Beeldvormend onderzoek bij autisme
Dr. C.M. van der Gaag & drs. J.A.C.J. Bastiaansen Universitair Medisch Centrum Groningen
Opmerkelijk: - Autistische kenmerken - Relatief groot hoofd - Afwezigheid balk (corpus callosum)
UITZONDERING!
Nature Neuroscience Scientific American Mind, Reviews, juni-juli april 2006 2007
Overzicht Neuroimaging & ASS: bevindingen
Spiegelneuronen & ASS: een veelbelovend paradigma
Overzicht neuroimaging & ASS I. Technieken & doel II. Het sociale brein III. Bevindingen: structureel (functioneel) IV.Beperkingen ASS-neuroimaging onderzoek
Neuroimaging: technieken Structureel: - CT - MRI
+
Functioneel: - EEG - MEG - PET/SPECT - fMRI
+
=
Neuroimaging & ASS: doel
- Pathofysiologie van ASS - Diagnostische marker → (vroegere) interventies
Neuroimaging & ASS: het sociale brein Bestaat het sociale brein?
Neuroimaging & ASS: het sociale brein
Spiegelneuronen: Empathie
Amygdala: Emotie, leren, geheugen
Sulcus Temp. Superior: Fusiforme Gyrus: Biologische beweging, Waarneming gezichten Witte stof verbindingen! blikrichting
Neuroimaging & ASS: structurele bevindingen I. Hersenvolume
Redcay & Courchesne, Biol. Psychiatry, 2005
Courchesne & Redcay, Neuron, 2007
Neuroimaging & ASS: structurele bevindingen II. MRI bevindingen:
-
> totale hersenvolume > cerebellum volume < corpus callosum (balk) zowel grijze/witte stof verder veel inconsistentie →( nog) geen diagnostische marker
Palmen, J. Neural. Transm., 2004; Stanfield et al, Eur. Psychiatry, 2007
Neuroimaging & ASS: waar kijken we naar? - Product interactie gen-omgeving, plus compensatie - Afwijking: primair (causaal)-secundair (compensatie)? - Onderscheid lastig, voorkeur onderzoek op (zeer) jonge leeftijd →belangvroegeopsporing! Courchesne & Redcay, Neuron, 2007
Neuroimaging & ASS: functionele bevindingen
Pierce et al. Biological Psychiatry 2008
Neuroimaging & ASS: functionele bevindingen -
Abnormale spontane activiteit sociale netwerken Netwerk kan geactiveerd worden middels instructie, motivatie, interesse Netwerkisdusniet„stuk‟ Van belang voor interventie!
Neuroimaging & ASS: beperkingen
Scientific American Mind nov-dec 2008
Neuroimaging & ASS: beperkingen Neuroimaging: Correlatie, geen causatie Groepsanalyse Onnatuurlijke omgeving voor cognitie Indirecte maat voor hersenactiviteit Afbeeldingen zijn statistische compilaties Gevaar oversimplificatie
ASS: Heterogeniteit in etiologie en kliniek Bevindingen leeftijdsafhankelijk Compensatiemechanismen
Deel II Spiegelneuronen & ASS: een veelbelovend paradigma
Drs. J.A.C.J. Bastiaansen
Spiegelneuronen… Koppelen actie en actie perceptie
Perceptie
Actie
Makaak
Respons van een spiegelneuron
Gallese et al., Brain, 1996.
Spiegelneuronen… Koppelen actie en actie perceptie Coderen het doel van een actie: -
Respons alleen bij succesvolle interactie met object Respons ook als laatste deel van de actie verscholen is
Umilta et al., Neuron, 2001.
Spiegelneuronen… Koppelen actie en actie perceptie Coderen het doel van een actie: -
Respons alleen bij succesvolle interactie met object Respons ook als laatste deel van de actie verscholen is
Coderen de intentie van een actie: -
Reageren op verschillende intenties van dezelfde actie Drinken
Opruimen
Iacoboni et al., PLoS Biology, 2005.
Spiegelneuronen… Koppelen actie en actie perceptie Coderen het doel van een actie: -
Respons alleen bij succesvolle interactie met object Respons ook als laatste deel van de actie verscholen is
Coderen de intentie van een actie: -
Reageren op verschillende intenties van dezelfde actie
… spelen een rol in het begrip van acties
Vanmakaaknaarmens…
Makaak
Mens
Ventrale premotorische schors (BA6 / BA44) actief bij het uitvoeren én zien van acties
…hetbrein“spiegelt”acties
Spiegelen van emoties: 2 routes
Actie
Emotie
Kunnen we beide aspecten spiegelen als we naar gezichten kijken? Yes, we can!
Route 1: spiegelen van de actie Actie
Perceptie
+
=
Gezichtsacties ook weerspiegelt in het „mirror‟ gebied
Van der Gaag, Minderaa & Keysers, 2007
Route 2: spiegelen van de emotie Perceptie
Ervaring
+
=
Anterior insula (AI) spiegelt emotie Spiegelen cruciaal voor emotie herkenning Calder et al., Nat. Neurosci., 2000.
Wicker et al., Neuron, 2003.
Route 2: spiegelen van de emotie Perceptie
Ervaring
+
=
Anterior insula (AI) spiegelt emotie Sterkte van activatie hangt samen met empathie Jabbi, Swart & Keysers, NeuroImage, 2007.
