Connettività funzionale intrinseca dell'ippocampo alla base della memoria rigida in bambini e adolescenti con disturbo dello spettro autistico: uno studio caso-controllo

Contatto: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com

Teruo Hashimoto1, Susumu Yokota2, Yutaka Matsuzaki1 e Ryuta Kawashima

Astratto

Apprendimento e memoria atipicinella prima infanzia può promuovere comportamenti atipici nella vita successiva. Un apprendimento meno relazionale e un recupero inflessibile durante l'infanzia possono aumentare i comportamenti limitati e ripetitivi nei pazienti con un disturbo dello spettro autistico. Lo scopo di questo studio era di chiarire i meccanismi dimemoria atipicanei bambini con disturbo dello spettro autistico. Abbiamo condotto test di apprendimento della coppia immagine-nome e riconoscimento ritardato con due gruppi: un gruppo con bambini con disturbo dello spettro autistico ad alto funzionamento (di età compresa tra 7 e 16 anni, n=41) e un gruppo con bambini con sviluppo tipico (n{{ 5}}) che corrispondeva all'età, al sesso e al QI del primo gruppo. Abbiamo valutato le correlazioni tra i punteggi di riconoscimento di successo e la connettività funzionale dello stato di riposo dal seme al cervello intero. Sebbene le prestazioni di apprendimento e recupero fossero comparabili tra i due gruppi, abbiamo osservato un apprendimento di categoria leggermente inferiore e guadagni di memoria significativamente inferiori nel gruppo con disturbo dello spettro autistico rispetto al gruppo con sviluppo tipico. La rete canonica dell'ippocampo anteriore destra è stata coinvolta nella memoria di successo nei giovani con sviluppo tipico, mentre altri sistemi di memoria possono essere coinvolti nella memoria di successo nei giovani con un disturbo dello spettro autistico. L'elaborazione della memoria indipendente dal contesto e meno relazionale può essere associata a minori guadagni di memoria nel disturbo dello spettro autistico. Queste caratteristiche di memoria atipiche nel disturbo dello spettro autistico possono accentuare i loro comportamenti rigidi in alcune situazioni.

Laici astratto

Apprendimento e memoria atipicinella prima infanzia può promuovere comportamenti atipici nella vita successiva. In particolare, un minore apprendimento relazionale e un recupero inflessibile nell'infanzia possono aumentare i comportamenti limitati e ripetitivi nei pazienti con un disturbo dello spettro autistico. Lo scopo di questo studio era di chiarire i meccanismi dimemoria atipicanei bambini con disturbo dello spettro autistico. Abbiamo condotto test di apprendimento della coppia immagine-nome e riconoscimento ritardato con due gruppi di giovani: un gruppo con bambini con disturbo dello spettro autistico ad alto funzionamento (di età compresa tra 7 e 16 anni, n=41) e un gruppo con bambini con sviluppo tipico (n{ {4}}) che corrispondeva all'età, al sesso e al QI completo del primo gruppo. Abbiamo esaminato le correlazioni tra i punteggi di riconoscimento di successo e la connettività neurale durante il riposo nello scanner di risonanza magnetica senza pensare a nulla. Sebbene sia le prestazioni di apprendimento che di recupero fossero comparabili tra i due gruppi, abbiamo osservato un aumento della memoria significativamente inferiore nel gruppo con disturbo dello spettro autistico rispetto al gruppo con sviluppo tipico. La rete della memoria è stata coinvolta nel recupero della memoria di successo nei giovani con sviluppo tipico, mentre gli altri sistemi di memoria che non dipendono in larga misura dalle reti possono essere coinvolti nella memoria di successo nei giovani con un disturbo dello spettro autistico. L'elaborazione della memoria indipendente dal contesto e meno relazionale può essere associata a minori guadagni di memoria nel disturbo dello spettro autistico. In altre parole, i giovani con disturbo dello spettro autistico potrebbero trarre beneficio dalla memoria non relazionale. Queste caratteristiche della memoria atipica nel disturbo dello spettro autistico possono esagerare i loro comportamenti inflessibili in alcune situazioni o, viceversa, i loro comportamenti atipici possono provocare ricordi rigidi e meno connessi.

