L'activité cérébrale magnétoencéphalographique (MEG) au cours d'une tâche de flexibilité mentale suggère une neurobiologie partagée chez les enfants avec des troubles du neurodéveloppementaux

Aperçu: G.M.

CONTEXTE:

Les enfants avec des troubles neurodéveloppementaux (TND) présentent un phénotype commun impliquant des dysfonctionnements excécutifs, notamment des altérations de la flexibilité mentale (FM). Il est intéressant de savoir si ce phénotype découle d’une neurobiologie partagée.

METHODES:

Pour étudier cette possibilité, nous avons utilisé la neuroimagerie magnétoencéphalographique (MEG) pour comparer l'activité cérébrale chez les enfants (n = 88; 8-15 ans) avec un diagnostic de "trouble du spectre de l'autisme" (TSA), de trouble de déficit d'attention avec hyperactivité (TDAH) et de trouble obsessionnel-compulsif (TOC). ), alors qu’ils accomplissaient une tâche de changement de tâches/ flexibilité mentale (Note de trad fonction exécutive qui implique la capacité de déplacer inconsciemment l'attention d'une tâche à l'autre. En revanche, le changement cognitif implique un changement conscient de l'attention).

RÉSULTATS:

Les résultats de la neuro-imagerie ont révélé un profil d'activation pariétal similaire à travers le TND, des groupes suggérant un lien avec leur phénotype partagé. Les différences d'activité frontale ont différencié les trois groupes cliniques. Les analyses du comportement cérébral ont montré un lien avec les comportements répétitifs suggérant un dysfonctionnement commun de la boucle associative du système corticostriatal.

CONCLUSION:

Notre étude soutient la notion selon laquelle les TND peuvent exister dans un continuum phénotypique / biologique complexe. Tous les groupes TND ont présenté un profil d'activité pariétal soutenu suggérant qu'ils partagent une forte dépendance des cortex pariétaux postérieurs pour mener à bien la tâche de flexibilité mentale; Les études futures pourraient expliquer si cela est dû à un retard de développement du cerveau ou à un fonctionnement compensatoire. Les différences d’activité frontale peuvent jouer un rôle dans la différenciation des TND . Le groupe TOC a montré une activité préfrontale soutenue pouvant refléter l'hyperfrontalité. Le groupe TSA a présenté une activation frontale réduite évoquant un dysfonctionnement frontal et le groupe TDAH a présenté une hypoactivité étendue incluant des régions frontales et pariétales. Les analyses comportementales cérébrales ont montré une corrélation significative avec les comportements répétitifs pouvant refléter un dysfonctionnement de la boucle associative du système corticostriatal, lié à des comportements inflexibles. 

J Neurodev Disord. 2019 Aug 19;11(1):19. doi: 10.1186/s11689-019-9280-2.

Magnetoencephalographic (MEG) brain activity during a mental flexibility task suggests some shared neurobiology in children with neurodevelopmental disorders

Mogadam A^1,2, Keller AE^2,3, Arnold PD^4,5, Schachar R^2,6, Lerch JP^2,7,8, Anagnostou E^1,2,9, Pang EW^10,11,12.

Author information

1

Institute of Medical Science, Faculty of Medicine, University of Toronto, Toronto, Canada.

2

Neurosciences and Mental Health, SickKids Research Institute, Toronto, Canada.

3

Division of Neurology, Hospital for Sick Children, 555 University Avenue, Toronto, M5G 1X8, Canada.

4

Mathison Centre for Mental Health Research and Education, University of Calgary, Calgary, Canada.

5

Genetics and Genome Biology, SickKids Research Institute, Toronto, Canada.

6

Department of Psychiatry, Faculty of Medicine, University of Toronto, Toronto, Canada.

7

Mouse Imaging Centre, Hospital for Sick Children, Toronto, Canada.

8

Department of Medical Biophysics, Faculty of Medicine, University of Toronto, Toronto, Canada.

9

Holland Bloorview Kids Rehabilitation Hospital, Toronto, Canada.

10

Institute of Medical Science, Faculty of Medicine, University of Toronto, Toronto, Canada. elizabeth.pang@sickkids.ca.

11

Neurosciences and Mental Health, SickKids Research Institute, Toronto, Canada. elizabeth.pang@sickkids.ca.

12

Division of Neurology, Hospital for Sick Children, 555 University Avenue, Toronto, M5G 1X8, Canada. elizabeth.pang@sickkids.ca.

Abstract

BACKGROUND:

Children with neurodevelopmental disorders (NDDs) exhibit a shared phenotype that involves executive dysfunctions including impairments in mental flexibility (MF). It is of interest to understand if this phenotype stems from some shared neurobiology.

METHODS:

To investigate this possibility, we used magnetoencephalography (MEG) neuroimaging to compare brain activity in children (n = 88; 8-15 years) with autism spectrum disorders (ASD), attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) and obsessive-compulsive disorder (OCD), as they completed a set-shifting/mental flexibility task.

RESULTS:

Neuroimaging results revealed a similar parietal activation profile across the NDD, groups suggesting a link to their shared phenotype. Differences in frontal activity differentiated the three clinical groups. Brain-behaviour analyses showed a link with repetitive behaviours suggesting shared dysfunction in the associative loop of the corticostriatal system.

