samenvatting: Onderzoekers hebben een baanbrekende aanpak ontwikkeld met behulp van diffusie-MRI om hersenstructuren te onderzoeken bij personen met een autismespectrumstoornis (ASS). Deze technologie meet hoe watermoleculen door de hersenen bewegen, waardoor structurele verschillen in neurale paden tussen autistische en niet-autistische individuen aan het licht komen.
Door wiskundige modellen toe te passen, koppelde het team deze structurele verschillen aan functionele implicaties, vooral in de manier waarop neuronen elektriciteit geleiden en informatie verwerken. Hun bevindingen, die verschillen in microstructuur koppelen aan diagnostische uitkomsten van autisme, beloven ons begrip van autismespectrumstoornissen te vergroten en zouden kunnen leiden tot preciezere behandelingen.
Belangrijkste feiten:
- De UVA-studie maakte gebruik van diffusie-MRI om verschillen in hersenmicrostructuren tussen autistische en niet-autistische individuen te identificeren, waarbij langzamere elektrische geleiding in de hersenen van autistische mensen aan het licht kwam als gevolg van verschillen in axondiameter.
- Deze structurele verschillen zijn direct gekoppeld aan scores op de Sociale Communicatievragenlijst, waardoor het potentieel voor nauwkeurige diagnostische en therapeutische benaderingen wordt vergroot.
- Dit onderzoek maakt deel uit van het Autism Center of Excellence-initiatief van de National Institutes of Health, dat tot doel heeft een pioniersrol te spelen in een precisiegeneeskundige benadering voor het begrijpen en behandelen van autisme.
bron: Universiteit van Virginia
Autismespectrumstoornis is nog niet in verband gebracht met één enkele oorzaak, vanwege de diversiteit en ernst van de symptomen.
Een onderzoek door onderzoekers van de Universiteit van Virginia wijst echter op een veelbelovende nieuwe aanpak voor het vinden van antwoorden, een aanpak die zou kunnen leiden tot vooruitgang in de studie van andere neurologische ziekten en aandoeningen.
De huidige benaderingen van autismeonderzoek omvatten het observeren en begrijpen van de stoornis door de gedragsconsequenties ervan te bestuderen, met behulp van technieken zoals functionele magnetische resonantiebeeldvorming die de reacties van de hersenen op input en activiteit in kaart brengt, maar er is weinig werk gedaan om de oorzaak van die reacties te begrijpen.
Onderzoekers van UVA en de Graduate School of Arts and Sciences zijn er echter in geslaagd de fysiologische verschillen tussen hersenstructuren bij autistische en niet-autistische individuen beter te begrijpen door het gebruik van diffusie-MRI, een techniek die moleculaire diffusie in biologisch weefsel meet. Om te observeren hoe water door de hersenen beweegt en interageert met celmembranen.
Deze aanpak hielp het UVA-team bij het ontwikkelen van wiskundige modellen van hersenmicrostructuren die hielpen bij het identificeren van structurele verschillen in de hersenen van mensen met en mensen zonder autisme.
“Het werd niet goed begrepen”, zegt Benjamin Newman, een postdoctoraal onderzoeker bij de afdeling Psychologie van de Universiteit van Virginia, onlangs afgestudeerd aan het graduate programma in neurowetenschappen aan de University of Virginia School of Medicine, en hoofdauteur van een artikel deze maand gepubliceerd in het UVA-tijdschrift. Wat zijn deze verschillen? Eén pluspunt.
“Deze nieuwe aanpak onderzoekt de neurale verschillen die bijdragen aan de etiologie van autismespectrumstoornissen.”
Voortbouwend op het werk van Alan Hodgkin en Andrew Huxley, die in 1963 de Nobelprijs voor de Geneeskunde wonnen voor het beschrijven van de elektrochemische geleidbaarheidseigenschappen van neuronen, pasten Newman en zijn co-auteurs deze concepten toe om te begrijpen hoe die geleidbaarheid verschilt tussen mensen met autisme en mensen met autisme. zonder het. Gebruikmakend van de nieuwste neuroimaging-gegevens en computationele methodologieën.
Het resultaat is een unieke benadering voor het berekenen van de geleidbaarheid van axonen en hun vermogen om informatie door de hersenen te transporteren. De studie levert ook bewijs dat deze microstructurele verschillen rechtstreeks verband houden met de scores van deelnemers op de Social Communication Questionnaire, een veelgebruikt klinisch hulpmiddel voor het diagnosticeren van autisme.
“Wat we zien is dat er een verschil is in de diameter van de microstructurele componenten in de hersenen van mensen met autisme, waardoor ze elektriciteit langzamer kunnen geleiden,” zei Newman. “Het is de structuur die bepaalt hoe de hersenen functioneren.”
We proberen autisme vaak te begrijpen via een reeks gedragspatronen die ongebruikelijk kunnen zijn of anders lijken, zegt Newmans co-auteur John Darrell Van Horn, hoogleraar psychologie en datawetenschap aan de Universiteit van Virginia.
“Maar het begrijpen van dat gedrag kan enigszins subjectief zijn, afhankelijk van wie het observeert”, zegt Van Horn.
“We hebben meer precisie nodig in termen van de fysiologische metingen die we hebben, zodat we de bron van dat gedrag beter kunnen begrijpen. Dit is de eerste keer dat dit soort metingen wordt toegepast op een klinische populatie, en het werpt een interessant licht op de oorsprong van ASS.” Autisme.