Parole chiave: disturbo dello spettro autistico, sviluppo, ippocampo, apprendimento, riconoscimento

introduzione

La ridotta flessibilità cognitiva nel disturbo dello spettro autistico (ASD) è caratterizzata da interessi limitati e comportamenti ripetitivi (Lopez et al.,2005). Alcuni dei comportamenti rigidi nei pazienti con ASD possono essere collegati al loromemoria atipica. Strategie di apprendimento verbale atipiche (Bowler et al.,2009), minor uso della strategia sia nell'apprendimento che nel recupero e menomazioni nel recupero dettagliato sono state dimostrate in ASD (Gaigg et al.,2015; Wojcik et al.2018), Il maggiore la frequenza dei ricordi traumatici nei giovani con ASD può essere correlata al loro apprendimento atipico e al recupero di ricordi organizzati senza forma (Rumball,2019), eccessiva specificità nell'apprendimento percettivo (Harris et al,2015), difficoltà nell'apprendimento inverso (D'Cru et al .,2013; South et al.,2012) e un minor numero di falsi ricordi (Beversdorf et al..2000; Hillier et al..2007; Wojcik et al.,2018) suggeriscono una memoria atipica, rigida e rigida negli individui con ASD .

Inoltre, Boucher ha riportato profili cognitivi irregolari nell'ASD, come forza e debolezza simultanee nel dominio della memoria (Boucher et al., 2012). Ad esempio, Ring e colleghi (2016) hanno identificato la memoria dell'oggetto intatto e la memoria relazionale compromessa negli adulti con ASD. La memoria dell'oggetto si riferisce allo studio di ogni elemento in isolamento, mentre la memoria relazionale si riferisce allo studio delle associazioni tra un elenco di elementi. Sebbene sia la codifica relazionale che quella specifica dell'oggetto migliorino il recupero corretto, il processo relazionale può sviluppare falsi ricordi combinando informazioni tra elementi o eventi (Huff & Bodner, 2019), che possono quindi essere recuperati e ricostruiti in diverse combinazioni. La distorsione è una caratteristica della memoria umana e questi errori di memoria possono essere adattativi per l'aggiornamento della memoria e comportamenti flessibili (Loftus, 2003; Schacter, 2007; Schacter et al, 201l). Ricostruendo in modo flessibile elementi di esperienze passate, possiamo simulare futuri probabili e improbabili e immaginare versioni alternative di esperienze passate (Schacter et al., 2015). Al contrario, una memoria troppo rigida, robusta e non distorta può limitare la modifica del pensiero e del comportamento. I bambini con ASD hanno mostrato una memoria di origine intatta ma una ridotta integrazione della memoria di origine e del pensiero (Naito et al.,2020). La memoria forte per gli elementi isolati e la memoria debole per gli elementi associati possono essere correlati alla memoria rigida e inflessibile nell'ASD.

Nei bambini con sviluppo tipico (TD), la semplice memoria associativa e vincolante si sviluppa prima, mentre i processi strategici e di controllo per la memoria relazionale si sviluppano più tardi (Shing et al., 2010). La memoria di riconoscimento per elementi isolati/individuali sembra svilupparsi in tenera età (4-5anni) (Olson & Newcombe, 2014). L'accuratezza del riconoscimento di elementi da 8-a 9-anni per oggetti visivi è paragonabile a quella degli adulti, mentre il ricordo dei fatti si sviluppa sin dall'inizio tra i 4 e i 10 anni (Riggins, 2014; Rollins & Cloude,2018) La memoria relazionale dettagliata si sviluppa lentamente dopo i 6 anni (Lee et al.,2016; Ngo et al.,2019). Inoltre, sia le risposte di riconoscimento corrette che quelle false aumentano con l'età e il riconoscimento corretto è associato all'attività nel ippocampo (Paz-Alonso et al.,2008). I bambini TD possono utilizzare la rete ippocampale per una memoria di successo (Ngo et al.,2017; Ofen,2012; Tang et al. 2018) e la maturazione dell'ippocampo nell'asse antero-posteriore può supportare una memoria di successo (Demaster & Ghetti,2013) . La differenziazione del recupero della codifica nell'asse antero-posteriore dell'ippocampo è stata osservata nei bambini (Langnes et al, 2019), come tale. connettività neurale alterata dell'ippocampo può fornire informazioni suapprendimento e memoria atipicinei bambini con ASD.

Studi di neuroimaging hanno suggerito che l'ASD è associato a una connettività neurale alterata (Di Martino et al. 2009; Hahamy et al.2015; Just et al,2012) e a una connettività funzionale nello stato di riposo (FC) globalmente più debole nei bambini (Yerys et al. ,2017). La FC atipica in stato di riposo nei bambini con ASD può essere associata ai loro comportamenti inflessibili (cioè limitati e ripetitivi) (Uddin et al., 2013, 2015). Studi recenti con adulti sani suggeriscono che la FC in stato di riposo può predire le prestazioni della memoria (Dresler et al.,2017; Fjell et al.,2016) e che il trasferimento dell'apprendimento è correlato alla FC(Gerraty et al,2014). La connettività alterata correlata al compito negli adulti con ASD può essere associata all'apprendimento (Schipul et al, 2012; Schipul & Just, 2016). Alcuni studi hanno suggerito che una rete atipica dell'anca prefrontale e dell'ippocampo parietale posteriore possa essere coinvolta nei deficit di memoria correlati all'ASD (Ben Shalom, 2003; Boucher & Mayes, 2012; Cooper et al. 2017; Solomon et al, 2015 ). Sono state riportate differenze di crescita dell'ippocampo destro-sinistro nei bambini sani e sviluppo atipico nei bambini con ASD (Reinhardt et al.2020). Tuttavia, i meccanismi neurali della memoria nei bambini con ASD non sono stati ancora ben chiariti.

