Intrinsieke functionele connectiviteit van de hippocampus die ten grondslag ligt aan het rigide geheugen bij kinderen en adolescenten met een autismespectrumstoornis: een case-control studie

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

Teruo Hashimoto1, Susumu Yokota2, Yutaka Matsuzaki1 en Ryuta Kawashima

Abstract

Atypisch leren en geheugenop jonge leeftijd kan atypisch gedrag op latere leeftijd bevorderen. Minder relationeel leren en inflexibel ophalen in de kindertijd kan beperkt en repetitief gedrag bij patiënten met een autismespectrumstoornis versterken. Het doel van dit onderzoek was het ophelderen van de mechanismen vanatypisch geheugenbij kinderen met een autismespectrumstoornis. We hebben foto-naam paarleren en vertraagde herkenningstests uitgevoerd met twee groepen: een groep met hoogfunctionerende kinderen met een autismespectrumstoornis (7-16 jaar, n=41) en een groep met zich normaal ontwikkelende kinderen (n{{ 5}}) die overeenkwamen met de leeftijd, het geslacht en het IQ van de eerste groep. We hebben correlaties beoordeeld tussen succesvolle herkenningsscores en functionele connectiviteit in rusttoestand van zaad naar hele hersenen. Hoewel zowel leer- als ophaalprestaties vergelijkbaar waren tussen de twee groepen, zagen we iets lagere categorie leren en significant minder geheugenwinst in de groep met autismespectrumstoornissen dan in de groep die zich normaal ontwikkelde. Het rechter canonieke netwerk van de voorste hippocampus was betrokken bij succesvol geheugen bij jongeren die zich normaal ontwikkelen, terwijl andere geheugensystemen mogelijk betrokken zijn bij succesvol geheugen bij jongeren met een autismespectrumstoornis. Contextonafhankelijke en minder relationele geheugenverwerking kan in verband worden gebracht met minder geheugenwinst bij autismespectrumstoornissen. Deze atypische geheugenkenmerken bij autismespectrumstoornissen kunnen hun starre gedrag in sommige situaties accentueren.

abstract maken

Atypisch leren en geheugenop jonge leeftijd kan atypisch gedrag op latere leeftijd bevorderen. In het bijzonder kunnen minder relationeel leren en inflexibel ophalen in de kindertijd beperkt en repetitief gedrag bij patiënten met een autismespectrumstoornis versterken. Het doel van dit onderzoek was het ophelderen van de mechanismen vanatypisch geheugenbij kinderen met een autismespectrumstoornis. We voerden foto-naam paarleren en vertraagde herkenningstests uit met twee groepen jongeren: een groep met hoogfunctionerende kinderen met een autismespectrumstoornis (7-16 jaar, n=41) en een groep met zich normaal ontwikkelende kinderen (n{ {4}}) die overeenkwamen met de leeftijd, het geslacht en het volledige IQ van de eerste groep. We onderzochten correlaties tussen succesvolle herkenningsscores en neurale connectiviteit tijdens rust in de scanner voor magnetische resonantiebeeldvorming zonder ergens aan te denken. Hoewel zowel leer- als ophaalprestaties vergelijkbaar waren tussen de twee groepen, zagen we significant minder geheugenwinst in de groep met autismespectrumstoornissen dan in de groep die zich normaal ontwikkelt. Het geheugennetwerk was betrokken bij het succesvol ophalen van herinneringen bij jongeren met een normaal ontwikkelende ontwikkeling, terwijl de andere geheugensystemen die niet in hoge mate afhankelijk zijn van netwerken, betrokken kunnen zijn bij succesvol geheugen bij jongeren met een autismespectrumstoornis. Contextonafhankelijke en minder relationele geheugenverwerking kan in verband worden gebracht met minder geheugenwinst bij autismespectrumstoornissen. Met andere woorden, jongeren met een autistische spectrumstoornis kunnen baat hebben bij niet-relationeel geheugen. Deze atypische geheugenkenmerken bij autismespectrumstoornissen kunnen hun onbuigzame gedrag in sommige situaties overdrijven, of - vice versa - hun atypische gedrag kan leiden tot starre en minder verbonden herinneringen.

