Les autistes males ont moins de neurones dans l’amygdale

Par David Biello, Scientific American

De nombreux garçons et hommes atteints d’autisme souffrent d’une diminution de leurs capacités de communication et sociales réduites. Ils pourraient aussi souffrir d’un manque de neurones dans l’amygdale, selon les découvertes d’une nouvelle étude. David Amaral et Cynthia Mills Schumann de l’université de Californie à Davis, ont étudié le nombre de neurones dans l’amygdale de neuf autistes mâles et de 10 mâles non-autistes dont les âges variaient entre 10 to 44 ans. Comptant péniblement leur nombre sous un microscope, ils ont observé une quantité significativement moindre de neurones (des cellules de signalisation électrique) dans cette zone du cerveau associée à la peur et la mémoire.

"C’est la première preuve quantitative d’un nombre anormal de neurones dans l’amygdale des autistes," note Amaral. "Nous avons pu analyser post-mortem plus du double de cerveaux qu’avant, dont aucun n’avait eu d’attaque ou autres troubles neurologiques, mis à part l’autisme.

Des études précédentes s’étaient appuyées sur des mesures de densité des neurones ainsi que sur le cerveau d’autistes mâles ayant eu des attaques épileptiques--un état que l’ont sait provoquer des défauts de l’amygdale. Amaral et Schumann ont compté des neurones avec une sonde tridimensionnelle à fort grossissement. Ils ont trouvé que bien qu’il n’y ait pas de variation dans le volume de l’amygdale, celle du groupe des autistes mâles avait globalement 1,5 million de neurones en moins que celle de leurs pairs.

D’autres études utilisant l’imagerie cérébrale ont montré que les garçons autistes développent une amygdale adulte vers l’âge de huit ans, alors que les autres garçons l’atteignent à l’adolescence. On ne sait pas encore s’il y a d’autres régions du cerveau des autistes qui pourraient avoir un déficit de neurones. "Il est possible qu’il y ait toujours moins de neurones dans l’amygdale des personnes atteintes d’autisme. Il est aussi possible qu’un processus de dégénérescence se déclenche plus tard dans la vie et conduise à une perte de neurones," dit Schumann. "Des études complémentaires sont nécessaires pour affiner nos découvertes." Celles-ci sont publiées dans un article qui paraît aujourd’hui dans le Journal of Neuroscience.

Un pas de plus dans la recherche sur l’autisme

Laurent Suply (lefigaro.fr)

Les causes de ce trouble psychologique sont encore loin d’être élucidées, mais une étude américaine publié mercredi dans le Journal of Neuroscience démontre que les personnes souffrant d’autisme ont moins de neurones dans une zone du cerveau dont dépend l’expression des émotions et le comportement social.

Dix-neuf cerveaux appartenant à des personnes décédées de 10 et 44 ans, dont neuf souffraient d’autisme, ont été examinés par les chercheurs de l’université américaine de Californie. Grâce à une technique nommée « analyse stéréologique », ces chercheurs ont pu dénombrer les neurones des cerveaux dans une zone appelée « amygdale », pour sa forme d’amande. Résultat: les autistes possèdent un nombre significativement inférieur de neurones dans cette région du cerveau, une conclusion qui vient confirmer le lien pressenti entre cette zone et l’autisme.


Le lien entre l’autisme et l’amygdale était déjà pressenti


L’amygdale est une partie du cerveau qui intervient notamment dans le processus de mémorisation des émotions et dans le développement des comportements sociaux. Elle intervient par exemple dans l’apprentissage de la peur. Elle sert également à décrypter les émotions de nos proches. Une étude précédente a montré que l’amygdale s’active lorsqu’il s’agit de deviner les émotions d’autrui en regardant les expressions de son visage. Chez les sujets autistes, l’activation de cette zone n’a pas lieu dans cette situation.


« Ces découvertes complètent d’autres études qui suggéraient que des anomalies de l’amygdale contribuaient significativement au déficit de fonctions sociales » qui définissent l’autisme, explique Emanuel DiCicco-Bloom, professeur de neurologie pédiatrique à l’Université de médecine du New Jersey. Le résultat de l’étude, publiée par le Journal of Neuroscience est jugé « un peu surprenant » par Cynthia Schumann, un des auteurs de l’étude. Des études d’imagerie magnétique antérieures avaient montré que l’amygdale était sensiblement plus grosse en volume chez les jeunes garçons souffrant d’autisme que les sujets « sains ».


Prochaine étape : observer l’évolution des neurones tout au long de la vie


Grâce à l’étude de l’Université de Californie, le lien semble désormais certain. Mais elle n’assure pas pour autant que la déficience de l’amygdale soit la cause de l’autisme. Plusieurs hypothèses sont envisagées. Le déficit neuronal peut tout d’abord dater de la naissance du sujet, ou au contraire découler d’un processus de dégénérescence causant l’autisme. Autre possibilité, l’atrophie neuronale de l’amygdale est la conséquence de l’autisme : à force de ne pas être « utilisés » par le malade, les neurones chargés des émotions disparaissent. Une telle perte pourrait enfin être causée par le très haut niveau d’anxiété ressenti par les intéressés.


Le lien mystérieux entre l’amygdale et ce trouble du comportement devra donc être exploré plus avant. Pour ce faire, l’une des pistes consiste à développer des techniques permettant de compter les neurones de personnes en vie, afin d’observer l’évolution de leur quantité chez des jeunes sujets autistes. La recherche sur ce trouble psychologique est « un processus à plusieurs étapes », souligne David Amaral, autre membre du groupe d’étude, qui ajoute : « Au moins, nous en avons franchi une de plus ».

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.