Lo scopo di questo studio era di rivelare le basi neurali della memoria atipica nei giovani con ASD che si riferiscono ai loro comportamenti inflessibili. Abbiamo utilizzato l'apprendimento del nome dell'immagine (riconoscimento immediato) e i test di riconoscimento ritardato per misurare le prestazioni della memoria nei bambini con ASD e TD. Per valutare le caratteristiche rigide della memoria in ASD. abbiamo valutato la costanza della memoria classificando le prestazioni di riconoscimento ritardato in base alle prestazioni di riconoscimento immediato per ciascun elemento. Abbiamo utilizzato prestazioni di memoria di successo (cioè risposte corrette consecutive sia nei test di riconoscimento immediato che ritardato) come indice di rigidità della memoria e abbiamo anche classificato i guadagni e le distorsioni nel test di riconoscimento ritardato che suggeriva una minore rigidità della memoria. Per comprendere meglio le caratteristiche della memoria nell'ASD, abbiamo esaminato le correlazioni tra prestazioni di memoria di successo e FC a riposo sia nei giovani con ASD che TD.

Metodi Partecipanti

I partecipanti erano costituiti da 41 ASD (29 maschi e 12 femmine) e 82 TD (58 maschi e 24 femmine) bambini giapponesi con QI completo (FSIQ) maggiore o uguale a 70, di età compresa tra 7 e 16 anni. Originariamente, 47 ASD e 92 TD i bambini hanno partecipato; tuttavia, a causa del movimento della testa in alcuni dei dati di imaging (in deviazione dai criteri descritti nella sezione "Analisi dei dati FC a riposo"), abbiamo analizzato solo i dati di 41 partecipanti ASD e 82 TD. La manualità è stata determinata utilizzando l'Edinburgh Handedness Inventory. La nostra valutazione dello stato socio-economico (SES) consisteva in indagini relative al reddito annuo familiare (sette variabili) ed è stato misurato il titolo di studio di entrambi i genitori (media di entrambi i genitori). Le loro caratteristiche medie sono rappresentate nella Tabella 1. Abbiamo confermato la diagnosi clinica di ASD dei partecipanti (basata sul Manuale diagnostico e statistico dei disturbi mentali (4a ed.:DSM-IV) o sul Manuale diagnostico e statistico dei disturbi mentali (5a ed.; DSM-V ) utilizzando la versione giapponese dell'Autism Diagnostic Interview-Revised (ADI-R) e/o la versione giapponese dell'Autism Diagnostic Observation Schedule, Second Edition (ADOS-2). I criteri di esclusione per entrambi i gruppi includevano una storia di o disturbi psicotici attuali, grave trauma cranico, epilessia, disturbi genetici e disabilità intellettiva (FSIQ< 70).="" trained="" examiners="" carried="" out="" intelligence="" testing="" using="" the="" japanese="" version="" of="" the="" wechsler="" intelligence="" scale="" for="" children,="" fourth="" edition="">

I partecipanti autistici sono stati reclutati attraverso (1) organizzazioni senza scopo di lucro autorizzate per persone con disturbi dello sviluppo e (2) un annuncio su un giornale. I partecipanti a TD sono stati reclutati attraverso un annuncio su un giornale. Il consenso informato scritto è stato ottenuto dai genitori di ciascun soggetto in conformità con la Dichiarazione di Helsinki. Questo studio è stato approvato dal Comitato Etico dell'Università di Tohoku.

Memoria. Abbiamo utilizzato la versione giapponese del test di apprendimento del nome dell'immagine di Atlantis (Maruzen Publishing Co., Ltd, Tokyo, Giappone) della batteria di valutazione Kaufman per bambini, seconda edizione (KABC-I; Kaufman & Kaufman, 2004). Questo test misura la propria capacità di apprendere nuove informazioni e consiste in test di riconoscimento immediato e ritardato (Figura 1). Questo test è stato condotto al di fuori dello scanner per risonanza magnetica (MRI).

