Les anomalies des saccades du mouvement oculaire dans le trouble du spectre autistique indiquent des dysfonctionnements dans le cervelet et le tronc cérébral

Traduction: G.M.

 

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Mol Autism. 2014 Sep 16;5(1):47. doi: 10.1186/2040-2392-5-47. eCollection 2014.

Saccadic eye movement abnormalities in autism spectrum disorder indicate dysfunctions in cerebellum and brainstem

Schmitt LM¹, Cook EH², Sweeney JA³, Mosconi MW⁴.

Author information

• ¹Center for Autism and Developmental Disabilities, University of Texas Southwestern, 5323 Harry Hines Blvd, Dallas, TX 75390-9086 USA.
• ²Department of Psychiatry, University of Illinois at Chicago, 1747 W. Roosevelt Rd (MC 747), Chicago, IL 60608 USA.
• ³Center for Autism and Developmental Disabilities, University of Texas Southwestern, 5323 Harry Hines Blvd, Dallas, TX 75390-9086 USA ; Centre for Autism Spectrum Disorders, Bond University, Gold Coast, QLD 4229 Australia.
• ⁴Center for Autism and Developmental Disabilities, University of Texas Southwestern, 5323 Harry Hines Blvd, Dallas, TX 75390-9086 USA ; Departments of Psychiatry and Pediatrics, University of Texas Southwestern Medical Center, 5323 Harry Hines Blvd, Dallas, TX 75390-9086 USA.

Abstract

BACKGROUND:

Individuals with autism spectrum disorder (ASD) show atypical scan paths during social interaction and when viewing faces, and recent evidence suggests that they also show abnormal saccadic eye movement dynamics and accuracy when viewing less complex and non-social stimuli. Eye movements are a uniquely promising target for studies of ASD as their spatial and temporal characteristics can be measured precisely and the brain circuits supporting them are well-defined. Control of saccade metrics is supported by discrete circuits within the cerebellum and brainstem - two brain regions implicated in magnetic resonance (MR) morphometry and histopathological studies of ASD. The functional integrity of these distinct brain systems can be examined by evaluating different parameters of visually-guided saccades.
Les personnes avec des troubles du spectre autistique (TSA) montrent trajets d'analyse atypiques durant l'interaction sociale et lors de la visualisation des visages, et des données récentes suggèrent qu'ils montrent également une précision et des dynamiques de mouvement de saccades oculaires anormales lors de la visualisation de stimuli moins complexes et non sociaux. Les mouvements oculaires sont une cible unique prometteuse pour les études du TSA puisque leurs caractéristiques spatiales et temporelles peuvent être mesurées avec précision et les circuits du cerveau qui les soutiennent sont bien définis. Le contrôle des mesures des saccades est soutenu par des circuits discrets dans le cervelet et le tronc cérébral - deux régions du cerveau impliquées dans la morphométrie par résonance magnétique (MR) et les études histopathologiques du TSA. L'intégrité fonctionnelle de ces systèmes cérébraux distincts peut être examinée en évaluant différents paramètres de saccades guidées visuellement .

METHODS:

A total of 65 participants with ASD and 43 healthy controls, matched on age (between 6 and 44-years-old), gender and nonverbal IQ made saccades to peripheral targets. To examine the influence of attentional processes, blocked gap and overlap trials were presented. We examined saccade latency, accuracy and dynamics, as well as the trial-to-trial variability of participants' performance.

RESULTS:

Saccades of individuals with ASD were characterized by reduced accuracy, elevated variability in accuracy across trials, and reduced peak velocity and prolonged duration. In addition, their saccades took longer to accelerate to peak velocity, with no alteration in the duration of saccade deceleration. Gap/overlap effects on saccade latencies were similar across groups, suggesting that visual orienting and attention systems are relatively spared in ASD. Age-related changes did not differ across groups.
Les saccades des personnes avec TSA ont été caractérisées par une moindre précision, la variabilité élevée de la précision entre les essais, la vitesse de pointe réduite et une durée prolongée. En outre, leurs saccades ont pris plus de temps pour accélérer à la vitesse de pointe, sans modification de la durée de décélération des saccades. Les effets d'écart/chevauchement sur les latences des saccades étaient similaires dans tous les groupes, ce qui suggère que les systèmes d'orientation et l'attention visuelle sont relativement épargnés dans les TSA. Les changements liés à l'âge ne différaient pas entre les groupes.

