Autisme Information Science

13 juin 2017

Un système de suivi des yeux pour surveiller les modèles de balayage de la face révèle l'effet améliorant de l'ocytocine sur le contact visuel chez les ouistitis

Aperçu: G.M.

Les systèmes de suivi des yeux sont utilisés pour étudier la position des yeux et les modèles de regard présumés comme le contact visuel chez l'homme. Le contact visuel est un biomarqueur utile de la communication sociale et connu pour être déficient chez les personnes avec un diagnostic de "trouble du spectre de l'autisme". Dans cette étude, les chercheurs rapportent une méthode nouvellement établie pour le suivi des yeux chez les ouistitis.

L'étude visait à caractériser ces schémas de balayage du regard des primates et à évaluer les effets de l'ocytocine sur leur comportement oculaire. Les chercheurs ont constaté que les ouistitis passent plus de temps à regarder la région des yeux dans l'image d'un ouistiti que dans la région de la bouche ou qu'une image brouillée. Dans l'expérience avec l'oxytocine, la variation du rapport yeux / visage était significativement plus élevé dans le groupe ocytocine que dans le groupe témoin. De plus, l'augmentation induite par l'ocytocine dans le changement de rapport yeux / visage a été complètement bloquée par l'antagoniste du récepteur de l'ocytocine L-368 899. Ces résultats indiquent que le suivi des yeux chez les ouistitis peut être utile pour évaluer les médicaments candidats visant des conditions psychiatriques, en particulier les TSA.

2017 May 10;83:42-48. doi: 10.1016/j.psyneuen.2017.05.009.

An eye tracking system for monitoring face scanning patterns reveals the enhancing effect of oxytocin on eye contact in common marmosets

Kotani M¹, Shimono K², Yoneyama T³, Nakako T¹, Matsumoto K¹, Ogi Y¹, Konoike N⁴, Nakamura K⁴, Ikeda K⁵.

Author information

1: Higher Brain Function Research, Sumitomo Dainippon Pharma, Co., Ltd., 33-94 Enoki-cho, Suita, Osaka, 564-0053, Japan.
2: Molecular Pathophysiology Research, Drug Research Division, Sumitomo Dainippon Pharma, Co., Ltd., 3-1-98 Kasugadenaka, Konohana-ku, Osaka, 554-0022, Japan.
3: Omics Group, Genomic Science Laboratories, Drug Research Division, Sumitomo Dainippon Pharma, Co., Ltd., 3-1-98 Kasugadenaka, Konohana-ku, Osaka, 554-0022, Japan.
4: Department of Neuroscience, Primate Research Institute, Kyoto University, 41-2 Kanrin, Inuyama, Aichi, 484-8506, Japan.
5: Higher Brain Function Research, Sumitomo Dainippon Pharma, Co., Ltd., 33-94 Enoki-cho, Suita, Osaka, 564-0053, Japan. Electronic address: kazuhito-ikeda@ds-pharma.co.jp.

Abstract

Eye tracking systems are used to investigate eyes position and gaze patterns presumed as eye contact in humans. Eye contact is a useful biomarker of social communication and known to be deficient in patients with autism spectrum disorders (ASDs). Interestingly, the same eye tracking systems have been used to directly compare face scanning patterns in some non-human primates to those in human. Thus, eye tracking is expected to be a useful translational technique for investigating not only social attention and visual interest, but also the effects of psychiatric drugs, such as oxytocin, a neuropeptide that regulates social behavior. In this study, we report on a newly established method for eye tracking in common marmosets as unique New World primates that, like humans, use eye contact as a mean of communication. Our investigation was aimed at characterizing these primates face scanning patterns and evaluating the effects of oxytocin on their eye contact behavior. We found that normal common marmosets spend more time viewing the eyes region in common marmoset's picture than the mouth region or a scrambled picture. In oxytocin experiment, the change in eyes/face ratio was significantly greater in the oxytocin group than in the vehicle group. Moreover, oxytocin-induced increase in the change in eyes/face ratio was completely blocked by the oxytocin receptor antagonist L-368,899. These results indicate that eye tracking in common marmosets may be useful for evaluating drug candidates targeting psychiatric conditions, especially ASDs.