CONCLUSION:

Our study supports the notion that NDDs may exist along a complex phenotypic/biological continuum. All NDD groups showed a sustained parietal activity profile suggesting that they share a strong reliance on the posterior parietal cortices to complete the mental flexibility task; future studies could elucidate whether this is due to delayed brain development or compensatory functioning. The differences in frontal activity may play a role in differentiating the NDDs. The OCD group showed sustained prefrontal activity that may be reflective of hyperfrontality. The ASD group showed reduced frontal activation suggestive of frontal dysfunction and the ADHD group showed an extensive hypoactivity that included frontal and parietal regions. Brain-behaviour analyses showed a significant correlation with repetitive behaviours which may reflect dysfunction in the associative loop of the corticostriatal system, linked to inflexible behaviours.

PMID:31426750

DOI:10.1186/s11689-019-9280-2

Analyser l'hétérogénéité des perturbations métaboliques du cerveau dans le '"trouble du spectre de l'autisme"

Aperçu: G.M.

CONTEXTE:

Malgré la prévalence croissante des troubles du spectre de l'autisme (TSA), ses bases cérébrales restent incertaines. Des taux anormaux de composés N-acétyle, de glutamate + glutamine, de créatine + phosphocréatine ou de composés de choline mesurés par spectroscopie à résonance magnétique proton suggèrent que la densité neuronale ou gliale, le métabolisme énergétique mitochondrial et / ou l’inflammation contribuent à la neuropathologie des TSA. La distribution neuroanatomique de ces métabolites pourrait aider à évaluer les théories principales du TSA. Cependant, la plupart des études antérieures de spectroscopie par résonance magnétique avaient de petits échantillons (tous <60, la plupart <20), n’interrogeaient qu’une petite fraction du cerveau et évitaient d’évaluer les effets de l’âge, du sexe et du QI.

METHODES:

Nous avons acquis la spectroscopie par résonance magnétique presque complète du cerveau de composés N-acétyle, glutamate + glutamine, créatine + phosphocréatine et choline chez 78 enfants et adultes avec un TSA et 96 enfants et adultes au développement typique, en évaluant de manière rigoureuse les effets du diagnostic et de la gravité métabolites, modérés par l'âge, le sexe et le QI.

RÉSULTATS:

Les effets des TSA et leur gravité incluaient une réduction des taux de multiples métabolites dans la substance blanche et le cortex périsylvien et des taux élevés dans le cingulaire postérieur, conformes aux théories de la substance blanche et du socio-cerveau du TSA. Au niveau local, des diminutions plus lentes et plus rapides des métabolites avec l’âge ont été observées entre TSA et TD. Les différences de métabolites entre les hommes et les femmes étaient considérablement plus faibles chez les TSA que les enfants et les adultes au développement typique. Des diminutions des métabolites avec diminution du QI spécifiques au TSA sont survenues dans plusieurs régions du cerveau.

CONCLUSIONS:

Les résultats corroborent la densité neuronale ou gliale anormale multifocale, l'énergétique mitochondriale ou la neuroinflammation chez les TSA, ainsi que les effets modérateurs extrêmement atypiques et généralisés de l'âge, du sexe et du QI. 

Ces résultats aident à analyser la signature neurométabolique des TSA par hétérogénéité phénotypique.

Biol Psychiatry. 2019 Jun 21. pii: S0006-3223(19)31449-0. doi: 10.1016/j.biopsych.2019.06.010.

Parsing the Heterogeneity of Brain Metabolic Disturbances in Autism Spectrum Disorder

O'Neill J¹, Bansal R², Goh S³, Rodie M⁴, Sawardekar S², Peterson BS⁵.

Author information

1

Division of Child and Adolescent Psychiatry, Jane and Terry Semel Institute for Neuroscience, University of California, Los Angeles, California. Electronic address: joneill@mednet.ucla.edu.

2

Institute for the Developing Mind, the Saban Research Institute, Children's Hospital Los Angeles, Los Angeles, California; Department of Pediatrics, Keck School of Medicine, University of Southern California, Los Angeles, California.

3

Division of Child Neurology, Rady Children's Hospital, University of California, San Diego, San Diego, California.

4

School of Medicine, Dentistry and Nursing, University of Glasgow, Glasgow, United Kingdom.

5

Institute for the Developing Mind, the Saban Research Institute, Children's Hospital Los Angeles, Los Angeles, California; Department of Pediatrics, Keck School of Medicine, University of Southern California, Los Angeles, California; Department of Psychiatry, Keck School of Medicine, University of Southern California, Los Angeles, California. Electronic address: bpeterson@chla.usc.edu.

Abstract

BACKGROUND:

Despite rising prevalence of autism spectrum disorder (ASD), its brain bases remain uncertain. Abnormal levels of N-acetyl compounds, glutamate+glutamine, creatine+phosphocreatine, or choline compounds measured by proton magnetic resonance spectroscopy suggest that neuron or glial density, mitochondrial energetic metabolism, and/or inflammation contribute to ASD neuropathology. The neuroanatomic distribution of these metabolites could help evaluate leading theories of ASD. However, most prior magnetic resonance spectroscopy studies had small samples (all <60, most <20), interrogated only a small fraction of the brain, and avoided assessing effects of age, sex, and IQ.

METHODS:

We acquired near-whole-brain magnetic resonance spectroscopy of N-acetyl compounds, glutamate+glutamine, creatine+phosphocreatine, and choline compounds in 78 children and adults with ASD and 96 typically developing children and adults, rigorously evaluating effects of diagnosis and severity on metabolites, as moderated by age, sex, and IQ.

RESULTS:

Effects of ASD and its severity included reduced levels of multiple metabolites in white matter and the perisylvian cortex and elevated levels in the posterior cingulate, consistent with white matter and social-brain theories of ASD. Regionally, both slower and faster decreases of metabolites with age were observed in ASD versus TD. Male-female metabolite differences were widely smaller in ASD than typically developing children and adults. ASD-specific decreases in metabolites with decreasing IQ occurred in several brain areas.