CONCLUSIONS:

Deficits precisely and consistently directing eye movements suggest impairment in the error-reducing function of the cerebellum in ASD. Atypical increases in the duration of movement acceleration combined with lower peak saccade velocities implicate pontine nuclei, specifically suggesting reduced excitatory activity in burst cells that drive saccades relative to inhibitory activity in omnipause cells that maintain stable fixation. Thus, our findings suggest that both cerebellar and brainstem abnormalities contribute to altered sensorimotor control in ASD.
Les déficits pour diriger de façon précise et cohérente les mouvements oculaires suggèrent une déficience dans la fonction réduction de l'erreur du cervelet dans le TSA. L'augmentation atypique de la durée de l'accélération du mouvement associée à des vitesses de pointe inférieures des saccades impliquent le noyau pontine, ce qui suggère spécifiquement une activité excitatrice réduite dans les cellules qui poussent en rafale saccades par rapport à l'activité inhibitrice des cellules omnipause fixation qui maintiennent stable. 
Ainsi, nos résultats suggèrent que les anomalies du cervelet et du tronc cérébral contribuent tous les deux au contrôle sensori-moteur modifié dans le TSA.

PMID: 25400899

Glutamate dysfunction associated with developmental cerebellar damage: relevance to autism spectrum disorders

Traduction partielle : G.M.

Cerebellum. 2014 Jun;13(3):346-53. doi: 10.1007/s12311-013-0541-4.

Dysfonction du glutamate associée à des dommages cérébelleux développementaux : pertinence dans les troubles du spectre autistique

McKimm E1, Corkill B, Goldowitz D, Albritton LM, Homayouni R, Blaha CD, Mittleman G.

Author information

• 1Department of Psychology, The University of Memphis, 400 Innovation Drive, Memphis, TN, 38152, USA.

Abstract

Neural abnormalities commonly associated with autism spectrum disorders include prefrontal cortex (PFC) dysfunction and cerebellar pathology in the form of Purkinje cell loss and cerebellar hypoplasia. It has been reported that loss of cerebellar Purkinje cells results in aberrant dopamine neurotransmission in the PFC which occurs via dysregulation of multisynaptic efferents from the cerebellum to the PFC. 

(Les anomalies neurales communément associées aux troubles du spectre autistique incluent le dysfonctionnement du cortex préfrontal (CPF ) et la pathologie cérébelleuse sous la forme de perte de cellules de Purkinje et d'hypoplasie (croissance insuffisante) cérébelleuse . Il a été rapporté que la perte de cellules de Purkinje cérébelleuses ont pour conséquence des résultats aberrants dans la neurotransmission dopaminergique dans le CPF, qui se produit par l'intermédiaire d' une dysrégulation des efférents multisynaptiques du cervelet au CPF.) 

Using a mouse model, we investigated the possibility that developmental cerebellar Purkinje cell loss could disrupt glutamatergic cerebellar projections to the PFC that ultimately modulate DA release. We measured glutamate release evoked by local electrical stimulation using fixed-potential amperometry in combination with glutamate selective enzyme-based recording probes in urethane-anesthetized Lurcher mutant and wildtype mice. Target sites included the mediodorsal and ventrolateral thalamic nuclei, reticulotegmental nuclei, pedunculopontine nuclei, and ventral tegmental area. 

With the exception of the ventral tegmental area, the results indicated that in comparison to wildtype mice, evoked glutamate release was reduced in Lurcher mutants by between 9 and 72 % at all stimulated sites. (A l'exception de l' aire tegmentale ventrale , les résultats indiquent que, par comparaison à des souris de type sauvage , la libération de glutamate évoqué a été réduite chez les souris mutantes Lurcher urethane-anesthetized entre 9 et 72 % sur l'ensemble des sites stimulés). 

These results are consistent with the notion that developmental loss of cerebellar Purkinje cells drives reductions in evoked glutamate release in cerebellar efferent pathways that ultimately influence PFC dopamine release. Possible mechanisms whereby reductions in glutamate release could occur are discussed.(Ces résultats sont cohérents avec l'idée que la perte de développement des cellules de Purkinje du cervelet entraîne des réductions de la libération de glutamate évoquée dans les voies efférentes du cervelet qui influencent finalement la libération de dopamine dans le PFC. Les mécanismes possibles selon lesquels la réduction de la libération du glutamate pourrait survenir sont discutés) 

PMID:

24307139

The Developmental Basis of Visuomotor Capabilities and the Causal Nature of Motor Clumsiness to Cognitive and Empathic Dysfunction

Traduction expresse: G.M.

Le fondement du développement des capacités visuo-motrices et la nature causale de la maladresse motrice dans les dysfonctions cognitives et empathiques

Vakalopoulos C .

Source

Melbourne, VIC, Australie, hinemoa@bigpond.net.au

Résumé

Les troubles moteurs sont un élément important de plusieurs troubles psychiatriques, dont l'autisme et la schizophrénie. 

Le texte prolonge l'idée d'une association causale entre la rétroaction motrice et le caractère cognitif du cerveau. 

