Due test correlati al cervelletto potrebbero migliorare i trattamenti di autismo

Due test possono aiutare a migliorare la precisione dei trattamenti autistici individualizzati.

Ricercatore anonimo che controlla le immagini fMRI fornite dal NIMH – Dipartimento americano di salute e servizi umani: Istituto nazionale di salute mentale. (Dominio pubblico)

Fonte: Wikipedia / Dominio Pubblico

Per la prima volta, una nuova ricerca dell’Università del Missouri fornisce la prova che potrebbe esserci una correlazione tra la connettività funzionale cerebro-cerebellare e l’equilibrio dei neurotrasmettitori di eccitazione-inibizione nel cervelletto di individui con disturbo dello spettro autistico (ASD). I ricercatori della MU ipotizzano che l’implementazione clinica di due test utilizzati per questo studio – risonanza magnetica funzionale a riposo (fMRI) e spettroscopia a risonanza magnetica protonica (1 H-MRS) – potrebbe portare a trattamenti medici più precisi e individualizzati per i pazienti con ASD .

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Questo studio, “Cerebro-Cerebellar Functional Connectivity è associato con l’equilibrio di inibizione eccitazione cerebrale nel disturbo dello spettro autistico”, è stato condotto da ricercatori dell’Università della Missouri School of Medicine e MU Thompson Center for Autism & Neurodevelopmental Disorders e pubblicato online il 23 maggio a il giornale di autismo e disturbi dello sviluppo .

Ieri ho parlato con David Beversdorf, che era l’autore principale di questo articolo ed è un professore di scienze psicologiche, neurologia e William Thompson e William Thompson in Radiology presso la MU School of Medicine. Beversdorf dirige il laboratorio di neuroscienza cognitiva ed è anche presidente e presidente del comitato esecutivo della Society for the Neuroscience of Creativity (SFNC).

Durante la nostra conversazione, Beversdorf ha sottolineato che questa ricerca potenzialmente innovativa su ASD è stata ideata dal primo autore John Hegarty, che ha concepito lo studio, ha partecipato alla sua progettazione, coordinato l’indagine e redatto il manoscritto come studente laureato nel programma di neuroscienze interdisciplinare a MU. Hegarty è attualmente un ricercatore post-dottorato in psichiatria infantile presso lo Stanford Autism Center del Packard Children’s Hospital della School of Medicine della Stanford University.

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Hegarty et al. descrivere la premessa e il design di questo studio: “La connettività funzionale atipica (FC) e uno squilibrio di eccitazione-inibizione (E / I) sono stati precedentemente riportati nei circuiti cerebro-cerebellari nel disturbo dello spettro autistico. L’attuale indagine ha utilizzato la risonanza magnetica a risonanza magnetica e lo stato di riposo (1 H-MRS) per esaminare le relazioni tra E / I (glutammato + glutammina / GABA) e FC della corteccia prefrontale dorsolaterale e dell’emisfero cerebellare postero-laterale da 14 adolescenti / adulti con ASD e 12 controlli per età / sesso / QI. ”

Più specificamente, le regioni principali di interesse per i ricercatori erano l’emisfero cerebellare postero-laterale destro (R Cereb Hemi) e la corteccia prefrontale dorsolaterale sinistra (L DLPFC). Si ritiene che l’interazione tra queste regioni del cervello controlaterale abbia un ruolo centrale nella comunicazione sociale e nell’elaborazione del linguaggio. In particolare, i partecipanti allo studio con bassa connettività funzionale tra queste regioni del cervello hanno anche mostrato una minore capacità di dedurre il significato dall’informazione verbale.

Illustrazione anatomica dell’inizio del XX secolo del cervello umano (dal basso) che mostra gli emisferi destro e sinistro sia del cervelletto che del cervello. “Cerebro-cerebellare” si riferisce generalmente alla connettività funzionale e all’interazione tra le regioni del cervello e le regioni del cervelletto.

Fonte: Wikipedia / Dominio Pubblico

In questo piccolo campione di partecipanti allo studio, la FC cerebro-cerebellare è stata positivamente associata a cerebellare E / I e capacità di comprensione dell’ascolto in individui con ASD ma non controlli. Inoltre, Hegarty e colleghi hanno scoperto che un sottogruppo di individui con ASD e connettività funzionale bassa mostravano ridotta E / I e compromessa comprensione orale. Sulla base di questi risultati preliminari, i ricercatori ipotizzano che la coerenza funzionale alterata dei circuiti cerebro-cerebellari nell’ASD possa essere correlata allo squilibrio di eccitazione-inibizione cerebellare.

