Última actualización web: 24/04/2019

Disección de la anatomía cortical heterogénea del trastorno del espectro autista mediante modelos normativos

Artículo | Trastornos infantiles y de la adolescencia | 06/02/2019

  • Autor(es): Mariam Zabihi, Marianne Oldehinkel, Thomas Wolfers...(et.al)
  • Título original: Dissecting the heterogeneous cortical anatomy of autism spectrum disorder using normative models
  • Fuente: Cognitive Neuroscience and Neuroimaging
RESUMEN

La base neuroanatómica del trastorno del espectro autista (TEA) se ha mantenido esquiva, principalmente debido a la alta heterogeneidad biológica y clínica entre los individuos diagnosticados. A pesar de un esfuerzo considerable para comprender la TEA utilizando biomarcadores de neuroimagen, la heterogeneidad sigue siendo una barrera, en parte porque los estudios emplean principalmente enfoques de casos y controles, que suponen que el grupo clínico es homogéneo.
Aquí, utilizamos un enfoque innovador de modelado normativo para analizar la heterogeneidad biológica en ASD. El objetivo fue analizar la neuroanatomía de la TEA mediante el mapeo de las desviaciones de un patrón típico de desarrollo neuroanatómico a nivel del individuo y mostrar la necesidad de mirar más allá del paradigma de casos y controles para comprender la neurobiología del TEA. Primero, estimamos un modelo normativo a nivel de vértice del desarrollo del grosor cortical utilizando la regresión del proceso gaussiano, luego mapeamos la desviación de cada participante respecto del patrón típico. Para esto, empleamos una muestra heterogénea de corte transversal de 206 individuos con desarrollo típico (TD) (127 hombres), y 321 individuos (232 hombres) con TEA (6-33 años).
Encontramos pocas diferencias de casos y controles, pero la cohorte de TEA mostró patrones altamente individualizados de desviaciones en el grosor cortical que estaban generalizadas en el cerebro. Estas desviaciones se correlacionaron con la severidad de los comportamientos repetitivos y los síntomas comunicativos sociales, aunque solo los comportamientos repetitivos sobrevivieron a las correcciones para pruebas múltiples.
Nuestros resultados: (i) refuerzan la noción de que los individuos con TEA muestran trayectorias distintas y altamente individualizadas de desarrollo cerebral y (ii) muestran que al centrarse en los efectos comunes (es decir, el "participante promedio de TEA"), el enfoque de casos y controles encubre considerable Variación interindividual crucial para la medicina de precisión.

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ABSTRACT

Background
The neuroanatomical basis of autism spectrum disorder (ASD) has remained elusive, mostly due to high biological and clinical heterogeneity among diagnosed individuals. Despite considerable effort towards understanding ASD using neuroimaging biomarkers, heterogeneity remains a barrier, partly because studies mostly employ case-control approaches, which assume that the clinical group is homogeneous.
Methods
Here, we used an innovative normative modelling approach to parse biological heterogeneity in ASD. We aimed to dissect the neuroanatomy of ASD by mapping the deviations from a typical pattern of neuroanatomical development at the level of the individual and to show the necessity to look beyond the case-control paradigm to understand the neurobiology of ASD. We first estimated a vertex-wise normative model of cortical thickness development using Gaussian process regression, then mapped the deviation of each participant from the typical pattern. For this we employed a heterogeneous cross-sectional sample of 206 typically developing (TD) individuals (127 male), and 321 individuals (232 male) with ASD (aged 6-31).
Results
We found few case-control differences but the ASD cohort showed highly individualized patterns of deviations in cortical thickness that were widespread across the brain. These deviations correlated with severity of repetitive behaviors and social communicative symptoms, although only repetitive behaviors survived corrections for multiple testing.
Conclusions
Our results: (i) reinforce the notion that individuals with ASD show distinct, highly individualized trajectories of brain development and (ii) show that by focusing on common effects (i.e. the ‘average ASD participant’), the case-control approach disguises considerable inter-individual variation crucial for precision medicine.


Normative modeling, Gaussian process, Autism, cortical thickness, Outlier detection, heterogeneity

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Etiquetas: Modelado normativo, proceso gaussiano, autismo, grosor cortical, detección de valores atípicos, heterogeneidad

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