Análisis de volumetría y espesor cortical en imágenes de resonancia magnética estructural para cuantificar alteraciones cerebrales causadas por el trastorno del espectro autista

Abstract

[ES] El trastorno del espectro autista (TEA) es un conjunto de desórdenes en el desarrollo neurológico caracterizados por anomalías en la cognición social, déficits en la comunicación y patrones de comportamiento repetitivos. Diversos estudios han investigado las anomalías estructurales asociadas a este trastorno mediante técnicas de neuroimagen, con el fin de obtener un diagnóstico cuantitativo y poder desarrollar tratamientos. Sin embargo, los resultados obtenidos han sido muy variados. Debido a la complejidad y heterogeneidad del TEA, se necesita una amplia muestra para revelar sus mecanismos neurales. La base de datos ABIDE (Autism Brain Imaging Data Exchange) surgió con el objetivo de juntar las bases de datos de distintos centros de investigación y posibilitar su acceso a la comunidad científica. Esta base de datos contiene imágenes de resonancia magnética estructural y funcional de 1112 sujetos (personas con TEA y controles sanos). El objetivo de este Trabajo Fin de Grado es el análisis de las diferencias en volumen cerebral total, volumen de materias y en volumen, área y espesor de las regiones corticales y subcorticales, entre personas autistas y controles. Se han analizado sujetos controles y autistas de ABIDE, emparejados por diversas variables demográficas. Se han dividido los sujetos en cuatro rangos de edad para analizar cómo varían estas diferencias con los años. Los resultados obtenidos en los cuatro rangos de edad han sido distintos. Se han obtenido una serie de regiones corticales y subcorticales con diferencias en volumen y espesor (p < 0,05), aunque no se ha observado ninguna diferencia en área. Respecto al volumen de materias, sólo se han obtenido diferencias significativas en el grupo de adultos (≥ 23 años) donde el grupo de controles ha presentado un mayor volumen de sustancia blanca. Estos resultados confirman el conocimiento obtenido por otros autores en estudios previos.

[CA] El trastorn de l’espectre autista (TEA) és un conjunt de desordres en el desenvolupament neurològic caracteritzats per anomalies en la cognició social, dèficits en la comunicació i patrons de comportament repetitius. Són diversos els estudis que han buscat anomalies estructurals associades a aquest trastorn mitjançant tècniques de neuroimatge, amb la finalitat d’obtindre un diagnòstic objectiu i poder desenvolupar tractaments per al TEA, però els resultats obtinguts per diversos autors han sigut molt variats. Degut a la complexitat i heterogeneïtat del TEA, es necessita una àmplia mostra per a revelar els seus mecanismes neurals. La base de dades ABIDE (Autism Brain Imaging Data Exchange) va sorgir amb l’objectiu d’unir bases de dates de distints centres d’investigació i possibilitar el seu accés a la comunitat científica. Esta base de dates conté imatges de ressonància magnètica estructural i funcional de 1112 subjectes (persones amb TEA i controls sans). L’objectiu d’aquest Treball de Fi de Grau es l’anàlisi de les diferències en volum cerebral total, volum de matèries i en volum, àrea i espessor de les regions corticals i subcorticals, entre persones autistes i controls. S’han analitzat subjectes controls i autistes d’ABIDE, emparellats per diverses variables demogràfiques. S’han dividit els subjectes en quatre rangs d’edat per analitzar com varien aquestes diferències amb els anys. Els resultats obtinguts en els quatre rangs d’edat han sigut distints. S’han obtingut una sèrie de regions corticals i subcorticals amb diferències en volum i espessor (p < 0,05) però no s’ha observat ninguna diferència en àrea. Respecte a les diferències en volum de matèries, sols s’han obtingut diferències significatives en el grup d’adults (≥ 23 anys) on el grup de controls ha presentat un major volum de substància blanca. Alguns dels descobriments realitzats repliquen els resultats obtinguts per altres autors en estudis previs.

[EN] Autism spectrum disorder (ASD) is a group of developmental neurologic disorders characterized by anomalies in social cognition, communication deficits and repetitive behavior patterns. Many studies have looked for structural anomalies associated with this disorder with the aim of providing a quantitative diagnosis and developing some treatments. However, there are discrepancies in the obtained results. Due to the complexity and heterogeneity of ASD, a large sample is needed to reveal ASD’s neural mechanisms. ABIDE database (Autism Brain Imaging Data Exchange) emerged with the aim of joining different investigation center databases and enabling its access to the scientific community. This database contains structural and functional magnetic resonance images of 1112 subjects (patients with ASD and healthy controls). The objective of this final degree project is to analyze differences in total cerebral volume, tissue volume and volume, area and thickness of the cortical and subcortical cerebral regions between patients with autism and controls. It has been checked that the sets of subjects used in the study were homogeneous. Individuals have been matched using a serial of demographical variables. Subjects are divided in four age ranges to analyze how these differences vary with the years. Results obtained in the four age ranges have been different. Some cortical and subcortical regions have thickness and volume differences (p < 0,05). However, no differences in area have been obtained. Regarding tissue volume differences, significant differences have only been obtained in the adults group (≥ 23 years old) where control group has an increased white matter volume. These findings replicate results obtained by other authors in previous studies.