Synchronisation idiosyncratique du cerveau associée à l'autisme

Source: Alex Mit / Shutterstock

Trouble du spectre autistique (TSA) est un trouble neurodéveloppemental qui affecte environ 1 personne sur 88. Les TSA nuisent à la capacité de quelqu'un de naviguer dans les interactions sociales quotidiennes et de s'intégrer dans la vie quotidienne.

Au cours des derniers mois, des méthodes révolutionnaires de neuroimagerie ont révélé que les personnes atteintes d'autisme présentent des modèles de «connexion idiosyncratique» et de synchronisation uniques et «idiosyncratiques».

Les modèles de synchronisation atypiques entre les régions du cerveau observées dans ASD sont perplexes pour les neuroscientifiques. Résoudre cette énigme pourrait conduire à de meilleurs traitements pour les TSA ainsi que d'améliorer notre compréhension des moyens d'optimiser la structure du cerveau et la fonction dans la population générale.

L'autisme et le cerveau idiosyncrasique

Plus tôt cette année, des chercheurs de l'Institut Weizmann et de l'Université Carnegie Mellon ont comparé différents modèles de synchronisation entre un groupe témoin et les personnes atteintes de TSA. Ils ont découvert des différences intrigantes entre les deux groupes. Les participants du groupe témoin partageaient une étonnante uniformité en termes de synchronisation du cerveau et de schémas de connectivité. D'un autre côté, ceux avec ASD ont montré des modèles de synchronisation remarquablement divergents.

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L'étude de janvier 2015, «Le cerveau idiosyncratique: distorsion des schémas de connectivité spontanée dans le trouble du spectre autistique», a été publiée dans Nature Neuroscience. L'étude montre que les cerveaux des personnes atteintes d'autisme affichent des modèles de synchronisation uniques. Cette découverte pourrait mener à un diagnostic précoce des TSA et à de meilleurs traitements.

Il y avait très peu de conformité de la connectivité du cerveau ou de la synchronisation entre les participants atteints d'autisme. Les personnes atteintes d'autisme affichent des motifs complètement uniques qui ressemblent à une empreinte digitale de modèles de connectivité personnalisés. Les chercheurs ont inventé les modèles de synchronisation observés dans le groupe témoin comme «conformistes» et ceux observés dans le groupe TSA comme «idiosyncratiques».

Les images ci-dessus illustrent une comparaison de deux individus atteints d'autisme. L'individu avec des symptômes d'autisme plus sévères (à droite) présente de plus grandes déviations par rapport aux schémas de connectivité typiques que l'individu avec les symptômes d'autisme les moins sévères (à gauche). Plus les symptômes de l'autisme sont graves, plus les écarts de synchronisation et de connectivité sont importants.

Source: Gracieuseté de Carnegie Mellon

Un certain nombre d'études antérieures ont suggéré que les modèles spontanés de synchronisation du cerveau dans un état de repos pourraient fournir une fenêtre sur les traits comportementaux d'un individu. Les différences entre les modèles de synchronisation observés dans les groupes autistes et témoins pourraient aider à expliquer comment et pourquoi les individus interagissent et communiquent comme ils le font avec les autres et leur environnement.

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Dans un communiqué de presse, Avital Hahamy du département de neurobiologie de Weizmann a déclaré:

Dès le plus jeune âge, les réseaux cérébraux moyens et typiques d'une personne sont façonnés par une interaction intense avec les gens et les facteurs environnementaux mutuels. De telles expériences partagées pourraient avoir tendance à rendre les modèles de synchronisation dans les cerveaux de repos du groupe témoin plus semblables les uns aux autres. Il est possible que dans les TSA, lorsque les interactions avec l'environnement sont perturbées, chacun développe un modèle d'organisation cérébrale plus individualiste.

Les chercheurs soulignent que plus de recherche est nécessaire pour découvrir la vaste gamme de facteurs qui conduisent à des idiosyncrasies liées à ASD dans la synchronisation du cerveau. Ils recommandent également de futures recherches sur la façon et le moment où différents individus établissent des modèles cérébraux particuliers. Sachant cela pourrait informer le développement futur des interventions et de meilleures méthodes pour diagnostiquer l'autisme.

Le «cerveau social» montre une diminution de la connectivité fonctionnelle dans l'autisme

Une autre étude récente sur l'autisme menée par une équipe de chercheurs de l'UCLA a révélé que la connectivité entre les zones cérébrales liées aux comportements sociaux était à la fois sous-développée et insuffisamment interconnectée chez les jeunes ayant un TSA de haut niveau.