Trefwoorden: autismespectrumstoornis, ontwikkeling, hippocampus, leren, herkenning

Invoering

Verminderde cognitieve flexibiliteit bij autismespectrumstoornis (ASS) wordt gekenmerkt door beperkte interesses en repetitief gedrag (Lopez et al., 2005). Sommige van de inflexibele gedragingen bij patiënten met ASS kunnen verband houden met hunatypisch geheugen. Atypische verbale leerstrategieën (Bowler et al., 2009), minder gebruik van strategie zowel bij leren als ophalen, en beperkingen bij gedetailleerd ophalen zijn aangetoond in ASS (Gaigg et al., 2015; Wojcik et al.2018), Hoe groter frequentie van traumatische herinneringen bij ASS-jongeren kan verband houden met hun atypische leren en ophalen van vormloze georganiseerde herinneringen (Rumball, 2019), overspecificiteit in perceptueel leren (Harris et al, 2015), moeilijkheden bij omkerend leren (D'Cru et al .,2013; South et al.,2012), en minder valse herinneringen (Beversdorf et al..2000; Hillier et al..2007; Wojcik et al.,2018) suggereren een atypisch, inflexibel en rigide geheugen bij personen met ASS .

Bovendien heeft Boucher ongelijkmatige cognitieve profielen bij ASS gerapporteerd, zoals gelijktijdige kracht en zwakte op het gebied van geheugen (Boucher et al., 2012). Ring en collega's (2016) hebben bijvoorbeeld een intact itemgeheugen en een verminderd relationeel geheugen geïdentificeerd bij volwassenen met ASS. Itemgeheugen verwijst naar het afzonderlijk bestuderen van elk item, terwijl relationeel geheugen verwijst naar het bestuderen van associaties tussen een lijst met items. Hoewel zowel relationele als itemspecifieke codering het correct ophalen verbetert, kan het relationele proces valse herinneringen ontwikkelen door informatie over items of gebeurtenissen te combineren (Huff & Bodner, 2019), die vervolgens in verschillende combinaties kunnen worden opgehaald en gereconstrueerd. Vervorming is een kenmerk van het menselijk geheugen en deze geheugenfouten kunnen adaptief zijn voor geheugenupdates en flexibel gedrag (Loftus, 2003; Schacter, 2007; Schacter et al, 201l). Door op flexibele wijze elementen van ervaringen uit het verleden te reconstrueren, kunnen we zowel waarschijnlijke als onwaarschijnlijke toekomsten simuleren en alternatieve versies van ervaringen uit het verleden voorstellen (Schacter et al., 2015). Omgekeerd kan een te rigide, robuuste en onvervormde herinnering de wijziging van denken en gedrag beperken. Kinderen met ASS vertoonden intact brongeheugen, maar verminderde integratie van brongeheugen en denken (Naito et al., 2020). Een sterk geheugen voor geïsoleerde items en een zwak geheugen voor geassocieerde items kan verband houden met het rigide en inflexibele geheugen bij ASS.

Bij normaal ontwikkelende (TD) kinderen ontwikkelen eenvoudig bindings- en associatief geheugen zich eerder, terwijl strategische en controleprocessen voor relationeel geheugen zich later ontwikkelen (Shing et al., 2010). Herkenningsgeheugen voor geïsoleerde/individuele items lijkt zich al op jonge leeftijd (4-5jaar) te ontwikkelen (Olson & Newcombe, 2014). De nauwkeurigheid van 8-tot 9-jarige itemherkenning voor visuele objecten is vergelijkbaar met die van volwassenen, terwijl het herinneren van feiten (kennis) zich vroeg ontwikkelt tussen de leeftijd van 4 en 10 (Riggins, 2014; Rollins & Cloude, 2018) Gedetailleerd relationeel geheugen ontwikkelt zich langzaam na de leeftijd van 6 (Lee et al., 2016; Ngo et al., 2019). Bovendien nemen zowel correcte als valse herkenningsreacties toe met de leeftijd, en correcte herkenning wordt geassocieerd met activiteit in de hippocampus (Paz-Alonso et al., 2008). TD-kinderen kunnen het hippocampale netwerk gebruiken voor succesvol geheugen (Ngo et al., 2017; Ofen, 2012; Tang et al. 2018), en hippocampale rijping in de anterior-poste-rior as kan succesvol geheugen ondersteunen (Demaster & Ghetti, 2013) . Codering-ophaaldifferentiatie in de anterieur-posterieure as van de hippocampus is waargenomen bij kinderen (Langnes et al, 2019), als zodanig. veranderde neurale connectiviteit van de hippocampus kan informatie geven overatypisch leren en geheugenbij kinderen met ASS.