PMID:28586711
DOI:10.1016/j.psyneuen.2017.05.009

Facteurs affectant la performance de l'exercice de danse chez les élèves d'une école spécialisée

Aperçu: G.M.

Au Japon, l'exercice de danse a été introduit comme élément obligatoire de la santé et de l'éducation physique. Cependant, il existe un écart considérable dans le niveau de performance parmi les étudiants ayant une déficience intellectuelle (ID) dans une école spécialisée

Un programme d'exercice de danse de 4 mois a été mis en place pour les élèves du premier cycle du secondaire dans une école spécialisée et la performance de 32 élèves à 22 séances a été évaluée quantitativement selon la quantité d'utilisation de calories par exercice et les scores de performance. Les mesures ont été comparées en fonction des attributs des élèves, y compris le sexe, l'âge, l'IMC, le diagnostic et le quotient de développement (DQ).

La performance dans de nombreux étudiants s'est améliorée avec la répétition des sessions et a atteint le niveau de réalisation le plus élevé vers le troisième mois. Le sexe masculin et l'âge avancé ont eu un impact positif important sur l'utilisation calorique, alors que le diagnostic du syndrome de Down et le score DQ plus élevé ont eu un impact positif important sur le score de compétence. Quatre étudiants avec une performance médiocre étaient tous des étudiantes autistes.

2017 Jun 6. doi: 10.1111/ped.13338.

Factors affecting dance exercise performance among students at a special needs school

Ito Y¹, Hiramoto I¹, Kodama H¹.

Author information

1: Department of Maternity Child Nursing, Akita University Graduate School of Medicine and Faculty of Medicine.

Abstract

BACKGROUND:

In Japan, dance exercise has been introduced as a compulsory element of health and physical education. However, there is a considerable discrepancy in the levels of performance among students with intellectual disabilities (ID) at a special needs school.

AIM:

To demonstrate factors affecting the performance of dance exercise in students with ID.

METHODS:

A 4-month dance exercise program was implemented for junior high school students at a special needs school, and performance of 32 students at 22 sessions was assessed quantitatively by amount of calorie use by exercise and the proficiency scores of performances. The measures were compared according to the attributes of students, including gender, age, BMI, diagnosis, and development quotient (DQ) score.

RESULTS:

Performance in many students improved with repetition of sessions and reached the highest attainment level at around the third month. Male gender and older age had a significant positive impact on calorie use, whereas diagnosis of Down syndrome and higher DQ score had a significant positive impact on the proficiency score. Four students with poor performance were all female students with autism.

CONCLUSION:

PMID:28586511
DOI:10.1111/ped.13338

Modulation de la récompense dans un contexte social réel, révélée par la neurocience sociale interactive

Traduction: G.M.

2017 Jun 6. doi: 10.1080/17470919.2017.1339635.

Modulation of reward in a live social context as revealed through interactive social neuroscience

Rolison MJ¹, Naples A¹, Rutherford HJV¹, McPartland J¹.

Author information

1: a Child Study Center , Yale School of Medicine , New Haven , CT , USA.

Abstract

La recherche en neurosciences sociales en recherche sur le "trouble du spectre de l'autisme" (TSA) a donné lieu à des résultats incohérents, bien que les TSA soient bien caractérisés par des difficultés d'interaction sociale et de communication par observation comportementale. En particulier, les étiologies spécifiques et les analyses fonctionnelles et structurelles du cerveau dans l'autisme n'ont pas été systématiquement identifiées.
À ce jour, la plupart des recherches en neurosciences sociales ont porté sur une seule personne qui visualise des images statiques. La recherche utilisant des neurosciences sociales interactives comportant des enregistrements "dual-brain" offre une grande promesse pour l'étude des handicaps neurodéveloppementaux.
Le traitement de récompense a été impliqué dans la pathologie du TSA, mais les résultats mitigés ont suscité l'incertitude quant au rôle que les déficits de traitement des récompenses peuvent jouer dans les TSA. L'étude actuelle a utilisé un enregistrement EEG à double cerveau pour examiner le traitement des récompenses pendant l'interaction en direct et sa relation avec les traits autistiques. 16 adultes au développement typique (TD) ont joué un jeu de chasse au trésor compétitif contre un ordinateur et contre un partenaire humain. Les résultats de l'EEG ont révélé une sensibilité neurale accrue pour récompenser les résultats lors d'une interaction en direct avec un concurrent humain. En outre, les individus ayant des niveaux supérieurs de traits autistiques ont démontré une sensibilité réduite à un résultat de récompense lors d'une interaction en direct. Ces résultats fournissent un aperçu inédit des mécanismes de traitement des récompenses associés aux traits autistiques, ainsi que le soutien de l'utilité nécessaire des techniques interactives de neurologie sociale pour étudier les troubles du développement contre un ordinateur et contre un partenaire humain.