CONCLUSIONS:

Results support multifocal abnormal neuron or glial density, mitochondrial energetics, or neuroinflammation in ASD, alongside widespread starkly atypical moderating effects of age, sex, and IQ. These findings help parse the neurometabolic signature for ASD by phenotypic heterogeneity.

Copyright © 2019 Society of Biological Psychiatry. Published by Elsevier Inc. All rights reserved.

KEYWORDS:

Age; Autism; Intelligence; Magnetic resonance spectroscopy; Sex; Symptom domains

PMID:31427037

DOI:10.1016/j.biopsych.2019.06.010

PTEN dans les troubles de l’autisme et du neurodéveloppement

Aperçu: G.M.

Le gène PTEN pour 'homologue de la phosphatase et de la tensine est un suppresseur de tumeur classique qui s'oppose à la signalisation de phosphatidylinositol 3-phosphate kinase (PI3K) / AKT. Bien qu'il existe une forte association de mutations germinales de PTEN avec des syndromes de cancer, elles ont également été décrites chez un sous-groupe de patients avec un diagnostic de "trouble du spectre de l'autisme" atteints de macrocéphalie et caractérisés par des troubles des interactions sociales et de la communication, des comportements répétitifs et, parfois, de l'épilepsie. Pour étudier le rôle de PTEN au cours du développement neurologique et son implication pour l'autisme, plusieurs modèles de souris conditionnelles de Pten knockout ont été générés. 

Ces modèles sont des outils précieux pour comprendre les rôles spatio-temporels de PTEN au cours du développement neurologique.  

Dans cette revue, nous soulignerons les résultats anatomiques et phénotypiques d'études animales et les relierons aux découvertes cellulaires et moléculaires.

Cold Spring Harb Perspect Med. 2019 Aug 19. pii: a036780. doi: 10.1101/cshperspect.a036780.

PTEN in Autism and Neurodevelopmental Disorders

Rademacher S¹, Eickholt BJ¹.

Author information

1

Institute of Biochemistry, Charité - Universitätsmedizin Berlin, 10117 Berlin, Germany.

Abstract

Phosphatase and tensin homolog (PTEN) is a classical tumor suppressor that antagonizes phosphatidylinositol 3-phosphate kinase (PI3K)/AKT signaling. Although there is a strong association of PTEN germline mutations with cancer syndromes, they have also been described in a subset of patients with autism spectrum disorders with macrocephaly characterized by impairments in social interactions and communication, repetitive behavior and, occasionally, epilepsy. To investigate PTEN's role during neurodevelopment and its implication for autism, several conditional Pten knockout mouse models have been generated. These models are valuable tools to understand PTEN's spatiotemporal roles during neurodevelopment. In this review, we will highlight the anatomical and phenotypic results from animal studies and link them to cellular and molecular findings.

Copyright © 2019 Cold Spring Harbor Laboratory Press; all rights reserved.

PMID:31427284

DOI:10.1101/cshperspect.a036780

Les interneurones inhibiteurs médient les comportements associés à l'autisme via 4E-BP2

Aperçu: G.M.

Le contrôle translationnel joue un rôle clé dans la régulation de l'activité et du comportement neuronaux. La suppression du répresseur traductionnel 4E-BP2 chez la souris modifie les fonctions synaptiques excitatrices et inhibitrices, engendrant des comportements similaires à ceux de l'autisme. La contribution du contrôle de la translation dépendant de 4E-BP2 dans les neurones excitateurs et inhibiteurs et les cellules astrocytaires à ces comportements reste inconnue. 

Pour étudier cela, nous avons généré des souris knock-out conditionnelles 4E-BP2 spécifiques à un type de cellule et les avons testées pour les caractéristiques saillantes de l'autisme, y compris les comportements stéréotypés répétitifs (auto-toilettage et enfouissement du marbre), la sociabilité (interaction sociale et interaction sociale directe à 3 chambres tests) et la communication (vocalisations ultrasoniques chez les chiots). 

Nous avons constaté que la suppression de 4E-BP2 dans les neurones inhibiteurs GABAergiques, définis par Gad2, entraînait des altérations de l'interaction sociale et de la communication vocale. En revanche, la suppression de 4E-BP2 dans les neurones excitateurs glutamatergiques du cerveau antérieur, définis par Camk2a, ou dans les astrocytes, définis par Gfap, n'a pas provoqué d'anomalies comportementales de type autistique. 

Pris ensemble, nous fournissons la preuve du rôle spécifique de 4E-BP2 dans les cellules inhibitrices dans la génération de comportements liés à l'autisme.

Proc Natl Acad Sci U S A. 2019 Aug 19. pii: 201908126. doi: 10.1073/pnas.1908126116.

Inhibitory interneurons mediate autism-associated behaviors via 4E-BP2

Wiebe S^1,2, Nagpal A^1,2,3, Truong VT^1,2, Park J^1,2, Skalecka A^1,2, He AJ^1,2, Gamache K⁴, Khoutorsky A^5,6, Gantois I^1,2, Sonenberg N^7,2.

Author information

1

Department of Biochemistry, McGill University, Montreal, QC H3G 1Y6, Canada.

2

Goodman Cancer Research Centre, McGill University, Montreal, QC H3A 1A3, Canada.

3

Integrated Program in Neuroscience, Montreal Neurological Institute, McGill University, Montreal, QC H3A 2B4, Canada.

4

Department of Psychology, McGill University, Montreal, QC H3A 1B1, Canada.

5

Department of Anesthesia, McGill University, Montreal, QC H4A 3J1, Canada.