Neuroimaging-onderzoeken hebben gesuggereerd dat ASS geassocieerd is met veranderde neurale connectiviteit (Di Martino et al. 2009; Hahamy et al.2015; Just et al, 2012) en wereldwijd zwakkere functionele connectiviteit in rusttoestand (FC) bij kinderen (Yerys et al. ,2017). Atypische rusttoestand FC bij kinderen met ASS kan worden geassocieerd met hun inflexibele (dwz beperkte en repetitieve) gedragingen (Uddin et al., 2013, 2015). Recente studies met gezonde volwassenen suggereren dat FC in rusttoestand geheugenprestaties kan voorspellen (Dresler et al., 2017; Fjell et al., 2016), en dat overdracht van leren gerelateerd is aan FC (Gerraty et al. 2014). Veranderde taakgerelateerde connectiviteit bij volwassenen met ASS kan in verband worden gebracht met leren (Schipul et al, 2012; Schipul & Just, 2016). Sommige studies hebben gesuggereerd dat een atypisch prefrontaal-heup-pocampus en posterieur pariëtaal-hippocampus-netwerk betrokken kan zijn bij ASS-gerelateerde geheugentekorten (Ben Shalom, 2003; Boucher & Mayes, 2012; Cooper et al. 2017; Solomon et al, 2015 ). Rechts-links hippocampus groeiverschillen bij gezonde kinderen en atypische ontwikkeling bij kinderen met ASS zijn gemeld (Reinhardt et al.2020). De neurale mechanismen van het geheugen bij kinderen met ASS zijn echter nog niet goed opgehelderd.

Het doel van deze studie was om de neurale onderbouwing van atypisch geheugen bij ASS-jongeren te onthullen die verband houden met hun inflexibele gedrag. We gebruikten foto-naamleren (onmiddellijke herkenning) en vertraagde herkenningstests om de geheugenprestaties te meten bij zowel ASS- als TD-kinderen. De inflexibele kenmerken van het geheugen bij ASS beoordelen. we hebben de constantheid van het geheugen beoordeeld door de prestaties van vertraagde herkenning te classificeren op basis van de prestaties van onmiddellijke herkenning voor elk item. We gebruikten succesvolle geheugenprestaties (dwz opeenvolgende correcte antwoorden, zowel in tests voor onmiddellijke als vertraagde herkenning) als de index van geheugenstijfheid, en we classificeerden ook winsten en vervormingen in de test voor vertraagde herkenning die minder geheugenstijfheid suggereerden. Om de kenmerken van geheugen bij ASS beter te begrijpen, onderzochten we de correlaties tussen succesvolle geheugenprestaties en rusttoestand-FC bij zowel ASS- als TD-jongeren.

Methoden Deelnemers

De deelnemers bestonden uit 41 ASS (29 jongens en 12 meisjes) en 82 TD (58 jongens en 24 meisjes) Japanse kinderen met een volledig IQ (FSIQ) groter dan of gelijk aan 70, in de leeftijd van 7 tot 16 jaar. Oorspronkelijk 47 ASS en 92 TD kinderen namen deel; vanwege hoofdbewegingen in sommige beeldvormingsgegevens (afwijkend van de criteria beschreven in de sectie "Analyse van FC-gegevens in rusttoestand"), hebben we echter alleen gegevens geanalyseerd van 41 ASD- en 82 TD-deelnemers. Handedness werd bepaald met behulp van de Edinburgh Handedness Inventory. Onze beoordeling van de sociaal-economische status (SES) bestond uit vragen met betrekking tot het jaarinkomen van het gezin (zeven variabelen), en de opleidingskwalificatie van beide ouders (gemiddelde van beide ouders) werd gemeten. Hun gemiddelde kenmerken zijn weergegeven in tabel 1. We bevestigden de klinische ASS-diagnose van deelnemers (gebaseerd op Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (4e ed.:DSM-IV) of Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (5e ed.; DSM-V) )met behulp van de Japanse versie van de Autism Diagnostic Interview-Revised (ADI-R) en/of de Japanse versie van het Autism Diagnostic Observation Schedule, Second Edition (ADOS-2). Uitsluitingscriteria voor beide groepen waren een geschiedenis van of huidige psychotische stoornissen, ernstig hoofdletsel, epilepsie, genetische stoornissen en verstandelijke beperking (FSIQ .)< 70).="" trained="" examiners="" carried="" out="" intelligence="" testing="" using="" the="" japanese="" version="" of="" the="" wechsler="" intelligence="" scale="" for="" children,="" fourth="" edition="">

Autistische deelnemers werden geworven via (1) geautoriseerde non-profitorganisaties voor mensen met ontwikkelingsstoornissen en (2) een advertentie in de krant. TD-deelnemers werden geworven via een advertentie in de krant. Schriftelijke geïnformeerde toestemming werd verkregen van de ouder van elke proefpersoon in overeenstemming met de Verklaring van Helsinki. Deze studie werd goedgekeurd door de ethische commissie van de Tohoku University.

