Autism spectrum disorder

Document Sample
Autism spectrum disorder Powered By Docstoc
					Autism Spectrum Disorders
           (ASD)

        Assoc.Prof. Nichara Ruangdaraganon, M.D.
        Div. of Developmental-Behavioral Pediatrics
        Dep.of Pediatrics, Fac.of Medicine, Ramathibodi
        Hospital, Mahidol University
               วัตถุประสงค
                        
• บอกความสําคัญของกลุมอาการออทิซึม
                      ิ
• บอกลักษณะทางคลินกที่สําคัญของกลุมอาการออทิซม ึ
  และแนวโนมงานวิจัยดานวิทยาศาสตรการแพทยคราวๆได
                                   
• บอกความเชื่อมโยงระหวางศาสตรดานชีววิทยาและอืนๆ ่
                               ่
  เชน วิทยาศาสตรพื้นฐานดานอืน วิทยาศาสตรประยุกต
            วกรรมศาสตร
  ไดแก วิศวกรรมศาสตร
Why ASD so important?
• Prevalence
• Impact
• What we know ≠ what we
  should know
     Geek syndrome
• 1987-2002, number of children
  with ASD had increased from
  4,000 to be 18,000 at Silicon
  Valley
• The autism project, Silicon
  Valley
         Prevalence of ASD
• Increase from 1-2: 10,000 to be 1: 150
( 8 year olds)

      (Fombonne, 2003, CDC Feb 2007)
COMPARING AUTISM TO
  “NORMAL” IS LIKE
     COMPARING
   TRAINS TO CARS
          CARS VS TRAINS
• Cars change lanes   • Trains stay on a
• Cars take many        track
  different roads     • Trains go the way
• Cars go around        they are pointed
  obstacles           • Obstacles stay out
                        of the way of trains


   One man with autism compared
   himself to a locomotive traveling
   down a railroad track.
        Current definitions


  Autism Spectrum Disorder
           (Prevalence 1/150,CDC 2007)


Autistic disorder          Asperger Syndrome
   PDD-NOS
              High Functioning Autism (HFA)
Clinical Characteristics of ASD
  (first described by Wing L, et al.1979)

  Qualitative Impairment

  • Communication

  • Socialization

  • Restricted and repetitive behaviours
http://www.youtube.com/watch?v=mc1H0aVqn20
Communication Impairments
• Delays in development of (spoken)
  language
• Stereotypic and repetitive language
• Difficulty initiating and sustaining
  conversations
• Impaired pretend play or social
  imitation
 Language development in ASD

• All impaired in pragmatic language/
  communication
• Some have impairment in semantic,
  syntactic, phonology, vocabulary
       Impairments in Social
           Interactions
• Impaired use of nonverbal
  behaviours
• Failure to develop appropriate peer
  relationships
• Lack of shared enjoyment
• Impaired social or emotional
  reciprocity
  Restricted and Repetitive
   Behaviours / Interests

• Preoccupations and restricted
  interests
• Rituals and routines
• Stereotypic and repetitive motor
  mannerisms
• Preoccupation with parts of objects
Clinical characteristics:
Qualitative impairment


  Communication
   or language         Socialization




            Restricted or
             Repetitive
             behaviors
Clinical characteristics:
Qualitative impairment


  Communication
   or language         Socialization




            Restricted or
             Repetitive
             behaviors
          Areas of Impairment

                  Intelligence


A utism
                  Use of Language
                  Form of Language
                  Repetition, Sameness
                                      }
                  Social Intent, Anxiety   Social
                                           Communication


                  Stickiness          }    Narrow interests
                                           including sensory
                                           and repetitive
                                           motor behaviors
                                           and
                                           mannerisms.
Diagnostic Process
  History is critical…early
   years and trajectory
     Semi-structured interview
          ADI-R.Autism Diagnostic
         Interview Revised
 Diagnostic Process
                   History




Observation/Direct Interview
  ADOS..Autism Diagnostic Observation
  Schedule. Modules 1-3 children; 4 for adolescents
  and adults with fluent language
     Milder symptoms more difficult to
     detect and diagnosis made at later age
      Heterogeneity of Autism
• One Behavioural Diagnosis…. Many
  Disorders
  – Ie. Fragile X, CHARGE, PKU, Seizures…

• What are the underlying factors in:
  – Genomic differences leading to multi-system
    involvement
  – Neurodevelopment
  – Environment (including in utero) and Gene/Brain
    interactions?