6

Alan Edwards Centre for Research on Pain, McGill University, Montreal, QC H3A 0G1, Canada.

7

Department of Biochemistry, McGill University, Montreal, QC H3G 1Y6, Canada; nahum.sonenberg@mcgill.ca.

Abstract

Translational control plays a key role in regulation of neuronal activity and behavior. Deletion of the translational repressor 4E-BP2 in mice alters excitatory and inhibitory synaptic functions, engendering autistic-like behaviors. The contribution of 4E-BP2-dependent translational control in excitatory and inhibitory neurons and astrocytic cells to these behaviors remains unknown. To investigate this, we generated cell-type-specific conditional 4E-BP2 knockout mice and tested them for the salient features of autism, including repetitive stereotyped behaviors (self-grooming and marble burying), sociability (3-chamber social and direct social interaction tests), and communication (ultrasonic vocalizations in pups). We found that deletion of 4E-BP2 in GABAergic inhibitory neurons, defined by Gad2, resulted in impairments in social interaction and vocal communication. In contrast, deletion of 4E-BP2 in forebrain glutamatergic excitatory neurons, defined by Camk2a, or in astrocytes, defined by Gfap, failed to cause autistic-like behavioral abnormalities. Taken together, we provide evidence for an inhibitory-cell-specific role of 4E-BP2 in engendering autism-related behaviors.

PMID:31427534

DOI:10.1073/pnas.1908126116

Facilitation multisensorielle réduite chez les adolescents et les adultes sur le spectre de l'autisme

Aperçu: G.M.

On rapporte que les personnes autistes intègrent les informations des canaux visuel et auditif d'une manière idiosyncratique. L’intégration multisensorielle (IMS) de stimuli simples non sociaux (flash et bips) a été évaluée chez des adolescents et des adultes autistes (n = 20) et non autistes (n = 19) en utilisant un paradigme de temps de réaction (TR) utilisant des stimuli audios, visuels et audiovisuels. 

Pour chaque participant, l'analyse race model compare les TR de la condition audiovisuelle à une valeur liée calculée à partir des TR unimodaux qui reflète l'effet de la redondance. Si les TR audiovisuels réels sont nettement plus rapides que cette limite, le rade model est violé, ce qui indique une preuve d'IMS. 

Nos résultats montrent que la violation du race model s’est produite uniquement pour le groupe au développement typique (DT). Alors que le groupe DT montre des signes d'IMS , le groupe autisme ne le fait pas. 

Ces résultats suggèrent que l'intégration multisensorielle d'informations simples, dépourvues de contenu social ou de complexité, est altérée dans l'autisme. Les personnes autistes peuvent ne pas bénéficier de l'avantage procuré par la stimulation multisensorielle dans la même mesure que les personnes DT . 

Une MSI modifiée pour des informations simples et non sociales peut avoir des effets en cascade sur des processus de perception plus complexes liés au langage et au comportement dans l'autisme.

Sci Rep. 2019 Aug 19;9(1):11965. doi: 10.1038/s41598-019-48413-9.

Reduced multisensory facilitation in adolescents and adults on the Autism Spectrum

Ostrolenk A^1,2, Bao VA^1,3, Mottron L², Collignon O^4,5, Bertone A^6,7,8.

Author information

1

Perceptual Neuroscience Lab for Autism and Development (PNLab), McGill University, Montreal, Canada.

2

University of Montreal Center of Excellence for Pervasive Developmental Disorders (CETEDUM), CIUSSS du Nord-de-l'Île de Montréal, Montreal, Canada.

3

School/Applied Child Psychology, Department of Education and Counselling Psychology, McGill University, Montreal, Canada.

4

Centre for Mind/Brain Science (CIMeC), University of Trento, Trento, Italy.

5

Institut de recherche en Psychologie (IPSY) et en Neuroscience (IoNS), Université de Louvain-la-Neuve, Ottignies-Louvain-la-Neuve, Belgium.

6

Perceptual Neuroscience Lab for Autism and Development (PNLab), McGill University, Montreal, Canada. armando.bertone@mcgill.ca.

7

School/Applied Child Psychology, Department of Education and Counselling Psychology, McGill University, Montreal, Canada. armando.bertone@mcgill.ca.

8

University of Montreal Center of Excellence for Pervasive Developmental Disorders (CETEDUM), CIUSSS du Nord-de-l'Île de Montréal, Montreal, Canada. armando.bertone@mcgill.ca.

Abstract

Individuals with autism are reported to integrate information from visual and auditory channels in an idiosyncratic way. Multisensory integration (MSI) of simple, non-social stimuli (i.e., flashes and beeps) was evaluated in adolescents and adults with (n = 20) and without autism (n = 19) using a reaction time (RT) paradigm using audio, visual, and audiovisual stimuli. For each participant, the race model analysis compares the RTs on the audiovisual condition to a bound value computed from the unimodal RTs that reflects the effect of redundancy. If the actual audiovisual RTs are significantly faster than this bound, the race model is violated, indicating evidence of MSI. Our results show that the race model violation occurred only for the typically-developing (TD) group. While the TD group shows evidence of MSI, the autism group does not. These results suggest that multisensory integration of simple information, void of social content or complexity, is altered in autism. Individuals with autism may not benefit from the advantage conferred by multisensory stimulation to the same extent as TD individuals. Altered MSI for simple, non-social information may have cascading effects on more complex perceptual processes related to language and behaviour in autism.

PMID:31427634

DOI:10.1038/s41598-019-48413-9

Connectivité fonctionnelle altérée chez les enfants avec un diagnostic de "trouble du spectre de l'autisme" et "faible niveau" de fonctionnement

Aperçu: G.M.