Geheugen. We gebruikten de Japanse versie van de Atlantis picture-name learning test (Maruzen Publishing Co., Ltd, Tokyo, Japan) van de Kaufman Assessment Battery for Children, Second Edition (KABC-I; Kaufman & Kaufman, 2004). Deze test meet iemands vermogen om nieuwe informatie te leren en bestaat uit tests voor onmiddellijke en vertraagde herkenning (Figuur 1). Deze test werd uitgevoerd buiten de MRI-scanner (magnetic resonance imaging).

Leertest (onmiddellijke herkenning). Foto's waren ingedeeld in drie categorieën van fantasierijke cartoons, waaronder vier vissen, vier planten en vier schelpen. Vissen hadden namen met twee lettergrepen, planten hadden namen met drie lettergrepen en schelpen hadden namen met vier lettergrepen. Categorie-lettergreepgetalrelatie zou het geheugen kunnen verbeteren en ook valse herkenning binnen elke categorie kunnen veroorzaken. De onderzoeker liet de deelnemers elke foto één voor één in een vaste volgorde zien en leerde hen bijbehorende onzinnige namen. In totaal kregen de deelnemers 12 foto-naamparen (vis: 2 lettergrepen, vis: 2 lettergrepen, vis: 2 lettergrepen, vis: 2 lettergrepen, plant: 3 lettergrepen, plant: 3 lettergrepen, plant: 3 lettergrepen, plant: 3 lettergrepen , schelp: 4 lettergrepen, schelp: 4 lettergrepen, schelp: 4 lettergrepen en schelp; 4 lettergrepen). Elke foto werd gepresenteerd op een leskaart en ongeveer 2 seconden op een ezel weergegeven (zoals een fotokaartshow), waarna de leskaart werd omgedraaid om een ​​antwoordkaart te tonen met een reeks afbeeldingen voor onmiddellijke herkenning. De onderzoeker las de onzinnaam hardop voor en instrueerde de deelnemers om naar de juiste afbeelding op de antwoordkaart te wijzen. Er zijn twaalf onderwijskaarten en 13 antwoordkaarten (aanwijskaarten) gebruikt. Zeven tot dertien afbeeldingen, waaronder afbeeldingen zonder naam (drie vissen, één plant en één schelp), werden op de antwoordkaarten gepresenteerd. Elke afbeelding werd herhaaldelijk gebruikt op de antwoordkaarten; 6 tot 8 keer voor vissen, 3 tot 5 keer voor planten en 2 of 3 keer voor schelpen. Voor de eerste antwoordkaart werd de deelnemers gevraagd om naar één afbeelding uit een array te wijzen (één proef). Voor de tweede kaart werd de deelnemers gevraagd om naar twee foto's te wijzen (twee proeven). Van de 3e tot de 13e antwoordkaarten werd de deelnemers gevraagd om twee, drie, drie, vier, vijf, vier, vijf, zeven, zes, zes en zes afbeeldingen uit de respectieve arrays aan te wijzen. Er waren in totaal 54 leerprocessen (onmiddellijke herkenning), waarvan er twee betrekking hadden op het aanwijzen van een naamloze foto. Wijzen naar de juiste afbeelding werd gedefinieerd als correct leren. Wijzen naar een verkeerde afbeelding in de juiste afbeeldingscategorie (vissen/planten/schelpen) werd gedefinieerd als categorieleren. Voor elk onjuist antwoord gaf de onderzoeker onmiddellijke feedback en het juiste antwoord, behalve in het geval van de twee naamloze foto's en de laatste (13e) antwoordkaart. De maximaal mogelijke score voor zowel correct leren als categorieleren was 54.

Een antwoord (dwz correct leren, categorieleren en onjuist leren) in de laatste leerproef voor elke afbeelding op de 11e tot 13e kaarten werd gebruikt om de geheugenprestaties in detail te categoriseren, zoals hieronder weergegeven. Feedback voor categorieleren en incorrect leren werd gegeven voor zeven foto's op de 11e en 12e kaart, terwijl er geen feedback werd gegeven voor vijf foto's op de 13e kaart. Voor de laatste leerproeven van 12 afbeeldingen was het kansniveau van het juiste leerproces 0.08 tot 0.09(1/l3 tot 1/1l) ) en die van categorieleren was 0,36 tot 0,38 (5/13 tot 5/11).

