitative analysis tool, and a longitudinal design to examine developmental changes in the volume of subcortical structures in ASD, and quantified the relation between subcortical volume development and clinical correlates. Nineteen individuals with ASD (16 males; age: 12.53 ± 2.34 years at baseline; interval: 2.33 years) and 14 typically developing controls (TDC; 12 males; age: 13.50 ± 1.77 years at baseline; interval: 2.31 years) underwent T1-weighted MRI at two time points. Bilaterally, hippocampus volume increased from baseline to follow-up in both ASD and TDC, with no difference between groups. Left caudate and right thalamus volume decreased in ASD, but did not change in TDC. The decreases in left caudate and right thalamus volume were related to ASD social score. Right amygdala volume was larger in ASD than in TDC at baseline but not at follow-up. These results confirm previous cross-sectional findings regarding the development of subcortical structures in ASD. The association between developmental changes in left caudate and right thalamus volume and ASD social score offers an explanation for the social deficits in ASD. Results also captured the different abnormality of amygdala volume between childhood and late adolescence.

PMID:31464839

DOI:10.1097/WNR.0000000000001300

Développement longitudinal de la microstructure de la capsule thalamique et interne dans les "troubles du spectre de l'autisme"

Aperçu: G.M.

Le thalamus est une région clé du relais sensorimoteur qui est impliquée dans les "troubles du spectre de l'autisme "(TSA). Cependant, on ne sait pas comment les structures de thalamus et de la matière blanche qui contiennent des connexions de fibres thalamo-corticales (par exemple, la capsule interne) se développent depuis l'enfance jusqu'à l'âge adulte et si cette microstructure est liée aux difficultés motrices de base des TSA.  

L'équipe a utilisé l'imagerie pondérée en diffusion dans un plan séquentiel de cohorte pour évaluer le développement longitudinal du thalamus, et les branches postérieures et antérieures de la capsule interne (PLIC et ALIC, respectivement) chez 89 hommes avec un diagnostic de TSA et 56 hommes ayant un développement typique (3 -41 ans, tous verbaux).  

Les résultats ont montré que le groupe avec TSA présentait différentes trajectoires de développement de la microstructure dans toutes les régions, démontrant des différences de groupes à l'enfance qui semblaient approcher et, dans certains cas, surpasser le groupe au développement typique à l'adolescence et à l'âge adulte. 

Le PLIC (mais pas l'ALIC ni le thalamus) a influencé la relation entre l'âge et la vitesse de tapotement dans les deux groupes. Pourtant, l'écart dans la vitesse des écoutes semble se creuser en même temps que l'écart entre les groupes dans le PLIC semble se réduire.  

Dans l'ensemble, ces résultats suggèrent que les différences de microstructure du thalamus et du PLIC chez les groupes d'enfants deviennent moins robustes à l'adolescence et à l'âge adulte. En outre, les différences de vitesse motrice qui s'accroissent à l'adolescence et à l'âge adulte suggèrent que des facteurs au-delà de la microstructure du thalamus et de la capsule interne peuvent contribuer à des profils moteurs atypiques chez les TSA. 

Autism Res. 2017 Dec 18. doi: 10.1002/aur.1909.

Longitudinal development of thalamic and internal capsule microstructure in autism spectrum disorder

McLaughlin K¹, Travers BG^1,2, Dadalko OI¹, Dean DC 3rd¹, Tromp D¹, Adluru N¹, Destiche D¹, Freeman A¹, Prigge MD^1,3, Froehlich A³, Duffield TC⁴, Zielinski BA³, Bigler ED⁴, Lange N⁵, Anderson JS⁶, Alexander AL^1,7, Lainhart JE^1,7.

Author information

1

Waisman Center, University of Wisconsin-Madison, Madison, Wisconsin.

2

Occupational Therapy Program in Kinesiology, University of Wisconsin-Madison, Madison, Wisconsin.

3

Pediatrics, University of Utah, Salt Lake City, Utah.

4

Psychology/Neuroscience Center, Brigham Young University, Provo, Utah.

5

Harvard Psychiatry & McLean Hospital, Belmont, Massachusetts.

6

Radiology, University of Utah, Salt Lake City, Utah.

7

Psychiatry, University of Wisconsin-Madison, Madison, Wisconsin.

Abstract

The thalamus is a key sensorimotor relay area that is implicated in autism spectrum disorder (ASD). However, it is unknown how the thalamus and white-matter structures that contain thalamo-cortical fiber connections (e.g., the internal capsule) develop from childhood into adulthood and whether this microstructure relates to basic motor challenges in ASD. We used diffusion weighted imaging in a cohort-sequential design to assess longitudinal development of the thalamus, and posterior- and anterior-limbs of the internal capsule (PLIC and ALIC, respectively) in 89 males with ASD and 56 males with typical development (3-41 years; all verbal). Our results showed that the group with ASD exhibited different developmental trajectories of microstructure in all regions, demonstrating childhood group differences that appeared to approach and, in some cases, surpass the typically developing group in adolescence and adulthood. The PLIC (but not ALIC nor thalamus) mediated the relation between age and finger-tapping speed in both groups. Yet, the gap in finger-tapping speed appeared to widen at the same time that the between-group gap in the PLIC appeared to narrow. Overall, these results suggest that childhood group differences in microstructure of the thalamus and PLIC become less robust in adolescence and adulthood. Further, finger-tapping speed appears to be mediated by the PLIC in both groups, but group differences in motor speed that widen during adolescence and adulthood suggest that factors beyond the microstructure of the thalamus and internal capsule may contribute to atypical motor profiles in ASD. Autism Res 2017. © 2017 International Society for Autism Research, Wiley Periodicals, Inc.