Des études de neuroimagerie ont montré que les "troubles du spectre de l'autisme" (TSA) pouvaient être associés à des anomalies des structures et des fonctions cérébrales au repos ainsi que pendant des tâches cognitives. Cependant, on ne sait pas  si la connectivité fonctionnelle (CF) de tous les réseaux neuronaux du cerveau est également modifiée chez ces sujets. 

Dans cette étude, nous avons acquis des scanners d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle de 93 enfants avec un diagnostic de TSA et de 79 sujets sans TSA appariés. Une analyse des composants indépendants du groupe a été effectuée pour tous les participants afin d'estimer la CF. Des tests t à un échantillon ont ensuite été effectués pour obtenir les réseaux de chaque groupe. Les différences de groupe dans les différents réseaux cérébraux ont été testées à l'aide de tests t à deux échantillons. Enfin, les relations entre une CF anormale et des variables cliniques ont été étudiées avec l'analyse de corrélation de Pearson. 

Les résultats des tests t à un échantillon ont révélé neuf réseaux avec des configurations spatiales similaires dans ces deux groupes. Comparés aux témoins, les enfants avec un diagnostic de TSA ont montré une connectivité accrue dans le gyrus frontal supérieur droit dorsolatéral et le gyrus frontal moyen gauche (MFG) dans le réseau de pôles occipitaux. 

Les enfants avec diagnostic de TSA ont également présenté une diminution de la connectivité dans le gyrus droit gauche, le gyrus occipital moyen gauche, le gyrus droit angulaire, le MFG droit et le gyrus frontal inférieur droit (GFI), la partie orbitale du réseau visuel latéral (RVL), le GIF gauche, le GIFA gauche, le précuneus droit et le gyrus angulaire droit dans le réseau frontopariétal gauche (cognition). 

En outre, les valeurs moyennes de FC dans le RVL ont montré des corrélations positives significatives avec le score total de l'échelle d'évaluation de l'autisme chez l'enfant. 

Nos résultats indiquent que la CF anormale est très répandue dans certains réseaux chez les enfants avec un diagnostic de TSA. Ce FC anormal peut constituer un biomarqueur de TSA. Nos résultats constituent une contribution importante à l'étude des mécanismes neuropathophysiologiques chez les enfants avec un diagnostic de TSA.

Front Neurosci. 2019 Aug 2;13:806. doi: 10.3389/fnins.2019.00806. eCollection 2019.

Altered Functional Connectivity in Children With Low-Function Autism Spectrum Disorders

Xu S^1,2,3, Li M², Yang C⁴, Fang X⁵, Ye M⁵, Wei L⁶, Liu J⁶, Li B⁶, Gan Y³, Yang B⁵, Huang W⁵, Li P³, Meng X³, Wu Y^1,2, Jiang G^1,2.

Author information

1

The Second School of Clinical Medicine, Southern Medical University, Guangzhou, China.

2

Department of Medical Imaging, Guangdong Second Provincial General Hospital, Guangzhou, China.

3

Department of Radiology, Shenzhen Children's Hospital, Shenzhen, China.

4

Department of Hematology and Oncology, Shenzhen Children's Hospital, Shenzhen, China.

5

Department of Children Healthcare, Shenzhen Children's Hospital, Shenzhen, China.

6

Network Center, Air Force Medical University, Xi'an, China.

Abstract

Neuroimaging studies have shown that autism spectrum disorders (ASDs) may be associated with abnormalities in brain structures and functions at rest as well as during cognitive tasks. However, it remains unclear if functional connectivity (FC) of all brain neural networks is also changed in these subjects. In this study, we acquired functional magnetic resonance imaging scans from 93 children with ASD and 79 matched healthy subjects. Group independent component analysis was executed for all of the participants to estimate FC. One-sample t-tests were then performed to obtain the networks for each group. Group differences in the different brain networks were tested using two-sample t-tests. Finally, relationships between abnormal FC and clinical variables were investigated with Pearson's correlation analysis. The results from one-sample t-tests revealed nine networks with similar spatial patterns in these two groups. When compared with the controls, children with ASD showed increased connectivity in the right dorsolateral superior frontal gyrus and left middle frontal gyrus (MFG) within the occipital pole network. Children with ASD also showed decreased connectivity in the left gyrus rectus, left middle occipital gyrus, right angular gyrus, right MFG and right inferior frontal gyrus (IFG), orbital part within the lateral visual network (LVN), the left IFG, right precuneus, and right angular gyrus within the left frontoparietal (cognition) network. Furthermore, the mean FC values within the LVN showed significant positive correlations with total score of the Childhood Autism Rating Scale. Our findings indicate that abnormal FC extensively exists within some networks in children with ASD. This abnormal FC may constitute a biomarker of ASD. Our results are an important contribution to the study of neuropathophysiological mechanisms in children with ASD.

KEYWORDS:

Pearson’s correlation analysis; autism spectrum disorders; functional connectivity; independent component analysis; spatial patterns

PMID:31427923

PMCID:PMC6688725

DOI:10.3389/fnins.2019.00806

Examen des biomarqueurs potentiels dans les troubles du spectre de l'autisme

Aperçu: G.M.

Contexte:

L'identification et le traitement précoces des personnes avec un diagnostic de "trouble du spectre de l'autisme" (dTSA) améliorent les résultats, mais les preuves spécifiques nécessaires pour individualiser les recommandations de traitement font défaut. Les biomarqueurs qui pourraient être mesurés en routine dans le cadre clinique pourraient potentiellement transformer les soins cliniques pour les patients avec un dTSA. Ce projet pilote a utilisé une collecte de données de biomarqueurs lors de visites cliniques régulières de spécialistes de l’autisme et a exploré la relation entre les biomarqueurs et les symptômes cliniques du TSA.