Erkenningstest (vertraagde herkenning). Tijdens de vertragingsperiode vulden de deelnemers een vragenlijst in over hun relatie met hun ouders, die uit 120 items bestond. Ongeveer 17 minuten na de leertest hebben we een test met vertraagde herkenning uitgevoerd met 12 foto-naamparen en een vergelijkbare procedure als de laatste (13e) antwoordkaart van de leertest. Er werden twee antwoordkaarten gebruikt met in totaal 12 foto's, waaronder alle oude foto's (getoond in de leertest) en 1 nieuwe foto. De volgorde van de 12 schilderopdrachten was identiek aan die van de leertest. Wijzen naar de juiste afbeelding werd gedefinieerd als juiste herkenning. Het wijzen naar een verkeerde afbeelding in de juiste afbeeldingscategorie werd gedefinieerd als categorieherkenning. De maximaal mogelijke score voor zowel correcte herkenning als categorieherkenning was 12. Een kansniveau voor correcte herkenning was 0,08(1/12) en dat voor categorieherkenning was 0,33 of 0,5(4 /12 tot 612).

Om het geheugen in detail te beoordelen, hebben we de herkenningsprestaties in vijf categorieën ingedeeld volgens de reactie van de deelnemer in de laatste leerproef voor elke foto: SUCCES, VERGETEN, HERSTEL, VERVAL en GAIN (Figuur 1, rechtsonder). SUCCES werd als correct gedefinieerd. antwoorden in zowel leren als herkennen (dat wil zeggen: geef correcte antwoorden, zowel in tests voor onmiddellijke als vertraagde herkenning), en het weerspiegelde de robuustheid of stabiliteit van het geheugen. SUCCES was de index van interesse in deze studie, omdat het de starheid van het geheugen bij kinderen aantoont. VERGETEN werd gedefinieerd als correct leren met onjuiste herkenning. DECAY werd gedefinieerd als correct/categorie-leren met daaropvolgende categorie-onjuiste herkenning. GAIN was categorie/incorrect leren met correcte/categorieherkenning. HERSTEL was onjuist leren maar juiste herkenning. De inconsistentie tussen onmiddellijke en vertraagde herkenning suggereert een lagere geheugenstijfheid. Onjuiste antwoorden, zowel bij het leren als bij het herkennen, werden niet gecategoriseerd omdat ze geen geheugensporen achterlieten. De maximaal mogelijke score voor elke geclassificeerde herkenningsprestatie was 12. Uiteindelijk hebben we alleen de correlaties tussen SUCCESS-scores en FC-sterkte in rusttoestand geanalyseerd. Vanwege het kleine aantal antwoorden en het gebrek aan variantie in de andere vier indices, werden ze niet gebruikt voor correlatieanalyses.

Effecten van leeftijd op het geheugen. Correlaties (Pearson's correlatiecoëfficiënten) tussen leeftijd en geheugenprestaties werden berekend om de effecten van leeftijd op het geheugen in beide groepen (ASS en TD) te onderzoeken. Groepsverschillen in elke geheugenprestatie werden getest met behulp van een Fisher z-transformatie.

Afbeeldingen verwerving. Alle afbeeldingen zijn verkregen met een Philips Intera Achieva 3.0T-scanner. Voor de functionele magnetische resonantiebeeldvorming in rusttoestand (fMRI), 34 trans-axiale gradiënt-echo-afbeeldingen (64 × 64-matrix, herhalingstijd (TR)=2000ms, echotijd (TE)=30ms , het gezichtsveld (FOV){{10}}cm, 3,75 mmslicethickness, voxelsize=3,75 × 3,75 × 3,75 mm die de hele hersenen bedekten, werden verkregen met behulp van een echo-planaire sequentie , Voor deze scan werden 160 functionele volumes (scanduur van 5 minuten en 20s) verkregen terwijl de proefpersonen rustten (hun ogen openden en niet bewogen, niet sliepen en nergens aan dachten) .Driedimensionale T1-gewogen beelden werden verzameld met behulp van een door magnetisatie voorbereide snelle gradiënt-echo (MPRAGE) sequentie (240×240 matrix, TR=6.5ms, TE =3ms,inversietijd(TI)=71lms, FOV=24cm,162 plakjes, 1,0 mm plakdikte, voxelgrootte=1,0×1,0×1,0 mm' , scanduur van 8min en 3s).

