Análisis de conectividad cerebral funcional entre pares de regiones anatómicas para caracterizar las alteraciones causadas por el trastorno del espectro autista a partir de imágenes de resonancia magnética

Abstract

[ES] El trastorno del espectro autista (TEA) se define como una patología con tres características fundamentales: trastorno de la relación, alteraciones en la comunicación y falta de flexibilidad mental y comportamental. Hasta la fecha su diagnóstico se reduce a un conjunto de pruebas clínicas y psicológicas subjetivas, lo que está motivando la búsqueda de biomarcadores objetivos sobre variaciones estructurales y funcionales en el cerebro. El objetivo de este Trabajo Fin de Grado es el estudio de las diferencias en conectividad funcional cerebral mediante el análisis de imágenes de RM funcional en estado de reposo (rs-fMRI) entre sujetos con autismo y sujetos controles. Para ello se estudiará la correlación total y parcial entre pares de señales de regiones anatómicas del cerebro. Existe una controversia entre diferentes estudios para los resultados obtenidos dentro de la ¿default mode network¿ (DMN), entre hiper o hipoconectividad funcional de los sujetos con TEA. Las imágenes utilizadas han sido proporcionadas por la base de datos multicentro y pública ABIDE (Autism Brain Imaging Data Exchange). Los sujetos han sido emparejados por diversas variables demográficas y se han agrupado en tres rangos de edad (niños, adolescentes y adultos), para estudiar el TEA desde un punto de vista del desarrollo. Se han encontrado hipoconectividades funcionales de los sujetos con autismo respecto a los controles en regiones pertenecientes a la DMN. En niños entre la zona del giro temporal medio (parte anterior) izquierda y la parte derecha del lóbulo frontal (p = 0,0080), también en el córtex orbitofrontal izquierdo y el giro frontal superior derecho (p = 0,0144). En adolescentes entre el giro postcentral en ambos hemisferios cerebrales (p = 0,0012), además entre el córtex precúneo derecho y el giro temporal medio (parte anterior) derecho (p = 0,0236). Resultados que están en concordancia con los estudios de Assaf, Weng, Rudie y Mueller.

[EN] Autism Spectrum Disorder (ASD) is defined as a pathology with three main characteristics: relationship disorder, alterations in communication, and lack of mental and behavioral flexibility. To date, its diagnose is based on some subjective medical and psychological tests. For that reason, the investigations are focused on the pursuit of objective biomarkers about structural and functional variations in the brain. The present work is based on the study of the variability in the cerebral functional connectivity by means of the analysis of functional RM images in resting state (rs-fMRI) among individuals with ASD and controls. For that, the connectivity among pairs of cerebral anatomical regions will be studied. There is a controversy in the results among different studies of the ¿default mode network¿ (DMN) about functional hyper or hypoconnectivity of the patients with ASD. The used images have been provided by the multicentre and public database ABIDE (Autism Brain Imaging Data Exchange). The patients have been paired by different demographic variables and they have been divided into three ages ranges (children, teenagers and adults), in order to study ASD from a development point of view. It has been found functional hypoconnectivities in patients with ASD in comparison with control subjects in these regions belonging to ¿default mode network¿ (DMN). In children, between left middle temporal gyrus (anterior part) and the right part of the frontal lobe (p = 0,0080), also in left orbitofrontal cortex and right superior frontal gyrus (p = 0,0144). In teenagers, between postcentral gyrus in both cerebral hemispheres (p = 0,0012), also between right precuneus and the middle right temporal gyrus (anterior part) (p = 0,0236). These results are in accordance with the studies of Assaf, Weng, Rudie and Mueller.

[CAT/VA] El trastorn de l’espectre autista (TEA) es defineix com una patologia amb tres característiques fonamentals: trastorn de la relació, alteracions en la comunicació i falta de flexibilitat mental i comportamental. Fins ara el diagnòstic es redueix a un conjunt de probes clíniques i psicològiques subjectives, el que esta motivant la recerca de biomarcadors objectius sobre variacions estructurals i funcionals del cervell. L’objectiu d’aquest Treball Fi de Grau es l’estudi de les diferencies en connectivitat funcional cerebral mitjançant l’anàlisi d’imatges de RM funcional en estat de repòs (rs-fMRI) entre subjectes amb autisme i subjectes controls. Per a dur-ho a terme s’estudiarà la connectivitat total i parcial entre parells de senyals de regions anatòmiques del cervell. Existeix una controvèrsia entre diferents estudis per als resultats obtinguts dins de la “default mode network” (DMN), entre híper o hipoconnectivitat funcional dels subjectes amb TEA. Les imatges utilitzades han sigut proporcionades per la base de dades multicentre i pública ABIDE (Autism Brain Imaging Data Exchange). Els subjectes han sigut emparellats per diverses variables demogràfiques i s’han agrupat en tres rangs d’edat (xiquets, adolescents i adults), per estudiar el TEA des d’un punt de vista del desenvolupament. S’han trobat hipoconnectivitats funcionals dels subjectes amb autisme respecte als controls en regions pertanyents a la DMN. En xiquets entre la zona del gir temporal mitjà (part anterior) esquerre i la part dreta del lòbul frontal (p = 0,0080), també al còrtex orbitofrontal esquerre i el gir frontal superior dret (p = 0,0144). En adolescents entre el gir postcentral en els dos hemisferis cerebrals (p = 0,0012), a més entre el còrtex precúneo dret i el gir temporal mitjà (part anterior) dret (p = 0,0236). Resultats que estan en concordança amb els estudis d’Assaf, Weng, Rudie i Mueller.