[论文解读] 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 3

一句话总结

本研究利用静息态脑电图（EEG）测量1/f功率谱指数，探究自闭症个体中性别差异的神经计算脑组织特征。结果表明，自闭症男性在额中央区域——尤其是左半球——表现出显著更高的1/f功率谱指数，提示性别相关的自闭症行为差异可能源于不同的神经机制。

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.

研究动机与目标

• 探讨自闭症男性与女性在神经计算脑组织方面的差异。
• 研究自闭症症状的性别差异是否源于潜在的神经组织差异。
• 探讨1/f功率谱指数作为自闭症神经组织生物标志物的作用。
• 比较自闭症与非自闭症个体在生物性别维度上的神经生理特征。
• 确定区域脑差异（尤其是语言相关区域）是否与自闭症的行为表型变异相关。

提出的方法

• 从19名自闭症年轻成人（10名女性）和23名非自闭症对照组（14名女性）收集了64导联的静息态EEG数据。
• 通过皮层区域量化1/f功率谱指数，以评估局部神经组织特征。
• 采用组间设计，比较自闭症与非自闭症、男性与女性参与者的1/f功率谱指数。
• 分析1/f功率谱指数与行为测量指标在各组中的相关性。
• 由于额中央区域在语言复杂性中的作用，特别关注该区域，尤其是左半球。
• 应用统计方法检测在性别和诊断组之间1/f功率谱指数的显著差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 自闭症男性与女性在1/f功率谱指数测量的神经计算脑组织表型上是否存在差异？
• RQ2 自闭症个体与非自闭症个体之间1/f功率谱指数是否存在显著差异，尤其是在按性别分层后？
• RQ3 自闭症男性与女性在1/f功率谱指数上是否存在区域差异——尤其是左额中央区域？
• RQ4 神经计算脑组织差异在多大程度上与自闭症的行为表型相关？
• RQ5 在自闭症个体中，左半球是否表现出更大的性别差异性神经组织特征？

主要发现

• 自闭症男性在额中央脑区的局部1/f功率谱指数显著高于自闭症女性。
• 自闭症男性与女性之间1/f功率谱指数的差异在左半球最为显著。
• 与语言复杂性相关的左额中央区域，表现出最显著的性别差异性神经计算组织特征。
• 非自闭症男性与女性之间的1/f功率谱指数无显著差异，表明该差异特异性存在于自闭症表型中。
• 研究结果表明，自闭症相关行为的性别差异可能根植于不同的神经组织模式。
• 结果支持如下假设：神经计算机制，尤其是语言处理区域的机制，可能解释自闭症在男性与女性中不同的表现形式。