Méthodes:

Quatre-vingt-trois enfants avec un dTSA et âgés de 5 à 10 ans ont achevé une étude de faisabilité multi-site intégrant la collecte de données biochimiques (sérotonine dans le sang, excrétion de sulfate de mélatonine dans l'urine) et cliniques (tour de tête, examen de dysmorphologie, indice de Manning, fonction cognitive et comportementale) ) biomarqueurs lors de visites de routine à la clinique des TSA. Les parents ont participé à une enquête démographique et à l'Aberrant Behavior Checklist-Community. La fonction cognitive a été déterminée par la revue des enregistrements. L'analyse des données a utilisé des tests à deux échantillons de Wilcoxon et des corrélations de Spearman.

Résultats:

Les participants étaient 82% d'hommes, 63% de Blancs, 19% d'Hispaniques, avec un large éventail de fonctions. Les moyennes du groupe signale l'hypersérotonémie. Dans une seule analyse de régression tenant compte du revenu racial et médian du ménage, un revenu plus élevé était associé à des taux plus élevés d'excrétion de sérotonine dans le sang et de sulfate de mélatonine dans les urines (p = 0,004 et p = 0,04, respectivement). La mélatonine présentait une corrélation négative avec l'âge (p = 0,048) et des problèmes neurologiques rapportés (p = 0,02). Le statut dysmorphique est corrélé au comportement stéréotypé rapporté le plus élevé (p = 0,02) et à la parole inappropriée (p = 0,04).

Conclusion:

Ce projet de preuve a utilisé une collection de plusieurs biomarqueurs, a permis d'examiner les associations entre les mesures biochimiques et cliniques et d'identifier plusieurs résultats suggérant une direction pour des études futures. Ce modèle de recherche clinique est prometteur pour la recherche intégrative sur les biomarqueurs chez les personnes avec des troubles neurodéveloppementaux complexes et hétérogènes tels que les TSA.

Front Integr Neurosci. 2019 Aug 2;13:31. doi: 10.3389/fnint.2019.00031. eCollection 2019.

Investigating Potential Biomarkers in Autism Spectrum Disorder

Bridgemohan C^1,2, Cochran DM^3,4, Howe YJ^2,5, Pawlowski K¹, Zimmerman AW^3,4, Anderson GM⁶, Choueiri R^3,4, Sices L^7,8, Miller KJ^9,10, Ultmann M^9,10, Helt J⁵, Forbes PW¹, Farfel L^7,9,11, Brewster SJ¹, Frazier JA^3,4,12, Neumeyer AM^2,5.

Author information

1

Boston Children's Hospital, Boston, MA, United States.

2

Harvard Medical School, Boston, MA, United States.

3

University of Massachusetts Memorial Medical Center, Worcester, MA, United States.

4

University of Massachusetts Medical School, Worcester, MA, United States.

5

Lurie Center for Autism, Massachusetts General Hospital for Children, Lexington, MA, United States.

6

Child Study Center, Yale University School of Medicine, New Haven, CT, United States.

7

Boston University Medical Center, Boston, MA, United States.

8

Boston University School of Medicine, Boston, MA, United States.

9

Center for Children with Special Needs, Floating Children's Hospital at Tufts Medical Center, Boston, MA, United States.

10

Tufts University School of Medicine, Boston, MA, United States.

11

Autism Consortium at Harvard Medical School, Boston, MA, United States.

12

Eunice Kennedy Shriver Center, University of Massachusetts Medical School, Worcester, MA, United States.

Abstract

Background:

Early identification and treatment of individuals with autism spectrum disorder (ASD) improves outcomes, but specific evidence needed to individualize treatment recommendations is lacking. Biomarkers that could be routinely measured within the clinical setting could potentially transform clinical care for patients with ASD. This demonstration project employed collection of biomarker data during regular autism specialty clinical visits and explored the relationship of biomarkers with clinical ASD symptoms.

Methods:

Eighty-three children with ASD, aged 5-10 years, completed a multi-site feasibility study integrating the collection of biochemical (blood serotonin, urine melatonin sulfate excretion) and clinical (head circumference, dysmorphology exam, digit ratio, cognitive and behavioral function) biomarkers during routine ASD clinic visits. Parents completed a demographic survey and the Aberrant Behavior Checklist-Community. Cognitive function was determined by record review. Data analysis utilized Wilcoxon two-sample tests and Spearman correlations.

Results:

Participants were 82% male, 63% White, 19% Hispanic, with a broad range of functioning. Group means indicated hyperserotonemia. In a single regression analysis adjusting for race and median household income, higher income was associated with higher levels of blood serotonin and urine melatonin sulfate excretion levels (p = 0.004 and p = 0.04, respectively). Melatonin correlated negatively with age (p = 0.048) and reported neurologic problems (p = 0.02). Dysmorphic status correlated with higher reported stereotyped behavior (p = 0.02) and inappropriate speech (p = 0.04).

Conclusion:

This demonstration project employed collection of multiple biomarkers, allowed for examination of associations between biochemical and clinical measures, and identified several findings that suggest direction for future studies. This clinical research model has promise for integrative biomarker research in individuals with complex, heterogeneous neurodevelopmental disorders such as ASD.

PMID:31427932

PMCID:PMC6687766

DOI:10.3389/fnint.2019.00031

Validation de la liste de contrôle quantitative sur l'autisme chez les tout-petits dans un échantillon clinique italien de jeunes enfants autistes et d'autres troubles du développement

Aperçu: G.M.

