[論文レビュー] Neurocomputational Phenotypes in Female and Male Autistic Individuals

Michelle McCleod, Sean Borneman+1 more|arXiv (Cornell University)|May 7, 2024

Autism Spectrum Disorder ResearchNeuroscience被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、休息状態EEGを用いて1/fパワー則指数を測定することで、自閉症スペクトラム症候群にかかる人々における性差に基づく神経計算的脳機能組織の違いを調査した。自閉症男性では、特に左側頭前部領域において、自閉症女性に比べ顕著に高いパワー則指数を示した。これは、自閉症における性差に起因する行動的差異の背後にある神経メカニズムが異なることを示唆している。

ABSTRACT

Autism Spectrum Disorder (ASD) is characterized by an altered phenotype in social interaction and communication. Additionally, autism typically manifests differently in females as opposed to males: a phenomenon that has likely led to long-term problems in diagnostics of autism in females. These sex-based differences in communicative behavior may originate from differences in neurocomputational properties of brain organization. The present study looked to examine the relationship between one neurocomputational measure of brain organization, the local power-law exponent, in autistic vs. neurotypical, as well as male vs. female participants. To investigate the autistic phenotype in neural organization based on biological sex, we collected continuous resting-state EEG data for 19 autistic young adults (10 F), and 23 controls (14 F), using a 64-channel Net Station EEG acquisition system. The data was analyzed to quantify the 1/f power spectrum. Correlations between power-law exponent and behavioral measures were calculated in a between-group (female vs. male; autistic vs. neurotypical) design. On average, the power-law exponent was significantly greater in the male ASD group than in the female ASD group in fronto-central regions. The differences were more pronounced over the left hemisphere, suggesting neural organization differences in regions responsible for language complexity. These differences provide a potential explanation for behavioral variances in female vs. male autistic young adults.

研究の動機と目的

• 自閉症スペクトラム症候群にかかる男性と女性における神経計算的脳機能組織の違いを明らかにすること。
• 自閉症症状における性差が、潜在的な神経組織の差異に起因するかどうかを検討すること。
• 1/fパワースペクトル指数が、自閉症における神経組織のバイオマーカーとして果たす役割を検討すること。
• 生物学的性別の観点から、自閉症者と神経発達の正常な対照群の神経生理的サインを比較すること。
• 特に言語関連領域における脳領域の差が、自閉症における行動的表現型の変異と相関するかどうかを検討すること。

提案手法

• 19名の自閉症スペクトラム症候群にかかっている若年成人（女性10名）および23名の神経発達の正常な対照群（女性14名）から、64チャネルの休息状態EEGデータを収集した。
• 皮質領域ごとに1/fパワースペクトル指数を定量化し、局所的な神経組織の特徴を評価した。
• グループ間比較デザインを用いて、自閉症者と神経発達の正常な対照群、および男性と女性の被験者間でパワー則指数を比較した。
• グループ全体を通じて、パワー則指数と行動的測定値との相関を分析した。
• 言語の複雑さに関連する領域として、特に左側頭前部領域に注目した。
• 性別および診断群に応じたパワー則指数の有意差を検出するための統計的手法を適用した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 自閉症スペクトラム症候群にかかっている男性と女性は、1/fパワー則指数で測定された神経計算的脳機能組織に異なる表現型を示すか？
• RQ2 特に性別で層別した場合、自閉症者と神経発達の正常な対照群との間でパワー則指数に有意差が認められるか？
• RQ3 特に左側頭前部領域において、自閉症スペクトラム症候群にかかっている男性と女性の間でパワー則指数に領域的差が認められるか？
• RQ4 神経計算的脳機能組織の差が、自閉症における行動的表現型とどの程度相関しているか？
• RQ5 自閉症スペクトラム症候群にかかっている人々において、左側頭前部領域が神経組織の性差に著しく寄与しているか？

主な発見

• 自閉症スペクトラム症候群にかかっている男性は、自閉症スペクトラム症候群にかかっている女性に比べ、側頭前部領域で顕著に高い局所的パワー則指数を示した。
• 自閉症スペクトラム症候群にかかっている男性と女性との間でパワー則指数に差が認められたのは、特に左側頭前部領域で顕著であった。
• 言語の複雑さに関連する左側頭前部領域は、神経計算的組織における性差の最も顕著な発現領域であった。
• 神経発達の正常な対照群においては、男性と女性との間でパワー則指数の有意差は認められず、この差は自閉症の特徴に特異的であることが示唆された。
• これらの結果は、自閉症関連行動の性差が、異なる神経組織パターンに根ざしている可能性を示唆している。
• 結果は、特に言語処理に関連する領域における神経計算的メカニズムが、男性と女性における自閉症の異なる発現に寄与しているという仮説を支持している。