A big-world network in ASD: Dynamical connectivity analysis reflects a deficit in long-range connections and an excess of short-range connections

Viime vuosina yhä useammat todisteet ovat lisänneet hypoteesia, jonka mukaan autismikirjon häiriö (Autism Spectrum Disorder, ASD) on aivojen funktionaalisen yhteenkytkeytyvyyden muuttunut tila. Valtaosa näistä empiirisistä tutkimuksista perustuu toiminnalliseen magneettikuvaukseen (fMRI), jonka ajallinen resoluutio on suhteellisen heikko. Vain kourallinen tutkimuksia on tutkinut verkostoja, jotka syntyvät dynaamisesta koherenssista millisekunnin resoluutiolla, eikä ole tutkimuksia koherenssista tehospektrin matalimmilla taajuuksilla, joiden on hiljattain osoitettu heijastavan pitkän kantaman kortikaalis-kortikaalisia yhteyksiä. Tässä käytimme elektroenkefalografiaa (EEG) arvioidaksemme dynaamista aivojen yhteenkuuluvuutta ASD:ssä keskittyen matalien taajuuksien (delta) alueeseen. Havaitsimme, että liitettävyysmallit olivat erilaisia ASD- ja kontrollipopulaatioissa ja heijastivat kaksinkertaista dissosiaatiota: ASD-henkilöillä ei ollut pitkän kantaman yhteyksiä, ja merkittävin puute oli etu-otsalohkon yhteyksissä. Sitä vastoin ASD-henkilöt osoittivat lisääntyneitä lyhyen kantaman yhteyksiä lateraalis-frontaalisissa elektrodeissa. Tämä luokkien välinen vaikutus osoitti johdonmukaista parametrista riippuvuutta: ASD:n vaikeusasteen kasvaessa lyhyen kantaman koherenssi oli voimakkaampaa ja pitkän kantaman koherenssi väheni. On esitetty teoreettisia perusteluja, joiden mukaan erilaiset yhteenkuuluvuusmallit voivat johtaa verkostoihin, joilla on erilainen tehokkuus tiedonsiirrossa. Osoitamme, että ASD-henkilöiden verkoilla on pienempi klusterointikerroin, suurempi karakteristinen polun pituus kuin kontrolleilla – mikä osoittaa, että verkon topologia poikkeaa pienen maailman käyttäytymisestä – ja suurempi modulaarisuus. Yhdessä nämä tulokset osoittavat, että delta-alueen koherenssi paljastaa ASD-patologiaan liittyviä laadullisia ja määrällisiä näkökohtia.