Test di apprendimento (riconoscimento immediato). Le immagini sono state organizzate in tre categorie di fantasiosi cartoni animati, inclusi quattro pesci, quattro piante e quattro conchiglie. I pesci avevano nomi di due sillabe, le piante avevano nomi di tre sillabe e le conchiglie avevano nomi di quattro sillabe. La relazione tra numero di sillaba e categoria potrebbe migliorare la memoria e anche indurre un falso riconoscimento all'interno di ciascuna categoria. Lo sperimentatore ha mostrato ai partecipanti ogni immagine una per una in un ordine fisso, insegnando loro i nomi corrispondenti senza senso. In totale, ai partecipanti sono state insegnate 12 coppie di nomi di immagini (pesce: 2 sillabe, pesce: 2 sillabe, pesce: 2 sillabe, pesce: 2 sillabe, pianta: 3 sillabe, pianta: 3 sillabe, pianta: 3 sillabe, pianta: 3 sillabe , shell: 4 sillabe, shell: 4 sillabe, shell: 4 sillabe e shell; 4 sillabe). Ogni immagine è stata presentata su una scheda didattica e visualizzata su un cavalletto (come una mostra di schede illustrate) per circa 2 secondi, dopodiché la scheda didattica è stata girata per mostrare una scheda di risposta con una serie di immagini per il riconoscimento immediato. Lo sperimentatore ha letto ad alta voce il nome senza senso e ha incaricato i partecipanti di indicare l'immagine corretta sulla scheda di risposta. Sono state utilizzate dodici schede didattiche e 13 schede di risposta (indicatori). Sulle schede di risposta sono state presentate da sette a 13 immagini, comprese quelle senza nome (tre pesci, una pianta e una conchiglia). Ogni immagine è stata usata ripetutamente sui biglietti di risposta; da 6 a 8 volte per i pesci, da 3 a 5 volte per le piante e da 2 o 3 volte per le conchiglie. Per la prima scheda di risposta, ai partecipanti è stato chiesto di indicare un'immagine da una matrice (una prova). Per la seconda carta, ai partecipanti è stato chiesto di indicare due immagini (due prove). Dal 3° al 13° biglietto di risposta, ai partecipanti è stato chiesto di indicare due, tre, tre, quattro, cinque, quattro, cinque, sette, sei, sei e sei immagini delle rispettive matrici. Ci sono state in totale 54 prove di apprendimento (riconoscimento immediato), di cui due hanno comportato il puntamento a un'immagine senza nome. Indicare l'immagine corretta è stato definito come apprendimento corretto. Indicare un'immagine errata nella categoria dell'immagine corretta (pesci/piante/conchiglie) è stato definito come apprendimento per categoria. Per ogni risposta errata, lo sperimentatore ha fornito un riscontro immediato e la risposta corretta, salvo il caso delle due foto senza nome e della scheda finale (13a). Il punteggio massimo possibile sia per l'apprendimento corretto che per l'apprendimento per categoria era 54.

Per classificare in dettaglio le prestazioni della memoria, come mostrato di seguito, è stata utilizzata una risposta (apprendimento corretto, apprendimento per categoria e apprendimento errato) nella prova di apprendimento finale per ciascuna immagine dalla llesima alla 13a scheda. È stato fornito un feedback per l'apprendimento di categoria e l'apprendimento errato per sette immagini sulla 11a e 12a carta, mentre non è stato fornito alcun feedback per cinque immagini sulla 13a carta. Per le prove di apprendimento finali di 12 immagini, il livello di probabilità dell'apprendimento corretto era 0.08 to 0.09(1/l3 to 1/1l ) e quello dell'apprendimento di categoria era compreso tra 0,36 e 0,38 (da 5/13 a 5/11).

Test di riconoscimento (riconoscimento ritardato). Durante il periodo di ritardo, i partecipanti hanno completato un questionario sul loro rapporto con i genitori, che consisteva in 120 elementi. Circa 17 minuti dopo il test di apprendimento, abbiamo condotto un test di riconoscimento ritardato utilizzando 12 coppie nome-immagine e una procedura simile alla scheda di risposta finale (13a) del test di apprendimento. Sono state utilizzate due schede di risposta con un totale di 12 immagini, comprese tutte le vecchie immagini (mostrate nel test di apprendimento) e 1I nuova immagine. L'ordine dei 12 suggerimenti per la pittura di immagini era identico a quello del test di apprendimento. Indicare l'immagine corretta è stato definito come riconoscimento corretto. Indicare un'immagine errata nella categoria dell'immagine corretta è stato definito riconoscimento di categoria. Il punteggio massimo possibile sia per il riconoscimento corretto che per il riconoscimento di categoria era 12. Un livello di possibilità per il riconoscimento corretto era 0,08(1/12) e quello per il riconoscimento di categoria era 0,33 o 0,5(4 /12 a 612).