Prima di addentrarci in aspetti più specifici sui risultati di questo studio, è importante notare che durante la nostra conversazione telefonica, Beversdorf ha ribadito che una limitazione di questa ricerca è la piccola dimensione del campione. Pertanto, egli consiglia che qualsiasi risultato dovrebbe essere interpretato con cautela fino a quando non possono essere dimostrati in campioni più grandi. Come scrivono gli autori, “Studi futuri con campioni più ampi e più rappresentativi, compresi gli individui più giovani con maggiore variabilità della gravità del disturbo, dovranno essere condotti per determinare la prevalenza di anomalie funzionali nei circuiti cerebro-cerebellari nell’ASD.”

Detto questo, questa ricerca è significativa perché è la prima volta che i neuroscienziati hanno identificato un possibile collegamento tra la connettività funzionale cerebro-cerebellare, lo squilibrio del neurotrasmettitore nel cervelletto e il potenziale uso di fMRI e 1 test H-MRS per identificare specifici biomarcatori per ASD.

Come spiegano gli autori, “I nostri risultati indicano che la segnalazione eccitatoria e inibitoria all’interno del cervelletto e della corteccia prefrontale dorsolaterale, oltre al coordinamento funzionale tra queste regioni, può essere correlata con alcuni aspetti del fenotipo dell’autismo. Pertanto, sosteniamo che fMRI e 1 H-MRS possono fornire sonde complementari di tessuto cerebrale che, se utilizzate insieme, migliorano la nostra comprensione dei substrati neurali associati all’ASD. L’applicazione di tali approcci multimodali complementari potrebbe aiutare a sottogruppi di individui con ASD basati su specifiche anomalie neurobiologiche, che possono essere di particolare importanza per affrontare l’eterogeneità neurobiologica dell’ASD e far progredire lo sviluppo della medicina di precisione. ”

In una dichiarazione, Beversdorf ha ampliato questa parte della discussione. Ha detto: “Uno dei problemi con l’approccio al trattamento dell’autismo è che ci sono molti sottotipi e molti geni diversi e potenzialmente altri fattori che contribuiscono al disturbo. Se hai un trattamento che funziona in una sottopopolazione, potrebbe non funzionare in un’altra. Tuttavia, se siamo in grado di determinare il perché, possiamo perseguire approcci individualizzati e fare molti più progressi nello sviluppo di nuovi trattamenti. “Beversdorf ha aggiunto:” Questa scoperta inizia a suggerire come i biomarcatori si relazionano l’uno con l’altro nell’autismo. Potrebbero esserci interi set di biomarcatori che potrebbero essere correlati tra loro e potrebbero dirci qualcosa. Potrebbe servire come biomarcatore per prevedere chi risponderà a quale farmaco. ”

Infine, i ricercatori ipotizzano che “Sebbene speculativo, l’eccitazione / inibizione negli emisferi cerebellari può riflettere la capacità degli interneuroni glutammatergici di fornire un input eccitatorio alle cellule cerebellari del Purkinje, che potrebbero alterare i segnali modulatori dai nuclei profondi cerebellari agli emisferi cerebrali controlaterali.” Hegarty et al. Inoltre, conclude: “Sembra quindi che la ridotta E / I nel cervelletto, potenzialmente aumentata E / I nella corteccia prefrontale e alterata attivazione coordinata tra queste regioni e possa essere associata ad alcuni aspetti della presentazione clinica dell’ASD, che garantisce ulteriori indagini.”

Oltre a David Beversdorf e John Hegarty, i coautori di questo studio hanno incluso Dylan Weber della University of Missouri-Kansas City School of Dentistry e Carmen Cirstea, Assistant Research Professor di Physical Medicine and Rehabilitation presso la MU School of Medicine.

Riferimenti

John P. Hegarty II, Dylan J. Weber, Carmen M. Cirstea, David Q. Beversdorf. “La connettività funzionale cerebro-cerebellare è associata con l’equilibrio di inibizione eccitazione cerebrale nel disturbo dello spettro autistico.” Diario di autismo e disturbi dello sviluppo (primo online: 23 maggio 2018) DOI: 10.1007 / s10803-018-3613-y

Anila D’Mello e Catherine J. Stoodley. “Circuiti cerebro-cerebellari nel disturbo dello spettro autistico.” Frontiers in Neuroscience (2015) DOI: 10.3389 / fnins.2015.00408

Catherine J. Stoodley e Jeremy D. Schmahmann. “Evidenza per l’organizzazione topografica nel cervelletto del controllo motorio rispetto all’elaborazione cognitiva e affettiva.” Cortex (2010) DOI: 10.1016 / j.cortex.2009.11.008

Jeremy D. Schmahmann e Deepak N. Pandya. “The Cerebrocerebellar System” International Review of Neurobiology (1997) DOI: 10.1016 / S0074-7742 (08) 60346-3