[논문 리뷰] Neurocomputational Phenotypes in Female and Male Autistic Individuals

Michelle McCleod, Sean Borneman외 1명|arXiv (Cornell University)|2024. 05. 07.

Autism Spectrum Disorder ResearchNeuroscience인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 휴식 상태 뇌전도(EEG)를 사용하여 자폐성 장애가 있는 개인에서 성별에 따른 신경계산 뇌 조직의 차이를 조사한다. 1/f 파wer 법칙 지수를 측정함으로써, 자폐성 남성에서 자폐성 여성보다 전두중부 영역—특히 왼쪽 대뇌반구에서—유의하게 높은 파워 법칙 지수를 보였으며, 이는 자폐성에서 성별 관련 행동 차이의 뒷받침되는 다른 신경 기제를 시사한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 자폐성 남성과 여성 간의 뇌 조직에서 신경계산 뇌 조직의 차이를 탐구하기 위해.
• 자폐성 증상의 성별 차이가 기저의 뇌 조직 차이에서 기인할 수 있는지 조사하기 위해.
• 1/f 파워 스펙트럼 지수의 역할을 자폐성에서의 뇌 조직 생물지표로 검토하기 위해.
• 생물학적 성별에 따라 자폐성과 비자폐성 개인 간의 뇌생리학적 특징을 비교하기 위해.
• 특히 언어 관련 영역에서의 뇌 영역 차이가 자폐성에서 행동 표현의 다양성과 관련이 있는지 확인하기 위해.

제안 방법

• 19명의 자폐성 청소년 성인(10명의 여성 포함)과 23명의 비자폐성 대조군(14명의 여성 포함)으로부터 64채널 휴식 상태 EEG 데이터를 수집함.
• 피각 영역 전역에서 1/f 파워 스펙트럼 지수를 정량화하여 국소적 뇌 조직을 평가함.
• 자폐성 대조군과 비자폐성 대조군, 남성 대 여성 참가자 간의 파워 법칙 지수를 비교하기 위해 군 간 설계를 사용함.
• 그룹 간 파워 법칙 지수와 행동 측정치 간의 상관관계를 분석함.
• 언어 복잡성과 관련된 역할을 하는 바탕이 되는 전두중부 영역—특히 왼쪽 대뇌반구—에 초점을 맞춤.
• 성별 및 진단 군 간 파워 법칙 지수의 유의미한 차이를 탐지하기 위해 통계적 방법을 적용함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 자폐성 남성과 여성은 1/f 파워 법칙 지수로 측정된 뇌 조직에서 다른 신경계산 표현형을 보이는가?
• RQ2 특히 성별로 분류된 경우, 자폐성과 비자폐성 개인 간에 파워 법칙 지수에 유의미한 차이가 있는가?
• RQ3 특히 왼쪽 전두중부 영역에서 자폐성 남성과 여성 간에 파워 법칙 지수에 지역적 차이가 있는가?
• RQ4 뇌 조직의 신경계산적 차이가 자폐성에서 행동 표현의 다양성과 어느 정도 관련이 있는가?
• RQ5 자폐성 개인에서 왼쪽 대뇌반구가 뇌 조직의 성별 기반 분열 정도에서 더 두드러지게 나타나는가?

주요 결과

• 자폐성 남성은 자폐성 여성보다 전두중부 뇌 영역에서 유의미하게 높은 국소적 1/f 파워 법칙 지수를 보였다.
• 자폐성 남성과 여성 간의 파워 법칙 지수 차이는 특히 왼쪽 대뇌반구에서 가장 두드러졌다.
• 언어 복잡성과 관련된 왼쪽 전두중부 영역은 성별 기반의 뇌 조직에서 가장 뚜렷한 차이를 보였다.
• 비자폐성 남성과 여성 간에는 파워 법칙 지수에 유의미한 차이가 없었으며, 이는 이 차이가 자폐성 표현형에 특이적임을 시사한다.
• 이 결과는 자폐성 관련 행동의 성별 기반 차이가 별개의 뇌 조직 패atters에 뿌리를 두고 있을 수 있음을 시사한다.
• 결과는 특히 언어 처리 영역에서의 신경계산 기제가 남성과 여성에서 자폐성 표현의 차이를 이끌어내는 데 기여할 수 있음을 지지한다.