The characteristics of functional brain networks in autism spectrum condition. A systematic review

Nie ma konsensusu co do neuronalnego podłoża autyzmu. Przez ostatnie 30 lat funkcjonalne sieci stanu spoczynkowego zyskały uznanie jako stabilne cechy organizacji mózgu a zaburzenia ich struktury mogą mieć szkodliwe skutki. Coraz więcej badań używa techniki rezonansu magnetycznego połączonego z neuronauką sieciową w celu lepszej charakteryzacji zaburzeń ze spektrum autyzmu. Stanowi to jednak wciąż wyzwanie, mając na uwadze heterogeniczność tego zaburzenia. Chociaż niektóre powtarzalne zmiany w łączności funkcjonalnej pojawiły się w literaturze, wyniki wciąż nie są rozstrzygające. Z tego powodu przeprowadzony został systematyczny przegląd literaturowy badań z obszaru statycznej łączności funkcjonalnej i autyzmu. Głównym celem przeglądu było sprawdzenie, jak poszczególne (osiowe i nieosiowe) symptomy autyzmu mogą być wytłumaczone za pomocą badań z użyciem funkcjonalnego rezonansu magnetycznego w warunku przebywania w skanerze bez narzuconego zadania. Ponadto, istotne dla tej pracy były również potencjalne wpływy zmiennych takich jak wiek czy płeć oraz globalne dla całego mózgu wzorce zmian w łączności. Przeglądu dokonano zgodnie z zaleceniami z deklaracji PRISMA i zawarł on ostatecznie 91 badań (opublikowanych po 2016 roku) wyszukanych w bazie danych Scopus. W każdym z wymienionych powyżej wątków znaleziono powtarzalne wzorce w wynikach. Zmiany w niektórych sieciach i obszarach bardziej przyczyniły się do konkretnych grup zaburzeń, ale kierunek tych różnic (zmniejszona lub zwiększona łączność) był zmienny ze względu na regiony mózgu, metody i charakterystykę badanych. Za obiecujący należy uznać fakt, że wyniki nie tylko dobrze integrowały się z popularnymi poznawczymi teoriami autyzmu, ale wspierały również nowe hipotezy oparte na łączności funkcjonalnej. Zmiany występowały na poziomie lokalnym, sieciowym jak i dla całego mózgu. Wyraźny był również wpływ zmiennych takich jak wiek, płeć czy inteligencja. Interpretacja wyników była utrudniona ze względu na metodologiczne oraz teoretyczne problemy z funkcjonalnym obrazowaniem łączności między obszarami w autyzmie. Poza tym, podkreślić należy wstępny charakter wniosków z przeglądu spowodowany ścisłymi kryteriami wykluczenia i uwzględnienia artykułów. Mimo to, synteza wielu badań wyjaśniających różne aspekty zmian łączności funkcjonalnej w autyzmie stanowi dobry punkt wyjścia dla potrzebnych przyszłych prac w tym obszarze.

There is no consensus regarding neural causes of symptoms in autism. Resting-state functional networks were proven in the last 30 years to be a robust feature of the brain's organisation. Disruptions of their structure could be potentially harming. Recently, more and more studies utilise functional imaging and networks framework in order to provide a better characterisation of this autism. It is nevertheless a challenging task considering autism’s heterogeneity. Although some trends emerged in the literature, they are far from conclusive. That is why a systematic review of the latest findings in the domain of static functional connectivity and autism was conducted. The main aim of the review was to examine whether different (both core and non-core) autistic symptoms are being robustly explained by resting-state functional imaging connectivity studies. Moreover, the potential influences of confounding variables such as age and gender, as well as global connectivity tendencies were of interest for this thesis. The review was conducted with respect to PRISMA frameworks and included 91 studies (all published in 2017 or later) extracted from the Scopus database search. Patterns in each of the aforementioned domains were found. While certain networks and areas were more likely to contribute to some groups of features, the directions of changes (hypo- or hyperconnectivity) tended to vary depending on regions, method and participants’ characteristics. However, it was promising that the findings not only were well integrated with popular cognitive theories of autism, but also network-based hypotheses emerged and the reviewed literature supported some of them. Functional alterations likely occur at the local, network, but also global levels. Moreover, it was clear that confounding variables such as age, gender or intelligence influence functional connectivity changes. Interpretations of the results are affected by the methodological and conceptual issues of autism’s functional connectivity imaging and preliminary character of the review caused by strict exclusion and inclusion criteria. Nevertheless, a synthesis of studies explaining different aspects of connectivity changes in autism seems to be a good starting point for necessary future investigations.