Contexte: 

La liste de contrôle quantitative pour l'autisme chez les tout-petits (Q-CHAT) est un questionnaire de dépistage destiné aux parents pour la détection des caractéristiques autistiques à seuil et sous-seuil chez les tout-petits. Le Q-CHAT est une mesure dimensionnelle normalement distribuée dans l'échantillon de la population générale et permet de différencier un groupe d'enfants présentant un diagnostic d'autisme et des tout-petits non sélectionnés. 

Objectifs: 

Nous cherchons à étudier les propriétés psychométriques, la distribution des scores et la validité externe du Q-CHAT dans un échantillon clinique italien de jeunes enfants autistes par rapport aux enfants présentant un retard de développement et des enfants en développement typique. Méthode: N = 126 enfants au développement typique (DT), n = 139 enfants autistes et n = 50 enfants présentant un retard de développement (RD) ont passés le Q-CHAT. Des mesures standardisées des fonctions cognitives, du langage et des comportements ont également été obtenues. 

Résultats: 

Les scores Q-CHAT étaient normalement distribués et démontraient une cohérence interne adéquate et de bonnes corrélations entre les scores. Le score Q-CHAT moyen dans le groupe autisme était significativement plus élevé que celui trouvé dans l'échantillon DD et les enfants TD. Aucune différence sur le score Q-CHAT moyen entre les enfants RD et les enfants TD n'a été trouvée. La précision du Q-CHAT à faire la distinction entre l'autisme et le TD était très bonne. Deux seuils différents (27 et 31, respectivement) maximisaient respectivement la sensibilité et la spécificité pour l'autisme par rapport à TD et à RD. Enfin, les scores Q-CHAT les plus élevés étaient en corrélation avec des compétences linguistiques et de communication sociale faibles. 

Conclusions: 

Dans les contextes cliniques, le Q-CHAT a démontré de bonnes propriétés psychométriques et une validité externe pour discriminer les enfants atteints d'autisme non seulement des enfants ayant un développement typique, mais également des enfants ayant un retard de développement.

Front Psychiatry. 2019 Jul 17;10:488. doi: 10.3389/fpsyt.2019.00488. eCollection 2019.

Validation of the Quantitative Checklist for Autism in Toddlers in an Italian Clinical Sample of Young Children With Autism and Other Developmental Disorders

Ruta L^1,2, Chiarotti F³, Arduino GM⁴, Apicella F², Leonardi E¹, Maggio R⁵, Carrozza C¹, Chericoni N², Costanzo V², Turco N⁴, Tartarisco G¹, Gagliano A⁵, Allison C⁶, Baron Cohen S⁶, Pioggia G¹, Muratori F^2,7.

Author information

1

Institute for Biomedical Research and Innovation, National Research Council of Italy, Messina, Italy.

2

Department of Developmental Neuroscience, Stella Maris Scientific Institute, Pisa, Italy.

3

Center for Behavioral Sciences and Mental Health, National Institute of Health, Rome, Italy.

4

Centro Autismo e Sindrome di Asperger ASLCN1, Mondovì, Italy.

5

University of Messina, Messina, Italy.

6

Autism Research Centre, Department of Psychiatry, University of Cambridge, Cambridge, United Kingdom.

7

University of Pisa, Pisa, Italy.

Abstract

Background: The Quantitative Checklist for Autism in Toddlers (Q-CHAT) is parent-report screening questionnaire for detecting threshold and sub-threshold autistic features in toddlers. The Q-CHAT is a dimensional measure normally distributed in the general population sample and is able to differentiate between a group of children with a diagnosis of autism and unselected toddlers. Objectives: We aim to investigate the psychometric properties, score distribution, and external validity of the Q-CHAT in an Italian clinical sample of young children with autism versus children with developmental delay and typically developing children. Method: N = 126 typically developing children (TD), n = 139 children with autism, and n = 50 children presenting developmental delay (DD) were administered the Q-CHAT. Standardized measures of cognitive functions, language, and behaviors were also obtained. Results: The Q-CHAT scores were normally distributed and demonstrated adequate internal consistency and good item to total score correlations. The mean Q-CHAT score in the autism group was significantly higher than those found in the DD sample and TD children. No difference on the mean Q-CHAT score between DD and TD children was found. The accuracy of the Q-CHAT to discriminate between autism and TD was very good. Two different cut-points (27 and 31, respectively) maximized sensitivity and specificity for autism versus TD and DD, respectively. Finally, higher Q-CHAT scores were correlated with lower language and social communication skills. Conclusions: In clinical settings, the Q-CHAT demonstrated good psychometric properties and external validity to discriminate autism children not just from children with typical development but also from children with developmental delay.

PMID:31427993

PMCID:PMC6690232

DOI:10.3389/fpsyt.2019.00488

Validité de l'actigraphie comparée à la polysomnographie pour l'évaluation du sommeil chez les enfants avec un diagnostic de "trouble du spectre de l'autisme"

Aperçu: G.M.

L'actigraphy (ACT) est un outil d'évaluation objective non invasif pour l'étude des rythmes veille-sommeil. Il présente un intérêt particulier chez les enfants avec diagnostic de "trouble du spectre de l'autisme" (dTSA), car les troubles du sommeil sont très répandus et ont un impact significatif sur les fonctions cognitives et comportementales. La polysomnographie (PSG), norme de référence pour l'évaluation du sommeil, étant difficile à réaliser chez les enfants avec un dTSA, l'ACT est devenu un outil de choix, mais n'a pas encore été validé contre le PSG à l'aide d'une méthodologie de pointe. 