Spiegelneuronen spelen mogelijk een rol in: Imitatie Empathie Begrijpen van anderen
"Mirror neurons will do for psychology what the discovery of DNA did for biology” (Ramachandran)
Autisme & spiegelneuronen
TD TD - ASD
Verminderde activiteit bij het zien van acties (Théoret et al., 2005; Oberman et al, 2005)
Imiteren van gezichten :
ASD
Correlatie met symptomen
(Dapretto et al., 2006)
10 “typically developing” (TD) kinderen - - Verminderde activiteit - 10 hoogfunctionerende kinderen met ASD - Samenhang met sociale beperking (mean age: 12 yrs)
Dysfunctie van spiegelneuronen speelt mogelijk een rol in ASS. Hoe functioneert dit systeem bij volwassenen met ASS?
Deelnemers 21 volwassen mannen met ASD Klinische diagnose van autisme, Asperger of PDD-NOS ADOS en/of ADI Hoog-functionerend (IQ > 70)
21 controles (TD) groepen goed gematched gemiddeld IQ Breed leeftijdsbereik: 18 – 54 jr
ASD
TD
n=21
n=21
IQ
103
14.8
101
17.4
Age
31
10.1
31
9.8
Zien van emotionele gezichten activeert o.a. emotionele, motorische, somatosensorische, en visuele gebieden in de controlegroep
“spiegelen” dit geldt ookMeer voorempathische de groepmensen met ASS sterker
ASD
TD L
R
L
R
Sterker nog… er zijn geen groepsverschillen voor de gebieden die belangrijk zijn voor het spiegelen van de actie en emotie van het gezicht Meer empathische mensen “spiegelen” alleen gebieden die de groep sterkermet autisme sterker activeert ASD vs TD R
R
Blauw = TD > ASD Rood = ASD > TD x = 49
x = 37
n = 42, punc < . 005
Zijn er verschillen voor verschillende emoties?
walging
plezier
neutraal
walging
plezier
neutraal
Sociale emotie
Smaak emotie
Blue = TD > ASD Red = ASD > TD n = 42, p < . 005
walging
Over-activatie in ASD specifiek voor walging gericht op de persoon Sociale emotie Blue = TD > ASD Red = ASD > TD
Mogelijke oorzaak: • Gevoeliger voor negatieve emoties
n = 42, p < . 005
Spiegelen volwassenen met autisme meer?
Actie
ASD > TD L
Perceptie L
R
=
+
L
R
Emotie L
+
=
Volwassenen met ASD reageren sterker in somatosensorische gebieden op het zien van emotionele gezichten
R
ASD > TD L
L
L
Adolphs et al., 2000
R
R
L
Dit gebied (S2) is cruciaal voor emotie herkenning
R
Hoe sterker de sociale beperking (ADOS), des te sterker de activatie van S2 bij het zien van walging. L
Secondary somatosensory cortex (links) [-44, -14, 24] 1.5
% signal change
1
R = .82 0.5 0 0
2
4
6
8
-0.5 -1 -1.5
ADOS sociale interactie
10
12
14
Effect van leeftijd op MNS activiteit R
% signal change
Punc < .001, T = 3.31
Activatie BA 44 (58,10,12)
Hypoactivatie?
Hyperactivatie?
Meer empathische mensen “spiegelen” sterker 0 10 20 30 40
ASD TD 50
60
Leeftijd
Activatie MNS normaliseert Mogelijk gerelateerd aan compensatie Longitudinale studie vereist Dapretto et al. (2006): TD > ASD
Conclusies MNS mogelijk onderactief in kinderen met ASS, maar functioneel herstel volgt. Meer empathische mensen “spiegelen” sterker
Onduidelijk of dit samenhangt met een verbetering op gedragsniveau. Onduidelijk welke structurele veranderingen hieraan ten grondslag liggen.
Implicaties Activiteit van het MNS kan (nog) niet dienen als diagnostische marker voor autisme
Meer empathische mensen “spiegelen” Longitudinaal onderzoek sterker nodig
Link tussen structureel en functioneel hersenonderzoek belangrijk aandachtspunt Opsplitsen van de (heterogene) onderzoeksgroep op basis van symptomen en leeftijd
Met dank aan: • Alle deelnemers en hun families. • Social Brain Lab
Meer empathische mensen “spiegelen” o.a. Christian Keysers, Marc Thioux, Christiaan van der Gaag, sterker Luca Nanetti, Harma Meffert, Mbemba Jabbi
• Collegae bij Lentis, GGz Drenthe, Accare o.a. Marieke Pijnenborg, Ruud Minderaa, Cees Ketelaars
• MR laboranten o.a. Anita Kuiper, Nikky van Bodegom, Marleen Schippers
Take home messages 1. 2.
3. 4.
5. 6.
Een belangrijk doel van neuroimaging onderzoek bij autisme is het vinden van een diagnostische marker Onderzoek met structurele MRI heeft belangrijke informatie opgeleverd over neuropathologie autisme, echter nog Meerde empathische mensenvan “spiegelen” geen diagnostische marker sterker Er is (nog) geen klinische evidentie voor routine neuroimaging onderzoek in het diagnostisch proces van autisme Spiegelneuronen zijn een interessant/veelbelovend model voor het begrijpen van en aanvoelen van anderen. Veranderd functioneren van spiegelneuronen speelt mogelijk een rol bij ASS problematiek, maar spiegelneuronen kunnen nog niet gebruikt worden als diagnostische marker voor autisme. Neuroimaging onderzoek naar ASS heeft mogelijk baat bij het opsplitsen van de (heterogene) onderzoeksgroep op basis van symptomen