  Dawson G. 2008
   Associated medical conditions/
           comorbidities
• Mental retardation or other intellectual
  disabilities (borderline intelligence, LD,
  ADHD, etc)
• Genetic disorders, i.e., fragile-x
  syndrome
• Neurological disorders, i.e., tuberous
  sclerosis
   Associated medical conditions/
           comorbidities
• Population-based study of 152,732 children
  aged < 16 years revealed prevalence 12.3%
 (Kielinen M, et al.2004)
• Common medical conditions include
  - Tuberous sclerosis 0-3.8%
  - Fragile x syndrome 0-8.1%
  - Down syndrome       0-16.7%
  - Neurofibromatosis 1 0-1.4%
 (Zafeiriou DI, et al. 2007)
Exercise
                Etiology
The interaction of genetic and epigenetic
  factors
• Genetic factors, such as 2q24, 2q31,
  2q33, 4p16.3, 4q35, 5p15, etc.
 The Autism Genome Project Consortium
 reported the result of the linkage study in
 1,168 families- chromosome 11p12-p13 and
 neurexins
 (Nat Genet 2007)
                Etiology
• Epigenetic factors, such as differential
  gene expression, activity of axonal
  afferents, and activity in response to
  environmental stimuli
        “Experience-based brain
          development”Mustard,06
• Serotonin transporter gene:
  – Abuse in childhood: resilience vs adult
    depression (Caspi,03)
  – Vulnerable allele and supportive environment,
    .…spared (Suomi, 03)

• Stress: cortisol and gene
  expression…epigenetic effects as a result of
  experience (Gunnar, 03; de kloet,05)
                          Epigenetics
                                                       DNA Methylation
•   Interaction of genes with environment
    which results in phenotype
•   Genes – all files in many folders
•   Expand folder
     – See all the files inside
•   Different cells in our body
     – All have the same DNA sequence
     – BUT different parts will be turned ON
        or OFF in each tissue
                                                       Histone Tails



                                                         Histone




                                     Nature May 2006
                          Epigenetics
                                                      DNA Methylation
•   Parts of DNA turned “ON”
     – Genes read by ribosomes, proteins
        are made (transcription)
•   Genes turned “OFF”
     – Methylation turns off
     – Histone Tails, relax chromatin to
        allow transcription
•   Drugs to block methylation?
•   Epigenetics predict treatment response
    in cancer                                         Histone Tails



                                                        Histone




                                    Nature May 2006
    Epigenetics, the Brain, and the
            Environment

•   Could understanding the epigenetic code help us understand ASD?
•   Could there be something in the environment that is turning “ON” and “OFF genes in the
    brain in susceptible children?
    – Hypotheses considered by scientists
         •    M.I.N.D. institute, Toxicology conference in 2006
    – http://www.ucdmc.ucdavis.edu/mindinstitute/events/toxicology_recorded_events.html
•   Could epigenetic and or environmental factors modify the risk of developing autism?
    severity? Responsiveness to treatment?
    –   In utero
         •    Maternal dietary intake
         •    Exposure to toxins, drugs, unknown envrionmental agents


         •    Post-natal: Can diet influence gene expression?
Functional Frontal Lobe Anatomy



          8,6
   9-12      4
  45-47


  44
โครงสราง และ การทํางาน
สมองซีกซาย : ภาษา & การสื่อสาร
โครงสราง และ การทํางาน
Limbic System
                                   โครงสราง และ การทํางาน
    Limbic lobe                                                   Corpus callosum

    Thalamus                                                      Fornix
    (Diencephalon)




Orbitofrontal                                                       Hippocampus
(nucleus basalis of Maynert)




                     Main memory circuit : Diencephalon – Limbic system
ภาพตัดสมอง : แสดง Corpus callosum, white & grey matter
        BRAIN


       Epigenetics
เด็ก                 ผูใหญ
       Genetics
           พัฒนาการของสมองเด็ก
• คือ การสรางวงจรไฟฟาขั้นพื้นฐาน หรือ หนวยความจํา ตั้งแตแรกเกิด
  จนถึงอายุ 10 ขวบในเด็กหญิง และ 12 ขวบในเด็กชาย
• วงจรไฟฟา หนวยความจํา ประกอบดวย :-
        1. การเพิ่มขนาดของเซลลประสาทสมอง (neurons) แตไมเพิ่ม
           จํานวนเซลล
        2. การสรางฉนวนหุมเสนประสาท (myelin sheaths)
        3. การสรางจุดเชื่อมโยงเสนประสาทสมอง (synapses
                (ศ.นพ.ประเสริฐ บุญเกิด)
             โครงสราง และ การทํางานของสมอง
• สมองผูใหญ : วงจรและระบบความจําพื้นฐานพัฒนาเต็มที่เมื่ออายุ
             10-12 ขวบ และจะขึ้นถึงระดับสูงสุดเมื่ออายุ 25-30 ป
• สมองเด็ก : พัฒนาการโครงสรางของสมองเกี่ยวกับวงจรและ
             ระบบความจําหรือการเรียนรูยังพัฒนาไมเต็มที่วงจร
             ความจํานี้เริ่มพัฒนาตั้งแตเด็กอยูในครรภมารดา
             เพิ่มขึ้นเมื่อแรกเกิด เพิ่มตามอายุของเด็กและเติบโต
             เต็มที่เมื่อเด็กชายอายุ 12 ขวบ และเด็กหญิงอายุ 10 ขวบ
              * เด็กหญิงพัฒนาเร็วกวาเด็กชายประมาณ 2 ป
พัฒนาการของสมองเด็ก คือ การเพิ่มเครือขายโยงใยประสาทของหนวยความจํา (myelin
                                   sheaths,
                          synapses & neuronal networks)
                                                         ้
               แตจํานวนเซลลสมอง (neurons) ไมไดเพิ่มขึน