Per valutare la memoria in dettaglio, abbiamo classificato le prestazioni di riconoscimento in cinque categorie in base alla risposta del partecipante nella prova di apprendimento finale per ciascuna immagine: SUCCESS, FORGOT, RECOVERY, DECAY e GAIN (Figura 1, in basso a destra). SUCCESS è stato definito come corretto risposte sia nell'apprendimento che nel riconoscimento (ieconsecu-dare risposte corrette sia nei test di riconoscimento immediato che ritardato) e rifletteva la robustezza o stabilità della memoria. IL SUCCESSO è stato l'indice di interesse di questo studio, in quanto dimostra la rigidità della memoria nei bambini. DIMENTICATO è stato definito come un apprendimento corretto con un riconoscimento errato. DECAY è stato definito come apprendimento corretto/di categoria con successivo riconoscimento errato di categoria. GAIN era categoria/apprendimento errato con riconoscimento corretto/categoria. RECOVERY è stato un apprendimento errato ma un riconoscimento corretto. L'incoerenza tra i riconoscimenti immediati e ritardati suggerisce una minore rigidità della memoria. Le risposte errate, sia nell'apprendimento che nel riconoscimento, non sono state classificate perché non hanno lasciato tracce di memoria. Il punteggio massimo possibile per ciascuna prestazione di riconoscimento classificata era 12. In definitiva, abbiamo analizzato solo le correlazioni tra i punteggi di SUCCESS e la forza FC a riposo. A causa del piccolo numero di risposte e della mancanza di varianza negli altri quattro indici, non sono stati utilizzati per le analisi di correlazione.

Effetti dell'età sulla memoria. Le correlazioni (coefficienti di correlazione di Pearson) tra l'età e le prestazioni di memoria sono state calcolate per esaminare gli effetti dell'età sulla memoria in entrambi i gruppi (ASD e TD). Le differenze di gruppo nelle prestazioni di ciascuna memoria sono state testate utilizzando una trasformazione z di Fisher.

Acquisizione dell'immagine. Tutte le immagini sono state acquisite utilizzando uno scanner Philips Intera Achieva 3.0T. Per la risonanza magnetica funzionale in stato di riposo (fMRI),34 immagini trans-assiali con eco gradiente (matrice 64×64, tempo di ripetizione (TR)=2000ms, tempo di eco (TE)=30ms , il campo visivo (FOV){{10}}cm, 3.75mmslicethickness,voxelsize=3.75×3.75×3.75mm³'）che copre l'intero cervello sono stati acquisiti utilizzando una sequenza ecoplanare , Per questa scansione, sono stati ottenuti 160 volumi funzionali (durata della scansione di 5 minuti e 20) mentre i soggetti stavano riposando (aprindo gli occhi e non si muovevano, non dormivano e non pensavano a nulla) .Le immagini tridimensionali T1-pesate sono state raccolte utilizzando una sequenza MPRAGE (rapido gradiente-echo) preparata per la magnetizzazione (matrice 240×240, TR=6.5ms, TE =3ms,tempo di inversione(TI)=71lms, FOV=24cm,162 fette, spessore fetta 1,0 mm, dimensione voxel=1.0×1.0×1.0mm' , durata della scansione di 8 minuti e 3 secondi).

Analyses of resting-state FC data. The data processing method was generally consistent with that used in our previous study for children with developmental dyslexia (Hashimoto et al, 2020). We performed the MRI data preprocessing and analysis using Statistical Parametric Mapping (SPM12) software (Wellcome Department of Cognitive Neurology, London, UK). Resting-state FC(signal synchrony among remote brain areas)was computed using simple correlations between spontaneous activation levels in multiple brain areas, We did not discard any initial volumes because the MRI scanner automatically discards initial volumes with a non-steady state. Prior to preprocessing, we applied the ArtRepair toolbox implemented in SPMl2 to repair spike noise in slices through interpolation from the before and after scans. We used the Data Processing Assistant for Resting-State fMRI to preprocess the time series volume of each session per participant. This included realignment to the first volume, slice timing correction, Tl image coregistration to MRI data.segmentationofTI image with a diffeomorphic anatomical registration through an exponentiated lie (DARTEL) the algebraic registration process, normalization to the Montreal Neurological Institute (MND)space by DARTEL.spatial smoothing(6mm full-width half-maximum), detrending. and temporal filtering (0.01-0.1Hz). After spatial smoothing(and before detrending), we used the ArtRepair toolbox to detect and repair bad volumes through interpolation.The criteria for bad volumes were(1) a 1.5%variation in the global signal intensity,and(2)excessive scan-to-scan motion, defined as 0.5 mm frame-wise displacement (FD).In addition, we used the Friston-24 model to regress out nuisance covariates, including six head motion parameters, six head motion parameters one-time point before, and the 12 corresponding squared items. The global mean signal was not regressed because global signal regression removes true neuronal signals and can diminish the connectivity-behavior relationships (Murphy & Fox,2017). White matter and cerebrospinal fluid (CSF)signals were regressed out to reduce head motion effects using an anatomical, com-ponent-based,noise-correction method(Bchzadi et al.2007; Muschelli et al,2014) with T1 segment masks and the top 5 principal components. We used lenient exclusion criteria of mean FD>0.5 mm (Power et al.,2014) per tenere conto dell'eccessivo movimento della testa dei bambini. Sulla base di questi criteri, abbiamo escluso i dati da 6 dei 47 partecipanti ASD e 9 dei 93 partecipanti TD.