Social neuroscience research investigating autism spectrum disorder (ASD) has yielded inconsistent findings, despite ASD being well-characterized by difficulties in social interaction and communication through behavioral observation. In particular, specific etiologies and functional and structural assays of the brain in autism have not been consistently identified. To date, most social neuroscience research has focused on a single person viewing static images. Research utilizing interactive social neuroscience featuring dual-brain recording offers great promise for the study of neurodevelopmental disabilities. Reward processing has been implicated in the pathology of ASD, yet mixed findings have brought uncertainty about the role reward processing deficits may play in ASD. The current study employed dual-brain EEG recording to examine reward processing during live interaction and its relation to autistic traits. 16 typically-developing (TD) adults played a competitive treasure-hunt game against a computer and against a human partner. EEG results revealed enhanced neural sensitivity to reward outcome during live interaction with a human competitor. Further, individuals with higher levels of autistic traits demonstrated reduced sensitivity to reward outcome during live interaction. These findings provide novel insight into reward processing mechanisms associated with autistic traits, as well as support the necessary utility of interactive social neuroscience techniques to study developmental disorders.

PMID: 28586261
DOI: 10.1080/17470919.2017.1339635

Comprendre les troubles du développement neurologique à l'aide de neurones humains dérivés de cellules souches pluripotentes

Aperçu: G.M.

La recherche sur les troubles psychiatriques a longtemps été entravée par l'absence de modèles appropriés. Les cellules souches pluripotentes induites (iPSC) offrent une source illimitée de cellules spécifiques au patient, qui en principe peuvent être différenciées dans tous les types de cellules somatiques pertinentes pour la maladie afin de créer des modèles in vitro du trouble visé.

Ici, les protocoles de différenciation neuronale disponibles à cette fin et les progrès actuels sur les modèles de schizophrénie, les "troubles du spectre de l'autisme" et le trouble bipolaire basés sur l'iPSC ont été examinés.

2017 Jul;27(4):508-517. doi: 10.1111/bpa.12517.

Understanding neurodevelopmental disorders using human pluripotent stem cell-derived neurons

Tamburini C¹, Li M¹.

Author information

1: Neuroscience and Mental Health Research Institute, School of Medicine and School of Biosciences, Cardiff University, Cardiff, United Kingdom.

Abstract

Research into psychiatric disorders has long been hindered by the lack of appropriate models. Induced pluripotent stem cells (iPSCs) offer an unlimited source of patient-specific cells, which in principle can be differentiated into all disease-relevant somatic cell types to create in vitro models of the disorder of interest. Here, neuronal differentiation protocols available for this purpose and the current progress on iPSCs-based models of schizophrenia, autism spectrum disorders and bipolar disorder were reviewed. We also discuss the impact of the recently developed CRISPR/Cas9 genome editing tool in the disease modeling field. Genetically engineered mutation of disease risk alleles in well characterized reference "control" hPSCs or correction of disease risk variants in patient iPSCs has been used as a powerful means to establish causality of the identified cellular pathology. Together, iPSC reprogramming and CRISPR/CAS9 genome editing technology have already significantly contributed to our understanding of the developmental origin of some major psychiatric disorders. The challenge ahead is the identification of shared mechanisms in their etiology, which will ultimately be relevant to the development of new treatments.