LAY SUMMARY:

Microstructure of the thalamus, a key sensory and motor brain area, appears to develop differently in individuals with autism spectrum disorder (ASD). Microstructure is important because it informs us of the density and organization of different brain tissues. During childhood, thalamic microstructure was distinct in the ASD group compared to the typically developing group. However, these group differences appeared to narrow with age, suggesting that the thalamus continues to dynamically change in ASD into adulthood.

© 2017 International Society for Autism Research, Wiley Periodicals, Inc.

PMID:29251836

DOI:10.1002/aur.1909

Déficit thalamocortical dans le "trouble du spectre de l'autisme": une analyse de l'échange de données sur l'imagerie du cerveau autistique

Aperçu: G.M.

Les personnes avec un diagnostic de "trouble du spectre de l'autisme (TSA) présentent des différences dans le traitement sensorimoteur de base ainsi que dans l'excitabilité corticale générale. Ces observations convergent pour impliquer la connectivité thalamocortique en tant que mécanisme neuronal unifiant potentiel. L'objectif de cette étude était de clarifier les résultats mitigés sur la connectivité fonctionnelle thalamocortique dans un grand échantillon d'individus avec un diagnostic de TSA.

À l'aide de l'échange de données sur l'imagerie cérébrale au autisme (ABIDE), l'équipe a examiné la connectivité fonctionnelle thalamocorticale chez 228 personnes avec un diagnostic de TSA et chez un groupe de comparaison assorti de 228 individus au développement typique.

Le cortex préfrontal, le lobe temporal et le cortex sensorimoteur ont montré une hyper-connectivité avec le thalamus dans les TSA. Dans l'analyse du cerveau complet, l'hyper-connectivité de plusieurs zones thalamiques comprenait des zones corticales multiples, mais a eu tendance à converger dans les zones corticales temporelles, y compris la jonction temporopariétale. Les analyses de suivi des effets sur l'âge ont révélé que les anomalies de connectivité dans les TSA étaient plus prononcées chez les adolescents que chez les enfants et les adultes.  

Biol Psychiatry Cogn Neurosci Neuroimaging. 2017 Jan;2(1):76-84. doi: 10.1016/j.bpsc.2016.09.002.

Thalamocortical dysconnectivity in autism spectrum disorder: An analysis of the Autism Brain Imaging Data Exchange

Woodward ND¹, Giraldo-Chica M¹, Rogers B², Cascio CJ¹.

Author information

1

Department of Psychiatry & Behavioral Sciences, Vanderbilt University School of Medicine, Nashville, TN.

2

Vanderbilt University Institute of Imaging Science, Nashville, TN.

Abstract

BACKGROUND:

Individuals with autism spectrum disorder (ASD) exhibit differences in basic sensorimotor processing as well as general cortical excitability. These observations converge to implicate thalamocortical connectivity as a potential unifying neural mechanism. The goal of this study was to clarify mixed findings on thalamocortical functional connectivity in a large sample of individuals with ASD.

METHODS:

Using the Autism Brain Imaging Data Exchange (ABIDE), we examined thalamocortical functional connectivity in 228 individuals with ASD and a matched comparison group of 228 typically developing individuals. In order to fully characterize thalamocortical functional networks, we employed complementary seed-based approaches that examined connectivity of major cortical divisions (e.g. prefrontal cortex, temporal lobe) with the thalamus and whole-brain connectivity of specific thalamic sub-regions.

RESULTS:

Prefrontal cortex, temporal lobe, and sensorimotor cortex exhibited hyper-connectivity with the thalamus in ASD. In the whole-brain analysis, hyper-connectivity of several thalamic seeds included multiple cortical areas, but tended to converge in temporal cortical areas, including the temporoparietal junction. Follow-up analyses of age effects revealed that the connectivity abnormalities in ASD were more pronounced in adolescents compared to children and adults.

CONCLUSIONS:

These results confirm previous findings of temporal and motor thalamocortical hyper-connectivity in ASD, and extend them to include somatosensory and prefrontal cortex. While not directly addressable with the data available in ABIDE, this widespread hyper-connectivity could theoretically account for sensorimotor symptoms and general cortical excitability in ASD. Future studies should target comprehensive clinical and behavioral characterization in combination with functional connectivity in order to explore this possibility.

PMID: 28584881

PMCID: PMC5455796  [Available on 2018-01-01]

DOI: 10.1016/j.bpsc.2016.09.002