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>00,5 mm (Power et al., 2014) om rekening te houden met de buitensporige hoofdbewegingen van kinderen. Op basis van deze criteria hebben we gegevens uitgesloten van 6 van de 47ASD-deelnemers en 9 van de 93 TD-deelnemers.

We hebben vier interessegebieden (ROI's) geselecteerd uit een FC-onderzoek in rusttoestand bij gezonde volwassenen (Wagner et al.2016). De linker voorste hippocampus(MNI-coördinaten van-28, -12,-20), linker achterste hippocampus(-28,-24,-12), rechter voorste hippocampus (28.-12.-20), en rechter achterste hippocampus (32,-22, -12) - allemaal met een bol met een straal van 6 mm - werden gedefinieerd als zaad rollen. De anterior-posterior hippocampale segmentatie was consistent met een ander onderzoek naar geheugengerelateerde activatie in een brede leeftijdscategorie (6.8-80.8 jaar) met MNI-coördinaten van y=-21 overeenkomend met het uiterlijk van de uncus van de parahippocampale gyrus (Langnes et al, 2019). De correlaties van Pearson tussen het gemiddelde tijdsverloop van elke ROI en die van elke voxel van het hele brein werden berekend op het niveau van één persoon en de correlatiecoëfficiënten werden getransformeerd met behulp van een Fisher z-transformatie.

Voor de groepsvergelijking van correlaties tussen SUCCESS (correct leren en ophalen) en FC, hebben we een variantieanalyse (ANOVA) uitgevoerd met covariaten van de SUCCESS-score. leeftijd, geslacht, FSIQ en FD. We hebben ook meerdere regressieanalyses uitgevoerd voor elk ( ASD en TD) deelnemer met behulp van correlatiecoëfficiënten van FC en SUCCESS, waarbij leeftijd, geslacht, FSIO en FD als covariabelen werden genomen. We hebben een statistische drempel toegepast voor family-wise error (FWE) van 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="">

Resultaten

Kenmerken van de deelnemer

Zoals weergegeven in tabel 1, waren er geen significante groepsverschillen in leeftijd (t-test met twee steekproeven, t(121)=0.94, p=0.35), FSIQ (ongelijke variantie, t (61)=1.55, p{{10}}.13), of FD (t(121)=0.39, p=0.7{ {33}}). Leer- en herkenningsprestaties Deelnemers met ASS hadden vergelijkbare scores als degenen met TD in zowel correct leren als correcte herkenning, maar hadden iets lagere scores dan deelnemers met TD in categorieleren (Figuur 2). We zagen geen significante groepsverschillen in gemiddeld aantal correct leren (ASS: 41.6, TD: 40.0, t(121)=1.27, p=0.21), correcte herkenning (ASS: 7.7, TD: 7.7, t(121)=−0.12, p=0.91), of categorieherkenning (ASD: 3.1, TD: 2.9, t(121)=0.46, p=0.65). In beide groepen werden slechts kleine foutieve herkenningen waargenomen (ASS: 1.2, TD: 1.4). We hebben bij TD geen significant groter categorieleren gevonden dan bij ASS (ASS: 8,7, TD: 10,3, t(121)=-1,70, p=0,091).

Geclassificeerde geheugenprestaties (Figuur 3) lieten minder GAIN zien bij deelnemers met ASS dan bij deelnemers met TD (ASD: 1.76 vs TD: 2.50, t(102)=2.71, p=0 .008). Er waren geen significante groepsverschillen in de andere maten (SUCCESS: t(121)=1.59, p=0.12; VERGETEN: t(121)=−0.36, p{ {19}}.72; VERVAL: t(121)=0.21, p=0.8; en HERSTEL: t(121)=0.84, p{{29} }.42). We analyseerden alleen de correlaties tussen SUCCESS-scores en FC-sterkte in rusttoestand vanwege het kleine aantal reacties en gebrek aan variantie in de andere vier indices.

Correlaties tussen leeftijd en geheugenprestaties worden getoond in Tabel 2. Leeftijd was positief maar zwak gecorreleerd (r > 0.2) met correct leren alleen bij TD-jongeren, wat een leeftijdsgebonden geheugenverbetering liet zien, hoewel er geen significante groepsverschillen waren in correlaties tussen leeftijd en geheugenprestaties werden waargenomen.