Tout d'abord, il élabore une théorie détaillée de la façon dont la fonction motrice et les transformations visuelles sont codées sous forme d'un algorithme cortical. 

Le mécanisme de la copie efférente motrice est proposé pour toutes les formes de développement cognitif. 

Un cas particulier d'une théorie composante de la copie efférente est reconsidéré en ce qui concerne la propriété de la voie dorsale de conscience de l'espace, en plus de son rôle dans la formulation des répertoires moteurs. 

La composante spatiale de sensibilisation au sein de chacunes et de toutes les modalités sensorielles, y compris la proprioception elle-même, est compromise par l'échec de la contribution du cervelet. 

Cela ne veut pas dire que le signal proprioceptif périphérique est défectueux. Il s'agit plutôt d'une capacité aberrante de la réafférence prédictive médiée par le cervelet . 

 Normalement considéré comme une sortie d'anticipation des changements dans les positions des articulations dans le cadre d'une action planifiée, la proposition est pour les conséquences de ces actions de catégoriser les réseaux corticaux comme une copie de rétroaction.

Cela nous conduit directement à des troubles de plus haut niveau d'attention, de théorie de l'esprit, et finalement empathiques pour les sujets autistes. La cognition et l'empathie sont incarnées par le processus d'exploration active d'un organisme et sont tributaires de l'intégrité des structures qui supervisent les aspects du comportement moteur.

La cible principale ici est le cervelet, un organe  impliqué au sens large dans la physiopathologie de l'autisme. 

Ce que nous enseigne l'autisme, c'est que l'empathie est une construction de la conscience de l'espace.

Comparative RNA editing in autistic and neurotypical cerebella

Traduction: G.M.  

Edition comparative de l'ARN du cervelet autiste et neurotypique 

 Eran A , Li JB , Vatalaro K , J McCarthy , Rahimov F , Collins C , K Markianos , Margulies DM , Brown FR , SE Calvo , Kohane EST , LM Kunkel

Source

1] Harvard-MIT Division des sciences de la santé et de la technologie, Cambridge, MA, Etats-Unis [2] Programme en génomique, Hôpital pour enfants de Boston, Boston, MA, Etats-Unis.

Résumé  

L'édition de l'adénosine-en-inosine (A-en-I) de l'ARN est une modification neurodéveloppementale régulatrice épigénétique connue pour moduler les comportements complexes chez les animaux.

On sait peu de choses sur l'édition A-en-I chez l'homme, mais on pense qu'elle pourrait constituer l'un des nombreux mécanismes moléculaires reliant les stimuli environnementaux et les comportements.

Ainsi, l'exploration complète de l'édition A-en-I de l'ARN dans les cerveaux humains peut faire la lumière sur les interactions gène-environnement qui sous-tendent un comportement complexe en matière de santé et de la maladie. La fonction synaptique est une cible principale de l'édition A-en-I, qui peut sélectivement recoder des acides aminés clés dans les gènes synaptiques, modifiant directement la force synaptique et à la durée en réponse aux signaux de l'environnement.

Ici, nous avons effectué un sondage à haute résolution de l'édition synaptique de A-en-I de l'ARN dans une population humaine, et a examiné la façon dont elle varie dans l'autisme, un trouble du développement neurologique chez qui des anomalies synaptiques sont une conclusion courante. En utilisant le séquençage ultra-profond (> 1000 ×) , nous avons quantifié les niveaux de l'édition A-en-I de 10 gènes synaptiques dans les cervelets post-mortem de 14 personnes autistes et de 11 personnes neurotypiques. 

Une grande gamme dynamique de niveaux d'édition a été détectée entre les individus et les sites d'édition, de 99,6% aux limites de la détection. 

Dans la plupart des sites, les extrémités des distributions d'édition de la population étaient des personnes atteintes d'autisme.

L'édition a été corrélée avec l'utilisation isoforme, des faisceaux de sites corrélés ont été identifiés, et les réseaux d'édition différentiels ont été examinés. Enfin, une forme dysfonctionnelle de l'enzyme désaminase agissant sur RNA B1 a été trouvée a été trouvé plus fréquemment dans les cervelets post-mortem d'individus atteints d'autisme.  

Ces résultats fournissent une échelle de la population, une vue à haute résolution de l'édition A-en-I dans les cervelets humains et donnent à penser que l'édition A-en-I de gènes synaptiques peut être révélateur pour évaluer le risque d'autisme épigénétique.

Can Chiari malformation negatively affect higher mental functioning in developmental age?

Traduction: G.M.

Est-ce qu'une malformation du Chiari peut affecter négativement le fonctionnement mental supérieur à l'âge de développement?
Riva D, Usilla A, Saletti V, S Esposito, Bulgheroni S.