Abbiamo selezionato quattro regioni di interesse (ROI) da uno studio FC in stato di riposo su adulti sani (Wagner et al.2016). L'ippocampo anteriore sinistro (coordinate MNI di-28, -12,-20), l'ippocampo posteriore sinistro(-28,-24,-12), l'ippocampo anteriore destro(28.-12.-20) e l'ippocampo posteriore destro(32,-22,-12), tutti con una sfera di raggio di 6 mm, sono stati definiti come seme ROl. La segmentazione dell'ippocampo antero-posteriore era coerente con un altro studio che esaminava l'attivazione correlata alla memoria in un'ampia fascia di età (6.{19}}.8 anni) con coordinate MNI di y=-21 corrispondenti all'aspetto dell'uncus di il giro paraippocampale (Langnes et al, 2019). Le correlazioni di Pearson tra l'andamento temporale medio di ciascuna ROI e quello di ciascun voxel dell'intero cervello sono state calcolate a livello di singolo soggetto e i coefficienti di correlazione sono stati trasformati utilizzando una trasformazione z di Fisher.

Per il confronto di gruppo delle correlazioni tra SUCCESS (apprendimento e recupero corretti) e FC, abbiamo eseguito un'analisi della varianza (ANOVA) con covariate di SUCCESS score.age, sex, FSIQ e FD. Abbiamo anche eseguito più analisi di regressione per ciascuno ( Partecipante ASD e TD) utilizzando i coefficienti di correlazione di FC e SUCCESS, prendendo età, sesso, FSIO e FD come covariate. Abbiamo applicato una soglia statistica per l'errore familiare (FWE) di p<0.05 through="" a="" randomized(5000="" permutations)nonparametric="" permutation="" test(threshold-free="" cluster="" enhancement;="" tfce)implemented="" in="" spm="" 12.="" we="" extracted="" connectivity="" strength="" from="" the="" spm="" results="" (6="" mm="" sphere="" centered="" at="" peak="" coordinates)="" and="" calculated="" correlations="" between="" connectivity="" strength="" and="" success="" scores.="" we="" used="" spss="" statistics="" software,="" version="" 24="" (ibm,="" armonk,="" ny,="" usa)="" to="" analyze="" psychological="" data="" and="" correlations="" between="" success="" scores="" and="" fc="">

Risultati

Caratteristiche del partecipante

Come mostrato nella Tabella 1, non sono emerse differenze significative di gruppo per età (test t su due campioni, t(121)=0.94, p=0.35), FSIQ (varianza diseguale, t (61){8}}.55, p{{10}}.13) o FD (t(121)=0.39, p=0.7{ {33}}). Performance di apprendimento e riconoscimento I partecipanti con ASD avevano punteggi simili a quelli con TD sia nell'apprendimento corretto che nel riconoscimento corretto, ma avevano punteggi leggermente inferiori rispetto ai partecipanti con TD nella categoria di apprendimento (Figura 2). Non abbiamo osservato differenze significative di gruppo nel numero medio di apprendimento corretto (ASD: 41.6, TD: 40.0, t(121)=1.27, p=0.21), riconoscimento corretto (ASD: 7.7, TD: 7.7, t(121)=−0.12, p=0.91) o riconoscimento di categoria (ASD: 3.1, TD: 2.9, t(121)=0.46, p=0.65). In entrambi i gruppi sono stati osservati solo piccoli riconoscimenti errati (ASD: 1.2, TD: 1.4). Non abbiamo rilevato un apprendimento per categoria significativamente maggiore in TD rispetto a ASD (ASD: 8.7, TD: 10.3, t(121)=-1.70, p{58}}.091).