                            “Use it or Lose it”
                                    or
          โครงสราง และ การทํางาน
Cerebral cortex : cross section – microstructure
             สมองเรียนรูอยางไร
            โครงสราง และ การทํางาน
Myelinization process : Cephalocaudad pattern
   โครงสราง และ การทํางาน
Cerebellar cortex & neuronal networks
            โครงสราง และ การทํางาน
สมองซีกขวา : การเชื่อมโยงแผงใยเสนประสาทแนวนอน ใกล &ไกล
 Child’s brain, unlike a computer, does not
come into the world with its circuitry hard-
wired, it must set up its circuits in response
  to a sequence of experiences and then
  solder them together through repeated
              neuronal activity
Brain at work : PET scan, solving a new problem
Brain at work : PET scan, solving the old (solved) problem
Brain at work : PET scan, solving another new problem
  Social brain function in autism
Simon Baron-Cohen et al (1999) European Journal of Neuroscience




  Assigning mental states to eyes-only facial stimuli activates amygdala,
  superior temporal, dorsal cingulate and frontal brain regions
              Autistic Brain:
  studies to find locialized brain dysfunction

• Cerebral cortex- higher mental
  functions
• Amygdala – emotional response
• Hippocampus – memory
• Basal ganglia- regulate automatic
  movement
• Cerebellum- coordination, speech
• Corpus callosum- communication
  between hemispheres
 Examples of Abnormal Brain Findings

• Large frontal lobes due to excess white
  matter
• Corpus callosum is undersized
• Amygdaya is enlarged
• Large hippocampus
• Large cerebellar due to excess white
  matter
 Examples of Abnormal Brain Findings

• The meaning of the ealy white matter
  overgrowth
  - To provide the developing brain with
  abundant substrates for intrahemispheric
  signal transfer
  - It probably reflects nonselective and
  insufficintly organized connectivity, then
  negatively affect the fine-tuning of
  functional networks
    Biomedical Treatments for ASD

    Decrease inflammation/Allergy in GI tract
    – Gluten/Casein free diet
•   Healing the damaged GI tract
    – Probiotics, antifungal, antiviral, antibacterial, antiyeast
    – Vitamin supplementation, help digestion
•   Supporting the Immune System (Naltrexone, Actos, Ambrotose)
•   Supporting Methylation Pathways (VIt B12, TMG, Folinic Acid, Mg, Zn)
•   Supporting Sulfation Pathway (Mg, Taurine, Vitamin B6, Epsom Salts)
•   Detoxification (dealing with oxidative stress)
    – Vit C, increase glutathione, Chelation
•   Increase Cell health/Energy (Coenzyme Q10, Acetyl L’Carnitine)
•   Melatonin (for sleep and for antioxidant)
 A new approach of study on autism

      Autism as a “distributed”
disorder on all levels of study, from
genes to anatomic brain development
to functional brain organization and to
behavioral sequelae

(Muller RA. 2007)
(Crawley JN. Science 2008)
(Crawley JN. Science 2008)
(Garber K. Science 2008)
                   Autism at large
                                    Autism is a heterogeneous
                                    disorder and different
                                    kinds or degrees of
                                    autism will likely have
                                    different brain correlates
                                    • autistic traits in general
                                    population
                                    • variability in autistic
Sigmundsson et al (2000) American   traits over life-cycle
Journal of Psychiatry
How does brain work during social
  interaction at different ages?
     •   Newborn
     •   Early childhood
     •   School-age
     •   Adolescence
     •   Adult
    Trends of research: biomedical
                 perspectives
•   Community cohort
•   Genetics- sibs and other family
    members
•   Environment- National Children’s Study
    in U.S.
•   High functioning subgroup

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Tags:
Stats:
views:48
posted:11/28/2011
language:English
pages:62