PMID:28585386
DOI:10.1111/bpa.12517

Une revue systématique et une méta-analyse de la formation des parents pour le comportement perturbateur chez les enfants avec un diagnostic de "trouble du spectre de l'autisme"

Aperçu: G.M.

La formation des parents (PT) est apparue comme un traitement prometteur pour les comportements perturbateurs chez les enfants avec un diagnostic de "trouble du spectre de l'autisme" (TSA) .

Cette revue résume les éléments essentiels de PT pour les comportements perturbateurs chez les enfants avec un diagnostic de TSA et évalue les données probantes disponibles pour la PT en utilisant des procédures descriptives et méta-analytiques. Nous avons recherché les bases de données Medline, PsycINFO et PubMed (1980-2016) dans des revues évaluées par des pairs pour des essais contrôlés randomisés (ECR) de PT pour un comportement perturbateur chez les enfants avec un diagnostic de TSA.
La recherche systématique des 2023 publications a donné huit ECR impliquant un total de 653 participants.

Les résultats confirment l'efficacité de PT pour les comportements perturbateurs chez les enfants avec un diagnostic de TS. Dans ces huit études, il y avait une hétérogénéité significative dans l'effet de PT sur le comportement perturbateur. Cette variabilité est probablement due à des différences dans la taille de l'échantillon, le nombre de séances de traitement, la durée de l'étude et l'état de contrôle utilisé. Les résultats actuels fournissent un soutien solide pour l'efficacité de PT pour les comportements perturbateurs chez les enfants avec un diagnostic de TSA.

2017 Jun 9. doi: 10.1007/s10567-017-0237-2.

A Systematic Review and Meta-analysis of Parent Training for Disruptive Behavior in Children with Autism Spectrum Disorder

Postorino V^1,², Sharp WG^1,², McCracken CE¹, Bearss K³, Burrell TL^1,², Evans AN^1,², Scahill L^4,⁵.

Author information

1: Department of Pediatrics, Emory University School of Medicine, 1920 Briarcliff Road NE, Atlanta, GA, USA.
2: Marcus Autism Center, 1920 Briarcliff Road NE, Atlanta, GA, USA.
3: Department of Psychiatry and Behavioral Sciences, Seattle Children's Autism Center, University of Washington, 4909 25th Ave NE, Seattle, WA, USA.
4: Department of Pediatrics, Emory University School of Medicine, 1920 Briarcliff Road NE, Atlanta, GA, USA. lawrence.scahill@emory.edu.
5: Marcus Autism Center, 1920 Briarcliff Road NE, Atlanta, GA, USA. lawrence.scahill@emory.edu.

Abstract

Parent training (PT) has emerged as a promising treatment for disruptive behavior in children with autism spectrum disorder (ASD). This review summarizes the essential elements of PT for disruptive behavior in children with ASD and evaluates the available evidence for PT using both descriptive and meta-analytic procedures. We searched Medline, PsycINFO, and PubMed databases (1980-2016) in peer-reviewed journals for randomized controlled trials (RCTs) of PT for disruptive behavior in children with ASD. The systematic search of 2023 publications yielded eight RCTs involving a total of 653 participants. We calculated effect sizes using either raw post-treatment means and standard deviations for each treatment group (PT and control) or group mean differences with associated 95% confidence intervals (CIs). Differences in post-treatment means were converted to a standardized difference in means (SMD) for each primary outcome. Results support the efficacy of PT for disruptive behavior in children with ASD, with a SMD of -0.59 [95% CI (-0.88, -0.30); p < 0.001]. Across these eight studies, there was significant heterogeneity in the effect of PT on disruptive behavior. This variability is likely due to differences in sample size, number of treatment sessions, study duration, and control condition employed. Current findings provide solid support for the efficacy of PT for disruptive behavior in children with ASD. Future studies should focus on effectiveness trials to promote wider implementation of PT in clinical settings.

PMID:28600643
DOI:10.1007/s10567-017-0237-2

Les difficultés de représentation corporelle chez les enfants et les adolescents "avec autisme" peuvent être attribuables au développement différé de la liaison temporelle visuo-tactile

Aperçu: G.M.

