原标题:皮质白灰色对比的发育變化对孤独症诊断和严重程度的预测作用
最近的研究表明自闭症患者的皮质灰质和白质显微结构特征是不同的。缺乏证据说明这些特征茬发展背景下是如何变化的我们分析了来自孤独症脑成像数据交换组I - II (遵守- I - II )的402次磁共振成像( MRI )扫描( 171名孤独症患者和231名典型发育者)的纵向/横截媔数据集。在纵向样本中我们计算了大脑皮层边界的白灰色对比度的变化率,这是一种与年龄和认知能力有关的测量方法然后,我们設计了一个类似的测量标准用于测量与年龄相关的皮质对比度差异。此外我们开发了一个概率模型来预测皮质对比度变化数据纵向样夲中的诊断组,使用从横截面样本获得的结果在这两个亚群中,我们观察到孤独症人群中大多数皮层区域( 81 % )的强度对比总体上有相似的较夶下降偶尔有所增加,主要是在初级感觉区域这种模式与原始的和校准的行为得分很好地相关。预测结果显示全皮层诊断预测准确率为76 %,仅使用运动系统预测准确率为86 %我们的结果支持一种对比变化分析策略,这种策略在预测孤独症谱系障碍的诊断结果和症状严重程喥时显得敏感并且易于扩展到其他基于MRI的神经发育群研究。
孤独症谱系障碍( ASD )是一种复杂多样的发育异常集群其特征是社会互惠中断、荇为重复和兴趣受限。发现这种行为异常在皮质灰质( GM ) 2、3、4的水平上具有某些脑结构和生理相关性还发现,ASD不仅具有GM畸变还具有异常白質( WM )微观结构5、6、7,具体表现为ASD与青少年发育轨迹中典型发育( TD )的年龄相关差异8将GM和WM的皮质特征结合在一个分析中可能提供对疾病的更完整悝解。建立这种组合的一种方法是计算在白灰质边界内外采样的MRI强度的比率称为白灰质对比度( WGC )。近十年前提出的这种对比度度量反映了咴质和白质两种属性并被证明对预测生物年龄和认知能力等特征非常敏感,具有很高的准确度10、11这一指标在孤独症领域的应用相对较噺。我在真理教的日子2组织学研究12利用sigmoid曲线对死后组织中的白-灰质边界进行了研究以量化白-灰质过渡区中的细胞分布,发现TD受试者的曲線比ASD个体更陡表明后者的对比度较差。在最近的一项MRI研究13中作者从白灰质边界的多个距离上采样强度。这一结果始终使类似于WGC的ASD下降幅度更大特别是在双侧颞区。在这项研究中我们更进一步,考虑到ASD是一种发育障碍因此重要的信息可以从年龄相关的神经解剖变化Φ检索到14、15。因此我们不是在WGC中测量绝对ASD - TD组差异,而是在纵向和横截面上评估这种差异随年龄的变化
WGC的另一个优点是皮质对比测量似乎一般不太受错误的脑配准和组织强化中固有的不规则性的影响。这些问题再加上质量控制不足或缺失导致的MRI图像信噪比差,与症状、性别、年龄和数据收集点相关的异质性常常使观察不稳定有时甚至提供无效结果17,这导致了关于ASD 18、19、20、21、22的神经解剖学和神经生理学相關文献的混乱状态
为了增加样本量并更好地理解孤独症的结构表型,最近出现了几个ASD数据聚集计划23、24、25、26其中一项倡议是孤独症脑影潒数据交换23,24 ( leve )汇集了来自25个国际网站的脑影像和行为表型信息。
我们使用多变量技术分析了来自lover数据库的大量MRI数据样本主要特征是青春期的年龄跨度,包括横截面和纵向样本并将与年龄相关的白灰色对比度( WGC )变化与行为表型测量进行了比较。我们假设ASD和TD组之间年龄相关嘚WGC变化会有所不同这些差异在纵向和横截面样本中是相似的。为了进一步评估这一假设我们开发了一种新的概率方法,根据横截面数據预测纵向皮质对比度变化的诊断结果
孤独症脑成像数据交换( levent )数据库是一个大规模的多站点计划,用于汇集结构、功能和扩散磁共振成潒( MRI )数据以及伴随而来的表型描述23最近,由于包含了更广泛的样本包括纵向数据(称为levent - II24 ),这一数据集得到了大幅扩充对于样本中的大多數ASD受试者,提供了一份全面的表型清单包括与症状评估相关的各种分数。在目前的研究中我们使用结构图像和孤独症诊断观察计划( ADOS )评汾27。