L'objectif principal de cette étude était d'évaluer, pour la première fois, la validité de l'ACT par rapport à la PSG pour la mesure du sommeil chez les enfants avec un dTSA. 

Au cours de la même nuit d'hospitalisation, la PSG et l'ACT ont été utilisés chez 26 enfants (6 filles et 20 garçons; âge moyen 5,4 ans ± 1,6) diagnostiqués avec un dTSA selon les critères du DSM-5 et des échelles de diagnostic standardisées. Les paramètres du sommeil étaient la durée totale du sommeil (TST), la latence du sommeil (SL), le réveil après le coucher (WASO) et l'efficacité du sommeil (SE). Pour comparer le PSG et l'ACT, nous avons effectué des analyses de concordance des paramètres de sommeil comprenant: le coefficient de corrélation intraclasse (ICC), les diagrammes de Bland-Altman et des tests d'équivalence. La comparaison comprenait également une analyse de l'accord époque par époque (EBE) afin de déterminer la sensibilité (capacité à détecter le sommeil) et la spécificité (capacité à détecter le réveil). 

Selon les tests d’équivalence, la différence entre les mesures ACT et PSG était cliniquement acceptable pour le TCT (<30 min, p <0,01), le SL (<15 min, p <0,001) et le SE (10%, p <0,01), mais pas pour WASO (<15 min, p = 0,13). Il y avait un bon accord entre les méthodes pour SL (ICC = 0.79) et TST (ICC = 0.85) et un accord modéré pour WASO (ICC = 0.73) et SE (ICC = 0.68). L'analyse de l'accord EBE a révélé une sensibilité élevée (0,94 ± 0,06) et une spécificité modérée (0,5 ± 0,2). Étant donné que les troubles du sommeil sont l’une des comorbidités les plus courantes dans la population de TSA et qu’ils sont très répandus, il est essentiel de valider les outils d’évaluation objectifs. À notre connaissance, notre étude est la première à valider l'ACT par rapport au PSG, en utilisant une méthodologie de pointe, chez les enfants avec un dTSA. 

Les résultats suggèrent que l’ACT est une méthode valable pour évaluer le sommeil dans cette population, avec une bonne fiabilité pour la plupart des paramètres de sommeil.

Front Psychiatry. 2019 Aug 2;10:551. doi: 10.3389/fpsyt.2019.00551. eCollection 2019.

Validity of Actigraphy Compared to Polysomnography for Sleep Assessment in Children With Autism Spectrum Disorder

Yavuz-Kodat E¹, Reynaud E¹, Geoffray MM^2,3, Limousin N⁴, Franco P⁵, Bourgin P^1,6, Schroder CM^1,6,7.

Author information

1

Centre National de la Recherche Scientifique, Université de Strasbourg, Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives, Strasbourg, France.

2

Department of Child and Adolescent Neurodevelopmental Psychiatry, Le Vinatier Hospital, Bron, France.

3

Health Services and Performance Research (HESPER), Claude Bernard University Lyon 1, Lyon, France.

4

Department of Neurology and Clinical Neurophysiology, University Hospital Bretonneau, Tours, France.

5

Lyon Neuroscience Research Center U1028/UMR 5292, Claude Bernard University Lyon 1, Lyon, France.

6

Sleep Disorders Center, International Research Center for ChronoSomnology, Strasbourg University Hospitals, Strasbourg, France.

7

Department of Child and Adolescent Psychiatry, Strasbourg University Hospitals & University of Strasbourg Medical School, Strasbourg, France.

Abstract

Actigraphy (ACT) is a non-invasive objective assessment tool for the study of sleep-wake rhythms. It is of particular interest in children with autism spectrum disorder (ASD), as sleep disorders are highly prevalent and have a significant impact on both cognitive and behavioral functions. As polysomnography (PSG), the gold standard for the assessment of sleep, is difficult to perform in children with ASD, ACT has become a tool of choice but has not yet been validated against PSG using state-of-the-art methodology. The main objective of this study was to assess, for the first time, the validity of ACT compared to PSG for the measurement of sleep in children with ASD. During the same night of hospitalization, PSG and ACT were conducted in 26 children (6 girls and 20 boys; mean age 5.4 years ± 1.6) diagnosed with ASD according to DSM-5 criteria and standardized diagnostic scales. Sleep parameters were total sleep time (TST), sleep latency (SL), wake after sleep onset (WASO), and sleep efficiency (SE). To compare PSG and ACT, we conducted sleep parameter agreement analyses including: intraclass correlation coefficient (ICC), Bland-Altman plots, and equivalence tests. The comparison also included an epoch-by-epoch (EBE) agreement analysis to determine sensitivity (ability to detect sleep) and specificity (ability to detect wake). According to equivalence tests, the difference between ACT and PSG measures was clinically acceptable for TST (<30 min, p < 0.01), SL (<15 min, p < 0.001), and SE (10%, p < 0.01), but not for WASO (<15 min, p = 0.13). There was a good agreement between methods for SL (ICC = 0.79) and TST (ICC = 0.85) and a moderate agreement for WASO (ICC = 0.73) and SE (ICC = 0.68). The EBE agreement analysis revealed a high sensitivity (0.94 ± 0.06) and moderate specificity (0.5 ± 0.2). Since sleep disorders are one of the most common comorbidities within the ASD population and are highly prevalent, it is essential to validate objective tools of assessment. To our knowledge, our study is the first to validate ACT compared to PSG, using a state-of-the-art methodology, in children with ASD. The results suggest ACT to be a valid method to evaluate sleep within this population, with a good reliability for most sleep parameters.

PMID:31428003

PMCID:PMC6688709

DOI:10.3389/fpsyt.2019.00551