Er is veel werk verricht met behulp van fMRI, waarbij gekeken is naar bloedzuurstofgerelateerde signaalveranderingen bij mensen met autisme, maar dit onderzoek, zei hij, “gaat een beetje dieper”, zei Van Horn.
“Er wordt niet gevraagd of er een specifiek verschil is in cognitieve functionele activering; het vraagt zich af hoe de hersenen daadwerkelijk informatie over zichzelf communiceren via deze dynamische netwerken”, aldus Van Horn.
“En ik denk dat we erin zijn geslaagd aan te tonen dat er iets uniek anders is bij individuen met de diagnose autismespectrumstoornis dan bij normaal ontwikkelende controlepersonen.”
Newman en Van Horn behoren, samen met co-auteurs Jason Drozgal en Kevin Pelfrey van de University of Virginia School of Medicine, tot het NIH Autism Center of Excellence (ACE), een initiatief dat breed, multidisciplinair, multi-institutioneel onderzoek ondersteunt. Studies over autismespectrumstoornissen met als doel de oorzaken van de stoornis en mogelijke behandelingen vast te stellen.
Volgens Pelfrey, een neurowetenschapper, expert in hersenontwikkeling en hoofdonderzoeker van de studie, is het overkoepelende doel van het ACE-project om het voortouw te nemen bij de ontwikkeling van een precisiegeneeskundige benadering van autisme.
“Deze studie vormt de basis voor een biologisch doelwit om de respons op de behandeling te meten en stelt ons in staat manieren te identificeren om toekomstige behandelingen te ontwikkelen,” zei hij.
Van Horn voegde eraan toe dat de studie ook implicaties kan hebben voor de screening, diagnose en behandeling van andere neurologische aandoeningen zoals Parkinson en Alzheimer.
“Dit is een nieuw instrument om de eigenschappen van neuronen te meten waar we bijzonder enthousiast over zijn. We onderzoeken nog steeds wat we ermee kunnen ontdekken”, aldus Van Horn.
Over autismeonderzoeksnieuws
auteur: Ross Bahorski
bron: Universiteit van Virginia
communicatie: Ross Bahorski – Universiteit van Virginia
afbeelding: Afbeelding toegeschreven aan Neuroscience News
Originele zoekopdracht: Vrije toegang.
“Geleidingssnelheid, G-ratio en extracellulair water als microstructurele kenmerken van autismespectrumstoornis“Door Benjamin Newman et al. Eén pluspunt
een samenvatting
Geleidingssnelheid, G-ratio en extracellulair water als microstructurele kenmerken van autismespectrumstoornis
De neurale verschillen die bijdragen aan de etiologie van autismespectrumstoornis (ASS) blijven slecht gedefinieerd. Eerdere studies hebben aangetoond dat myeline en axonen verstoord zijn tijdens de ontwikkeling van autisme.
Door structurele en diffusie-MRI-technieken te combineren, kunnen myeline en axonen worden beoordeeld met behulp van extracellulair water, de totale g-ratio en een nieuwe benadering om de axonale geleidingssnelheid te berekenen, de zogenaamde totale geleidingssnelheid, die gerelateerd is aan het vermogen van het axon om informatie te transporteren. .
In deze studie werden verschillende innovatieve cellulaire microstructurele benaderingen, zoals gemeten aan de hand van magnetische resonantie beeldvorming (MRI), gecombineerd om de verschillen tussen ASS en zich normaal ontwikkelende adolescente deelnemers in een groot cohort te karakteriseren.
We onderzoeken eerst de relatie tussen elke maatstaf, inclusief microscopische metingen van de axiale en intracellulaire diffusie en de T1w/T2w-verhouding.
Vervolgens demonstreren we de gevoeligheid van deze metingen door verschillen tussen ASS en neurologische deelnemers te beschrijven, waarbij we wijdverspreide toenames van extracellulair water in de cortex en afnames van de totale g-ratio en totale geleidingssnelheid door de cortex, subcortex en witte stofstructuur vinden.
Ten slotte leveren we bewijs dat deze microstructurele verschillen verband houden met hogere scores op de Social Communication Questionnaire (SCQ), een veelgebruikt diagnostisch hulpmiddel om een autismespectrumstoornis te beoordelen.
Deze studie is de eerste die aan het licht brengt dat er bij een autismespectrumstoornis sprake is van meetbare MRI In vivo Verschillen in myeline- en axonale ontwikkeling met implicaties voor de neuronale en gedragsfunctie.
We presenteren ook een nieuwe formule voor het berekenen van de totale geleidingssnelheid, die zeer gevoelig is voor deze veranderingen. We concluderen dat ASS gekarakteriseerd kan worden door intacte structurele connectiviteit, maar dat de functionele connectiviteit aangetast kan zijn als gevolg van netwerkeigenschappen die de snelheid van neurotransmissie beïnvloeden.
Dit effect kan de vermeende afhankelijkheid van lokale connectiviteit verklaren, in tegenstelling tot connectiviteit op afstand die wordt waargenomen bij ASS.
‘Webgeek. Wannabe-denker. Lezer. Freelance reisevangelist. Liefhebber van popcultuur. Gecertificeerde muziekwetenschapper.’