Groepsverschillen in correlaties tussen FC in rusttoestand en succesvolle ophaalscores

TD-kinderen vertoonden grotere correlaties tussen FC in rusttoestand en SUCCESS dan ASS-kinderen in de linker hippocampusnetwerken (Figuur 4). Die netwerken waren als volgt: de linker anterior hippocampus ROI en de linker inferieure frontale gyrus, de linker anterior hippocampus ROI en de linker dorsolaterale prefrontale cortex, de linker anterior hippocampus ROI en posterieure cingulate cortex, en de linker posterieure hippocampus ROI en mediale prefrontale cortex (Tafel 3). Kinderen met ASS vertoonden in geen enkel netwerk een grotere rusttoestand FC dan TD-kinderen.

Correlaties tussen FC in rusttoestand en succesvolle ophaalscores in elke groep

In TD vertoonde de connectiviteitssterkte tussen de rechter voorste hippocampale ROI's en de linker occipitotemporale cortex en tussen de rechter voorste hippocampale ROI's en de rechter dorsolaterale prefrontale cortex significante positieve correlaties met succesvolle ophaalscores (Figuur 5 en Tabel 4). Die correlatiecoëfficiënten (Pearson's r) waren respectievelijk 0,45 en 0,45 en waren post hoc niet-onafhankelijke schattingen die circulaire schattingen zijn en waarschijnlijk te hoog zijn (Kriegeskorte et al., 2010).

Bij ASS vertoonde de connectiviteitssterkte tussen de linker posterieure hippocampus en de linker inferieure pariëtale lobulus en tussen de linker posterieure hippocampus en de posterieure cingulate cortex een significante negatieve correlatie met succesvolle ophaalscores (Figuur 6 en Tabel 4). Die correlatiecoëfficiënten (Pearson's r) waren respectievelijk −0,59 en −0,64 en waren post hoc niet-onafhankelijke schattingen zoals hierboven weergegeven. Er werden geen andere significante correlaties gevonden.

Discussie

ASS-jongeren vertoonden een vergelijkbaar beeld-naam leren en herkennen als TD-jongeren, wat wijst op een intacte visueel-auditieve binding. Ondanks hun vergelijkbare leer- en herkenningsprestaties, lieten ASS-jongeren significant minder ophaalwinst zien dan hun TD-leeftijdsgenoten. Minder geheugenwinst wees op een inflexibel geheugen in ASD. Atypisch leren in de kindertijd zou dus een factor kunnen zijn die verband houdt met atypische cognitie en gedrag bij ASS.

Relationeel geheugen kan positieve correlaties inhouden tussen succesvol geheugen en neurale connectiviteit tussen TD-individuen. FC in rusttoestand tussen de voorste hippocampus en hogere visuele gebieden na relationeel leren was gerelateerd aan betere ophaalprestaties (Murty et al., 2017). Evenzo is gemeld dat de voorste hippocampale rusttoestand FC het associatieve geheugen beter kan voorspellen (Persson et al., 2018). Bij gezonde jonge volwassenen zijn de rechter voorste hippocampus en de rechter dorsolaterale prefrontale cortex betrokken bij stabiel succesvol ophalen (Hashimoto et al., 2011). In verband hiermee kan het voorste hippocampale netwerk worden geassocieerd met de rijping van het geheugen (Demaster & Ghetti, 2013).

In onze studie was succesvolle geheugenprestaties positief gecorreleerd met het rechter voorste hippocampale netwerk bij TD, terwijl het negatief was gecorreleerd met het linker voorste hippocampale netwerk bij ASS. We ontdekten geen positieve correlaties met hippocampale netwerken in ASS. Onze bevinding dat FC lager was in de linker hippocampale netwerken van ASS-jongeren dan in die van TD-jongeren was consistent met een eerder rapport dat wereldwijd zwakke FC bij ASS-jongeren identificeerde (Yerys et al., 2017). Bij gezonde volwassenen is de rechter hippocampus verbonden met een gedistribueerd netwerk, terwijl de linker hippocampus verbonden is met front-limbische gebieden (Robinson et al., 2016). Rechts-links asymmetrie in de ontwikkeling van hippocampusvolume, zowel bij TD als bij ASS, is gemeld (Reinhardt et al., 2020). De functionele lateralisatie van de hippocampus zou betrokken kunnen zijn bij de geheugenontwikkeling bij TD-kinderen en een atypische ontwikkeling in de lateralisatie van de hippocampus zou in verband kunnen worden gebracht met de problemen van ASS-individuen met sociale interactie, communicatie en inflexibel gedrag.