Le prestazioni della memoria classificata (Figura 3) hanno rivelato un GAIN inferiore nei partecipanti con ASD rispetto a quelli con TD (ASD: 1,76 vs TD: 2,50, t(102)=2.71, p=0 .008). Non ci sono state differenze significative di gruppo nelle altre misure (SUCCESS: t(121)=1.59, p=0.12; FORGOT: t(121)=−0.36, p{ {19}}.72; DECADIMENTO: t(121)=0.21, p=0.8; e RECUPERO: t(121)=0.84, p{{29} }.42). Abbiamo analizzato solo le correlazioni tra i punteggi di SUCCESS e la forza dell'FC a riposo a causa del piccolo numero di risposte e della mancanza di varianza negli altri quattro indici.

Le correlazioni tra l'età e le prestazioni della memoria sono mostrate nella Tabella 2. L'età era correlata positivamente ma debolmente (r > 0.2) con l'apprendimento corretto solo nei giovani con TD, mostrando un miglioramento della memoria correlato all'età, sebbene nessuna differenza significativa di gruppo in sono state osservate correlazioni tra età e prestazioni di memoria.

Differenze di gruppo nelle correlazioni tra FC a riposo e punteggi di recupero riusciti

I bambini TD hanno mostrato maggiori correlazioni tra FC in stato di riposo e SUCCESSO rispetto ai bambini con ASD nelle reti dell'ippocampo sinistro (Figura 4). Tali reti erano le seguenti: l'ippocampo anteriore sinistro ROI e il giro frontale inferiore sinistro, l'ippocampo anteriore sinistro ROI e la corteccia prefrontale dorsolaterale sinistra, l'ippocampo anteriore sinistro ROI e la corteccia cingolata posteriore e l'ippocampo posteriore sinistro ROI e la corteccia prefrontale mediale (Tabella 3). I bambini con ASD non hanno mostrato una FC in stato di riposo maggiore rispetto ai bambini con TD in qualsiasi rete.

Correlazioni tra FC a riposo e punteggi di recupero riusciti in ciascun gruppo

In TD, la forza della connettività tra le ROI dell'ippocampo anteriore destra e la corteccia occipitotemporale sinistra e tra le ROI dell'ippocampo anteriore destra e la corteccia prefrontale dorsolaterale destra ha mostrato correlazioni positive significative con punteggi di recupero riusciti (Figura 5 e Tabella 4). Quei coefficienti di correlazione (r di Pearson) erano rispettivamente 0.45 e 0.45 ed erano stime non indipendenti post hoc che sono stime circolari e sono probabilmente gonfiate (Kriegeskorte et al., 2010).

Nell'ASD, la forza di connettività tra l'ippocampo posteriore sinistro e il lobulo parietale inferiore sinistro e tra l'ippocampo posteriore sinistro e la corteccia cingolata posteriore ha mostrato una correlazione negativa significativa con punteggi di recupero riusciti (Figura 6 e Tabella 4). Quei coefficienti di correlazione (r di Pearson) erano rispettivamente −0.59 e −0.64, ed erano stime post hoc non indipendenti come mostrato sopra. Non sono state rilevate altre correlazioni significative.

Discussione

I giovani con ASD hanno mostrato un apprendimento e un riconoscimento di nomi di immagini paragonabili ai giovani con TD, suggerendo un legame visivo-uditivo intatto. Nonostante le loro prestazioni di apprendimento e riconoscimento comparabili, i giovani con ASD hanno mostrato guadagni di recupero significativamente inferiori rispetto ai loro coetanei TD. Meno guadagni di memoria indicavano una memoria non flessibile in ASD. Pertanto, l'apprendimento atipico durante l'infanzia potrebbe essere un fattore legato alla cognizione e al comportamento atipici nell'ASD.

La memoria relazionale potrebbe implicare correlazioni positive tra memoria di successo e connettività neurale tra individui con TD. La FC in stato di riposo tra l'ippocampo anteriore e le aree visive superiori dopo l'apprendimento relazionale era correlata a migliori prestazioni di recupero (Murty et al., 2017). Allo stesso modo, è stato riportato che l'FC in stato di riposo dell'ippocampo anteriore può prevedere meglio la memoria associativa (Persson et al., 2018). Tra i giovani adulti sani, l'ippocampo anteriore destro e la corteccia prefrontale dorsolaterale destra sono coinvolti in un recupero stabile e riuscito (Hashimoto et al., 2011). In relazione a ciò, la rete ippocampale anteriore può essere associata alla maturazione della memoria (Demaster & Ghetti, 2013).