Des recherches récentes suggèrent que la liaison visuo-tactile est temporairement étendue dans les "troubles du spectre de l'autisme", bien qu'il ne soit pas clair si cela sous-tend spécifiquement une représentation corporelle altérée dans cette population.

Dans l'étude actuelle, des enfants et les adolescents avec un diagnostic de TSA, et des contrôles au développement typique, ont placé leur main dans le système de réalité médiée (MIRAGE) et ont vu deux images vidéo en direct identiques de leur propre main droite. Une image se trouvait dans l'emplacement correctement correct (main à la verticale) et l'autre était déplacée de part et d'autre. Alors que la rétroaction visuo-tactile a été appliquée par pinceau au doigt droit du participant (invisible), ils ont vu une image de main recevant des coups de pince synchrones et les autres recevaient des coups de pinceaux avec un retard temporel (60, 180 et 300 ms). Après le brossage, les deux images ont disparu de la vue et les participants ont pointé une cible, avec la direction de mouvement indiquant quelle main a été incarnée. Les participants avec TSA, comme les témoins plus jeunes, ont montré une forme de réalisation réduite d'incarnation spatiale incongrue, mais temporellement congruente de la main, comparé aux contrôles chronologiquement appariés selon l'âge avec des retards temporels plus courts.

2017 Apr 27. pii: S1878-9293(16)30177-3. doi: 10.1016/j.dcn.2017.04.007.

Body representation difficulties in children and adolescents with autism may be due to delayed development of visuo-tactile temporal binding

Ropar D¹, Greenfield K², Smith AD³, Carey M⁴, Newport R⁵.

Author information

1: School of Psychology, University of Nottingham, University Park, Nottingham NG7 2RD, UK. Electronic address: danielle.ropar@nottingham.ac.uk.
2: School of Psychology, University of Nottingham, University Park, Nottingham NG7 2RD, UK. Electronic address: lpxkg1@nottingham.ac.uk.
3: School of Psychology, University of Nottingham, University Park, Nottingham NG7 2RD, UK. Electronic address: Alastair.smith@nottingham.ac.uk.
4: Department of Psychology, University of York, Heslington, York YO10 5DD, UK. Electronic address: mac541@york.ac.uk.
5: School of Psychology, University of Nottingham, University Park, Nottingham NG7 2RD, UK. Electronic address: roger.newport@nottingham.ac.uk.

Abstract

Recent research suggests visuo-tactile binding is temporally extended in autism spectrum disorders (ASD), although it is not clear whether this specifically underlies altered body representation in this population. In the current study children and adolescents with ASD, and typically developing controls, placed their hand into mediated reality system (MIRAGE) and saw two identical live video images of their own right hand. One image was in the proprioceptively correct location (veridical hand) and the other was displaced to either side. While visuo-tactile feedback was applied via brushstroke to the participant's (unseen) right finger, they viewed one hand image receiving synchronous brushstrokes and the other receiving brushstrokes with a temporal delay (60, 180 and 300ms). After brushing, both images disappeared from view and participants pointed to a target, with direction of movement indicating which hand was embodied. ASD participants, like younger mental aged-matched controls, showed reduced embodiment of the spatially incongruent, but temporally congruent, hand compared to chronologically age-matched controls at shorter temporal delays. This suggests development of visuo-tactile integration may be delayed in ASD. Findings are discussed in relation to atypical body representation in ASD and how this may contribute to social and sensory difficulties within this population.

PMID:28601369
DOI:10.1016/j.dcn.2017.04.007

Profil du comportement de conduite des conducteurs avec un diagnostic de "trouble du spectre de l'autisme" (TSA)

Traduction : G.M.

2017 Jun 5. doi: 10.1007/s10803-017-3178-1.

Driving Behaviour Profile of Drivers with Autism Spectrum Disorder (ASD)

Chee DY¹, Lee HC², Patomella AH³, Falkmer T^2,⁴.

Author information

1: School of Occupational Therapy and Social Work, Faculty of Health Sciences, Curtin University, Perth, WA, Australia. Derserri.chee@curtin.edu.au.
2: School of Occupational Therapy and Social Work, Faculty of Health Sciences, Curtin University, Perth, WA, Australia.
3: Department of Neurobiology, Care Science and Society, Division of Occupational Therapy, Karolinska Institutet, 141 83, Stockholm, Sweden.
4: Rehabilitation Medicine Unit, Department of Medicine and Health Sciences (IMH), Faculty of Health Sciences, Linkoping University & Pain and Rehabilitation Centre, Linkoping, Sweden.