Bovendien suggereert de verminderde connectiviteit die zichtbaar is in de linker hippocampale netwerken van ASS-individuen het gebruik van lokale geheugensystemen, die mogelijk geassocieerd zijn met niet-relationeel geheugen. Onafhankelijk gebruik van de linker voorste hippocampus en pariëtale gebieden zou ook de succesvolle geheugenresultaten van onze ASS-deelnemers kunnen verklaren. Het loskoppelen van het netwerk voor het ophalen van complexe en gerelateerde informatie, inclusief zelfgerelateerd geheugen (Sheldon et al., 2016), zou het eenvoudige associatieve (foto-naam) geheugen bij ASS-jongeren kunnen verbeteren. Gezien hun lagere geheugenwinst in de herkenningstest, zouden de ASS-jongeren in dit onderzoek itemgebaseerd leren of eenvoudige binding hebben toegepast in plaats van geheugenstrategieën zoals relationeel leren (Wojcik et al., 2018). De lagere leeftijdgerelateerde verbetering in leren en herkennen bij personen met ASS kan wijzen op hun afhankelijkheid van elementaire, eenvoudige en vroeg ontwikkelde geheugenprocessen.

We zagen significant minder geheugenwinst in de ASS-groep dan in de TD-groep, omdat hun leer- en ophaalprestaties vergelijkbaar waren. Hoewel de kansniveaus van zowel categorieleren als herkenning hoog waren, werd het groepsverschil alleen gedetecteerd in termen van winst. Laag relationeel leren en inflexibel ophalen in de kindertijd kan beperkt en repetitief gedrag bij patiënten met ASS verhogen (Gaigg et al., 2015; Lopez et al., 2005; Wojcik et al., 2018). Een lager vermogen tot gewenning en generalisatie kan verband houden met de geheugenkenmerken van de patiënt. Ondertussen kan een sterk itemgeheugen een zwak relationeel geheugen bij kinderen met ASS compenseren, wat kan helpen bij de ontwikkeling van een gedenkwaardige prestatie die vergelijkbaar is met die van TD-kinderen.

Beperkingen

Onze eerste beperking is dat we geen strengere uitsluitingscriteria (FD > 0.2 mm) hebben gebruikt voor hoofdbewegingen, omdat dit de steekproefomvang verder zou hebben verkleind (Satterthwaite et al., 2012). Desalniettemin zijn onze criteria consistent met eerdere ASS-onderzoeken (Falahpour et al., 2016; Gao et al., 2019). Een andere beperking is dat sekseverschillen in zowel ASS als hippocampale netwerkontwikkeling een verstorende factor kunnen zijn in deze studie (Lai et al., 2017; Riley et al., 2018). Hoge kansniveaus van zowel categorieleren als categorieherkenning kunnen de betrouwbaarheid van GAIN en DECAY aantasten, hoewel een veel hoger niveau dan dat van kans in zowel correcte onmiddellijke- als vertraagde herkenningstests suggereerde dat er minder willekeurige antwoorden waren. Ten slotte kunnen, naast de SUCCESS-score, lagere DECAY- en GAIN-scores (die minder geheugenveranderingen vertegenwoordigen) duiden op rigide geheugen; het kleine aantal reacties in deze studie beperkte echter de beoordeling van die neurale correlaten.

Conclusie

Het leren en herkennen van foto-naamparen was intact bij kinderen met ASS, maar deze personen vertoonden minder geheugenveranderingen dan hun TD-leeftijdsgenoten. Lokale geheugensystemen die niet in hoge mate afhankelijk zijn van hippocampale netwerken, kunnen betrokken zijn bij rigide geheugen bij ASS, en contextonafhankelijke en minder relationele geheugenverwerking kan worden geassocieerd met minder geheugenwinst bij deze personen. Deze atypische geheugenkenmerken bij personen met een ASS kunnen hun onbuigzame gedrag in sommige situaties overdrijven, of - vice versa - hun atypische gedrag kan leiden tot starre en minder verbonden herinneringen. In het licht hiervan kunnen onze bevindingen ons begrip van geheugenontwikkeling bij personen met ASS vergroten. De resulterende leerstrategieën en -mechanismen kunnen interessant zijn voor opvoeders, ouders en personen met ASS, die daarna van deze inzichten kunnen profiteren om de effectiviteit van speciaal onderwijs te verbeteren.