Nel nostro studio, le prestazioni di memoria di successo erano correlate positivamente con la rete ippocampale anteriore destra in TD, mentre era correlato negativamente con la rete ippocampale anteriore sinistra in ASD. Non abbiamo rilevato correlazioni positive con le reti ippocampali nell'ASD. La nostra scoperta che l'FC fosse più basso nelle reti dell'ippocampo sinistro dei giovani con ASD rispetto a quelle dei giovani con TD era coerente con un precedente rapporto che identificava l'FC globalmente debole nei giovani con ASD (Yerys et al., 2017). Negli adulti sani, l'ippocampo destro si connette con una rete distribuita, mentre l'ippocampo sinistro è connesso con le aree limbiche anteriori (Robinson et al., 2016). È stata segnalata un'asimmetria destra-sinistra nello sviluppo del volume dell'ippocampo, sia in TD che in ASD (Reinhardt et al., 2020). La lateralizzazione funzionale dell'ippocampo potrebbe essere coinvolta nello sviluppo della memoria nei bambini con TD e lo sviluppo atipico nella lateralizzazione dell'ippocampo potrebbe essere associato a problemi di interazione sociale, comunicazione e comportamenti rigidi degli individui con ASD.

Inoltre, la ridotta connettività evidente nelle reti dell'ippocampo sinistro degli individui con ASD suggerisce l'uso di sistemi di memoria locale, che potrebbero essere associati alla memoria non relazionale. L'uso indipendente dell'ippocampo anteriore sinistro e delle aree parietali potrebbe anche spiegare i risultati positivi della memoria dei nostri partecipanti con ASD. Il disimpegno della rete per il recupero di informazioni complesse e correlate, inclusa la memoria autocorrelata (Sheldon et al., 2016), potrebbe migliorare la semplice memoria associativa (immagine-nome) nei giovani con ASD. Dati i loro guadagni di memoria inferiori nel test di riconoscimento, i giovani ASD in questo studio potrebbero aver applicato l'apprendimento basato sugli elementi o il semplice legame piuttosto che strategie di memoria come l'apprendimento relazionale (Wojcik et al., 2018). Il minor miglioramento correlato all'età nell'apprendimento e nel riconoscimento negli individui con ASD potrebbe indicare la loro dipendenza da processi di memoria di base, semplici e sviluppati all'inizio.

Abbiamo osservato un aumento della memoria significativamente inferiore nel gruppo ASD rispetto al gruppo TD poiché le loro prestazioni di apprendimento e recupero erano comparabili. Sebbene i livelli di probabilità sia dell'apprendimento della categoria che del riconoscimento fossero elevati, la differenza di gruppo è stata rilevata solo in termini di guadagno. Un basso apprendimento relazionale e un recupero rigido durante l'infanzia possono aumentare comportamenti limitati e ripetitivi nei pazienti con ASD (Gaigg et al., 2015; Lopez et al., 2005; Wojcik et al., 2018). Una minore capacità di assuefazione e generalizzazione può essere associata alle caratteristiche di memoria dei pazienti. Nel frattempo, una forte memoria dell'oggetto può compensare una debole memoria relazionale nei bambini con ASD, che può aiutare con lo sviluppo di una performance memorabile paragonabile a quella dei bambini con TD.

Limitazioni

La nostra prima limitazione è che non abbiamo utilizzato criteri di esclusione più rigorosi (FD > 0.2mm) per il movimento della testa perché ciò avrebbe ulteriormente ridotto la dimensione del campione (Satterthwaite et al., 2012). Tuttavia, i nostri criteri sono coerenti con i precedenti studi sull'ASD (Falahpour et al., 2016; Gao et al., 2019). Un'altra limitazione è che le differenze di sesso sia nell'ASD che nello sviluppo della rete ippocampale possono rappresentare un fattore di confusione in questo studio (Lai et al., 2017; Riley et al., 2018). Livelli elevati di probabilità sia dell'apprendimento della categoria che del riconoscimento della categoria potrebbero compromettere l'affidabilità di GAIN e DECAY, sebbene un livello molto più alto di quello della possibilità nei test di riconoscimento immediato e ritardato corretto suggerisse un minor numero di risposte casuali. Infine, oltre al punteggio SUCCESS, punteggi DECAY e GAIN più bassi (che rappresentano un minor numero di cambiamenti di memoria) potrebbero indicare una memoria rigida; tuttavia, il piccolo numero di risposte in questo studio ha limitato la valutazione di quei correlati neurali.

Conclusione

Learning and recognition of picture–name pairs were intact in children with ASD, but these individuals showed fewer memory changes than their TD peers. Local memory systems that do not depend to a great degree on hippocampal networks may be involved in rigid memory in ASD, and context-independent and less relational memory processing might be associated with fewer memory gains in these individuals. These atypical memory characteristics in ASD individuals may exaggerate their inflexible behaviors in some situations, or—vice versa—their atypical behaviors may result in rigid and less connected memories. In light of this, our findings may enhance our understanding of memory development in individuals with ASD. The resulting learning strategies and mechanisms may be of interest to educators, parents, and individuals with ASD, who may be able to thereafter capitalize on these insights to improve the effectiveness of special education.