Abstract

La symptomatologie du "trouble du spectre de l'autisme" (TSA) peut rendre la conduite dangereuse, mais on sait peu de choses sur le comportement de conduite sur route des personnes avec un diagnostic de "trouble du spectre de l'autisme".
Cette étude a évalué et comparé les performances de conduite sur route des conducteurs avec et sans TSA, et a exploré comment la symptomatologie du TSA entrave ou facilite les performances de conduite sur route.
Seize conducteurs avec TSA et 21 conducteurs au développement typique ont participé à l'étude. Les conducteurs avec TSA ont été moins performants dans les manœuvres des véhicules, en particulier aux virages à gauche, à droite et aux passages pour piétons. Cependant, les pilotes avec TSA ont surpassé le groupe TD dans des aspects liés au suivi des règles, comme l'utilisation du clignotant aux ronds-points et la vérification du trafic croisé lors de l'approche des intersections. Les conducteurs avec TSA dans l'étude actuelle ont présenté une gamme de capacités et de faiblesses pendant la conduite.

The symptomatology of autism spectrum disorder (ASD) can make driving risky, but little is known about the on-road driving behaviour of individuals with ASD. This study assessed and compared the on-road driving performance of drivers with and without ASD, and explored how the symptomatology of ASD hinders or facilitates on-road driving performance. Sixteen drivers with ASD and 21 typically-developed drivers participated in the study. Drivers with ASD underperformed in vehicle manoeuvring, especially at left-turns, right-turns and pedestrian crossings. However, drivers with ASD outperformed the TD group in aspects related to rule-following such as using the indicator at roundabouts and checking for cross-traffic when approaching intersections. Drivers with ASD in the current study presented with a range of capabilities and weaknesses during driving.

PMID: 28585117
DOI: 10.1007/s10803-017-3178-1

12 juin 2017

"Trouble du spectre de l'autisme": neuropathologie et modèles animaux

Aperçu: G.M.

Le "trouble du spectre de l'autisme" (TSA) a un impact majeur sur le développement et l'intégration sociale des personnes touchées et est le plus héritable des troubles psychiatriques. Une augmentation de l'incidence des cas de TSA a provoqué une poussée des efforts de recherche sur les processus neuropathologiques sous-jacents. L'équipe présente un aperçu des résultats actuels dans les études sur la neuropathologie des TSA en utilisant deux approches expérimentales, les cerveaux humains post-mortem et les modèles animaux de TSA, et discute des chevauchements, des limites et de la signification de chacun.

L'examen post-mortem des cerveaux TSA a révélé des changements globaux, y compris des matières grasses et blanches désorganisées, un nombre accru de neurones, une diminution du volume de soma neuronal et une augmentation du neuropil (Note de trad. source Wikipédia: le neuropile est la partie du tissu nerveux située entre les principales cellules constituant la substance grise du système nerveux central. ), les derniers changements dans les densités des épines dendritiques, la vascularisation cérébrale et la glie. Les zones corticales et non corticales montrent des anomalies spécifiques dans la morphologie neuronale et l'organisation cytoarchitecturale, avec des résultats cohérents rapportés pour le cortex préfrontal, le gyrus fusiforme, le cortex fronto-intestinal, le cortex cingulé, l'hippocampe, l'amygdale, le cervelet et le tronc cérébral.

Les modèles animaux génétiquement modifiés comprennent ceux basés sur des gènes ASD monogènes bien étudiés (NLGN3, NLGN4, NRXN1, CNTNAP2, SHANK3, MECP2, FMR1, TSC1 / 2), les nouveaux gènes de risque (CHD8, SCN2A, SYNGAP1, ARID1B, GRIN2B, DSCAM, TBR1 ) et les variations du nombre de copie (suppression 15q11-q13, microdélétion 15q13.3, duplication 15q11-13, suppression 16p11.2 et duplication, suppression 22q11.2).