Source
UO Neurologia dello Sviluppo, Fondazione IRCCS Istituto C. Besta Neurologico, Via Celoria 11, 20133 Milan, Italie, driva@istituto-besta.it.

Résumé
De nombreuses études sur les adultes ont confirmé que le cervelet a un rôle dans le traitement des fonctions cérébrales supérieures, et la preuve de ce rôle a émergé plus récemment, au niveau de l'âge développemental.
de développement aussi bien. Différents types de lésions congénitales sont associées à des déficiences neuropsychologiques et les changements comportementaux qui peuvent même afire naître une image de l'autisme.
Les lésions du cervelet acquises (notamment les tumeurs et les accidents vasculaires cérébraux) chez les enfants d'intelligence normale ont permis d'identifier différents profils neuropsychologiques, selon la zone du cervelet impliquée. Dans le Chiari, les structures cérébelleuses sont pressées et entassées à l'intérieur de la fosse postérieure et au long du temps, ce pourrait générer différents types de troubles cognitifs et comportementaux. Les données actuellement disponibles restent peu concluantes, cependant, des études longitudinales prospectives sur des séries considérables seront nécessaires pour déterminer si et dans quelle mesure les malformations de Chiari peuvent affecter négativement le fonctionnement mental de l'âge de développement.

Connecting the dots of the cerebro-cerebellar role in cognitive function: Neuronal pathways for cerebellar modulation of dopamine release in the mCPF

Traduction : G.M.

Tirer des éléments de compréhension sur le rôle du cervelet dans la fonction cognitive : les voies neuronales du cervelet dans la modulation de la libération de dopamine dans le cortex préfrontal.
Rogers TD, PE Dickson, Heck DH, Goldowitz D, G Mittleman, Blaha CD.

Source
Département de psychologie, Université de Memphis, Memphis, TN 38152, Etats-Unis.

Résumé
L'implication du cervelet dans l'autisme, la schizophrénie et autres troubles cognitifs, est généralement associée à une pathologie corticale préfrontale. Cependant, les mécanismes neuronaux sous-jacents sont en grande partie inconnus.
Il a déjà été montré chez la souris que la stimulation du noyau dentelé du cervelet (DN) provoque la libération de dopamine dans le cortex médial préfrontal (CMPF).
Dans notre étude, nous avons étudié les circuits neuronaux par lesquels le cervelet module la libération de dopamine dans le Cortex Médial PréFrontal.
La méthode Fixed potential amperometry a été utilisée pour déterminer la contribution des deux voies par lesquelles le cervelet peut moduler la libération de dopamine dans le cortex préfrontal.

Chez les souris anesthésiées à l'uréthane, la libération de dopamine évoquée par la stimulation du Noyau Dentelé (100 Hz) a été enregistrée dans le cortex médial préfrontal suite à une anesthésique locale à la lidocaïne (0,02 mg) ou la perfusion de kynurénate (0,5 ug) dans les récepteurs antagonistes de glutamate ionotropique dans le noyau ventro mediodorsal ou thalamique (THN md; THN vl), ou l'aire tegmentale ventrale (VTA).
Chez la souris anesthésiée à l'uréthane , la libération de dopamine évoquée par la stimulation du Noyau Dentelé (100 Hz) a été enregistrée dans le Cortex Médial Préfrontal suite une anesthésique locale à la lidocaïne (0,02 µg) ou la perfusion de kynurénate (0,5 µg) antagoniste des récepteurs de la glutamate ionotropiques dans le mediodorsal ou le noyau thalamique ventrolatérale (ThN md ; ThN vl), ou l'aire tegmentale ventrale (IDV).

À la suite de l'injection de lidocaïne intra-VTA ou des infusions de kynurénate, la libération de la dopamine a diminué d'environ 50%. Après diffusion de chaque médicament dans le noyau thalamique médiadorsal et ventrolatéral, la libération de dopamine a été respectivement diminuée d'environ 35% et 15%.

Les réductions de la libération de dopamine qui suit la lidocaïne ou l'infusion de kynurénate n'étaient pas significativement différentes indiquant que les cellules neuronales dans l'aire tegmentale ventrale et THN ont été activées principalement, sinon exclusivement par les apports glutamatergique.

La présente étude suggère que les changements neuropathologiques dans le cervelet couramment observés dans l'autisme, la schizophrénie et autres troubles cognitifs pourraient entraîner une perte de fonctionnalité des circuits du cervelet MFPC qui se manifeste par une e activité dopaminergique aberrante dans le MFPC
En outre, ces résultats désignent plus précisément le glutamate comme un modulateur de l'activité dopaminergique du cortex médial préfrontal.
2 juin 2011