L'étude d'octobre 2015, «Modification de la perfusion au repos et de la connectivité fonctionnelle du réseau en mode par défaut chez les jeunes atteints de troubles du spectre autistique», a été publiée en ligne dans la revue Brain and Behaviour .

Les chercheurs de l'UCLA ont tenté de tester une hypothèse selon laquelle les TSA pourraient être causés par une connectivité accrue ou réduite au sein de réseaux neuronaux spécifiques formant le «cerveau social». Pour le prouver, ils ont créé une nouvelle méthode de neuroimagerie pour évaluer la connectivité cérébrale. approche qui a suivi la quantité de flux sanguin – comme une mesure de la quantité d'énergie utilisée – tout en surveillant simultanément les modèles d'activité et la force des connexions entre les réseaux neuronaux.

Les chercheurs ont testé les participants pendant qu'ils étaient au repos dans un scanner cérébral. Leurs résultats ont révélé des différences significatives entre les deux groupes. Les enfants atteints de TSA présentaient un schéma d'augmentation généralisée du débit sanguin, ou hyperperfusion, représentée par une augmentation du métabolisme de l'oxygène dans les zones frontales du cerveau. Le cortex frontal est important pour la fonction exécutive et la navigation dans les interactions sociales.

Ce type de flux sanguin est atypique. À mesure qu'un cerveau sain se développe, le flux sanguin vers le cortex frontal est généralement réduit en raison de l'élagage neuronal des connexions excessives ou redondantes. L'augmentation du débit sanguin et les demandes énergétiques du cortex frontal observées chez les participants TSA suggèrent que ces régions cérébrales frontales font des heures supplémentaires pour une raison quelconque.

Très probablement, ceci est une compensation pour d'autres régions du cerveau qui sont sous-connectées. Chez les personnes sans TSA, la synchronisation «conformiste» régule probablement plus intuitivement leur cognition socio-affective sans avoir besoin de recruter la fonction exécutive cérébrale des lobes frontaux.

Les résultats récents de l'UCLA sont en accord avec d'autres résultats d'IRM structurels de la taille élargie du cerveau et une abondance atypique de neurones et de volume de cerveau de la matière grise dans des régions spécifiques associées aux TSA. L'existence d'un trop grand nombre de synapses actives dans le cortex frontal inhibe la cognition et la créativité tout en nécessitant simultanément un flux sanguin supplémentaire et un drainage du cerveau.

Les participants ASD ont également eu une réduction de la connectivité à longue distance entre les nœuds du réseau en mode par défaut (DMN) situés à l'avant et à l'arrière du cerveau. Le DMN est important pour les processus sociaux et émotionnels ainsi que pour la pensée autoréférentielle.

La perte de connectivité entre l'avant et l'arrière du cerveau signifie que l'information ne peut pas circuler facilement entre les différentes régions du cerveau. Cette sous-connectivité peut aider à expliquer le manque de compétences sociales associées à l'autisme. La connectivité atypique du cerveau observée dans l'autisme a également un impact sur la «Théorie de l'Esprit», qui est la capacité d'attribuer des états mentaux tels que l'empathie et la compassion à soi-même et aux autres.

Typiquement, l'architecture du cerveau est remodelée par neuroplasticité pour créer des réseaux neuronaux très efficaces qui maximisent la fonctionnalité et minimisent la consommation d'énergie. Ce n'est pas ce que les chercheurs ont trouvé chez les participants ASD.

Conclusion: Les anomalies du cervelet sont-elles liées à la synchronisation cérébrale idiosyncratique dans les troubles du spectre autistique?

Au cours des dernières années, de nombreuses études ont établi un lien entre les anomalies structurelles et fonctionnelles du cervelet et les troubles du spectre autistique. Les anomalies cérébelleuses (ou liées au cervelet) ne figuraient pas dans les études discutées dans ce billet.

Cela dit, basé sur des recherches approfondies sur le lien potentiel entre l'autisme et le cervelet, je ferais une supposition éclairée que le cervelet est en quelque sorte corrélé à la fois la synchronisation idiosyncratique du cerveau et la sur et sous-connectivité observée dans les TSA. Plus de recherche sur ce sujet est nécessaire. Restez à l'écoute!

Si vous souhaitez en savoir plus sur l'autisme et le cerveau, consultez mes articles de blog Psychology Today ,

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