2017 Jun 5. doi: 10.1007/s00401-017-1736-4.

Autism spectrum disorder: neuropathology and animal models

Varghese M^1,², Keshav N^1,^2,³, Jacot-Descombes S^1,^2,⁴, Warda T^1,², Wicinski B^1,², Dickstein DL^1,^2,⁵, Harony-Nicolas H^3,⁶, De Rubeis S^3,⁶, Drapeau E^3,⁶, Buxbaum JD^1,^2,^3,⁶, Hof PR^7,^8,⁹.

Author information

1: Fishberg Department of Neuroscience, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, Box 1639, One Gustave L. Levy Place, New York, NY, 10029, USA.
2: Friedman Brain Institute, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York, NY, 10029, USA.
3: Seaver Autism Center for Research and Treatment, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York, NY, 10029, USA.
4: Unit of Psychiatry, Department of Children and Teenagers, University Hospitals and School of Medicine, Geneva, CH-1205, Switzerland.
5: Department of Pathology, Uniformed Services University of the Health Sciences, Bethesda, MD, 20814, USA.
6: Department of Psychiatry, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York, NY, 10029, USA.
7: Fishberg Department of Neuroscience, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, Box 1639, One Gustave L. Levy Place, New York, NY, 10029, USA. patrick.hof@mssm.edu.
8: Friedman Brain Institute, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York, NY, 10029, USA. patrick.hof@mssm.edu.
9: Seaver Autism Center for Research and Treatment, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York, NY, 10029, USA. patrick.hof@mssm.edu.

Abstract

Autism spectrum disorder (ASD) has a major impact on the development and social integration of affected individuals and is the most heritable of psychiatric disorders. An increase in the incidence of ASD cases has prompted a surge in research efforts on the underlying neuropathologic processes. We present an overview of current findings in neuropathology studies of ASD using two investigational approaches, postmortem human brains and ASD animal models, and discuss the overlap, limitations, and significance of each. Postmortem examination of ASD brains has revealed global changes including disorganized gray and white matter, increased number of neurons, decreased volume of neuronal soma, and increased neuropil, the last reflecting changes in densities of dendritic spines, cerebral vasculature and glia. Both cortical and non-cortical areas show region-specific abnormalities in neuronal morphology and cytoarchitectural organization, with consistent findings reported from the prefrontal cortex, fusiform gyrus, frontoinsular cortex, cingulate cortex, hippocampus, amygdala, cerebellum and brainstem. The paucity of postmortem human studies linking neuropathology to the underlying etiology has been partly addressed using animal models to explore the impact of genetic and non-genetic factors clinically relevant for the ASD phenotype. Genetically modified models include those based on well-studied monogenic ASD genes (NLGN3, NLGN4, NRXN1, CNTNAP2, SHANK3, MECP2, FMR1, TSC1/2), emerging risk genes (CHD8, SCN2A, SYNGAP1, ARID1B, GRIN2B, DSCAM, TBR1), and copy number variants (15q11-q13 deletion, 15q13.3 microdeletion, 15q11-13 duplication, 16p11.2 deletion and duplication, 22q11.2 deletion). Models of idiopathic ASD include inbred rodent strains that mimic ASD behaviors as well as models developed by environmental interventions such as prenatal exposure to sodium valproate, maternal autoantibodies, and maternal immune activation. In addition to replicating some of the neuropathologic features seen in postmortem studies, a common finding in several animal models of ASD is altered density of dendritic spines, with the direction of the change depending on the specific genetic modification, age and brain region. Overall, postmortem neuropathologic studies with larger sample sizes representative of the various ASD risk genes and diverse clinical phenotypes are warranted to clarify putative etiopathogenic pathways further and to promote the emergence of clinically relevant diagnostic and therapeutic tools. In addition, as genetic alterations may render certain individuals more vulnerable to developing the pathological changes at the synapse underlying the behavioral manifestations of ASD, neuropathologic investigation using genetically modified animal models will help to improve our understanding of the disease mechanisms and enhance the development of targeted treatments.

PMID: 28584888
DOI: 10.1007/s00401-017-1736-4

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.

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