DOI: https://doi.org/10.37990/medr.1812558
تاريخ النشر: 2026-03-24
المؤلف: Ahmet Turan Urhan وآخرون
الموضوع الرئيسي: البحث في اضطراب طيف التوحد
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة الفروق الإقليمية في أحجام الدماغ القشرية وتحت القشرية لدى الأطفال المصابين باضطراب طيف التوحد (ASD) مقارنةً بالأطفال الأصحاء. الفرضية التي تم طرحها كانت أن الأطفال المصابين باضطراب طيف التوحد سيظهرون أحجامًا أكبر في مناطق معينة من الدماغ. باستخدام بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) من 33 طفلًا مصابًا باضطراب طيف التوحد و33 طفلًا صحيًا، تم استخدام طريقة تقسيم VolBrain الآلية لتقييم الفروق الحجمية، والتي تم تحليلها إحصائيًا للتحقق من دلالتها.
أشارت النتائج إلى أن الأطفال المصابين باضطراب طيف التوحد كان لديهم أحجام أكبر بشكل ملحوظ في عدة مناطق من الدماغ، بما في ذلك المخ، والمادة البيضاء، والمادة الرمادية، والفص الجبهي، والتجاعيد ما بعد المركزية، واللوزة، والمهاد، والذنب، والحصين (p < 0.05). وعلى العكس، لم يتم العثور على فروق حجمية ذات دلالة في التجاعيد ما قبل المركزية، والفص الجداري، والنواة الذيلية (p > 0.05). تشير هذه النتائج إلى أن اضطراب طيف التوحد مرتبط بتوسع حجمي واسع النطاق في كل من المناطق القشرية وتحت القشرية، مما يعزز فهم الخصائص العصبية التشريحية لاضطراب طيف التوحد ويسلط الضوء على فعالية تقنيات التصوير العصبي الآلي في تحديد التغيرات الهيكلية في الدماغ المتعلقة بالاضطراب.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث اضطراب طيف التوحد (ASD)، وهو اضطراب عصبي تطوري معقد يتميز بتحديات مستمرة في التواصل الاجتماعي والسلوكيات المتكررة. تبرز التباين في الأعراض بين الأفراد المصابين باضطراب طيف التوحد الطبيعة غير المتجانسة للاضطراب، المتأثرة بالعوامل الوراثية، وما قبل الولادة، وما حول الولادة، والعوامل البيئية. تشير التقديرات الأخيرة إلى ارتفاع انتشار اضطراب طيف التوحد، حيث يتم تشخيص حوالي واحد من كل 54 طفلًا. لقد أثار هذا الارتفاع اهتمامًا في دراسات التصوير العصبي، خاصة باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، لتحديد الفروق الهيكلية العصبية التشريحية لدى الأفراد المصابين باضطراب طيف التوحد.
تشير نتائج التصوير بالرنين المغناطيسي إلى أن الأفراد المصابين باضطراب طيف التوحد قد يظهرون فروقًا ملحوظة في إجمالي حجم الدماغ، وسمك القشرة، وأحجام الهياكل تحت القشرية مقارنةً بالأفراد العصبيين العاديين. غالبًا ما كانت التحليلات الحجمية السابقة تركز على مناطق دماغية محدودة، مما يشير إلى الحاجة إلى دراسات أكثر شمولاً تفحص مناطق متعددة مترابطة. تهدف الدراسة الحالية إلى سد هذه الفجوة من خلال إجراء تحليل حجمي شامل لمناطق الدماغ المختلفة، بما في ذلك المخ، والمادة البيضاء، والمادة الرمادية، وهياكل معينة مثل اللوزة والحصين، باستخدام تقنيات تقسيم آلية لتعزيز موثوقية وتناسق المنهجية في النتائج.
الطرق
استخدمت الدراسة تصميمًا استعاديًا، مقطعيًا، وملاحظًا للتحقيق في خصائص التصوير بالرنين المغناطيسي للدماغ لدى الأطفال الذين تم تشخيصهم باضطراب طيف التوحد (ASD) مقارنةً بمجموعة ضابطة من الأطفال الأصحاء. تم الحصول على موافقة أخلاقية من لجنة أخلاقيات البحث السريري غير التدخلي في جامعة توكات غازيوسمن باشا. تم تضمين ما مجموعه 40 مشاركًا، يتكونون من 20 طفلًا مصابًا باضطراب طيف التوحد و20 ضابطًا صحيًا متطابقين من حيث العمر والجنس، بناءً على تحليل G*Power الذي يشير إلى حجم عينة كافٍ لفرضية ذات طرفين مع مستوى ثقة 95% وحجم تأثير \(d = 1.2\). تم الحصول على مسح التصوير بالرنين المغناطيسي عالي الدقة T1 من 33 طفلًا في كل مجموعة، مع معايير إدراج واستبعاد صارمة لضمان سلامة البيانات.
تم الحصول على بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي باستخدام جهاز تصوير بقوة 3 تسلا، مع التركيز على صور تشريحية عالية الدقة بحجم فوكيل قدره \(1 \, \text{mm}^3\). شمل بروتوكول التصوير معلمات محددة مثل زمن التكرار (TR) قدره 8.1 مللي ثانية وزمن الصدى (TE) قدره 3.7 مللي ثانية. للتحليل الحجمي، تم استخدام نظام VolBrain (الإصدار 1.0)، معتمدًا على خطوط تقسيم آلية لاستخراج القياسات الحجمية من مناطق الاهتمام المختلفة (ROIs)، بما في ذلك إجمالي المخ، والمادة البيضاء والرمادية الدماغية، وهياكل دماغية محددة مثل اللوزة والحصين. ضمنت هذه المنهجية حسابات موضوعية وقابلة للتكرار لأحجام الدماغ، مع الالتزام ببروتوكولات السرية طوال الدراسة.
النتائج
في هذه الدراسة، كان متوسط عمر الأطفال المصابين باضطراب طيف التوحد (ASD) والأطفال الأصحاء 6.93 سنوات، دون وجود فروق ذات دلالة في العمر أو الجنس بين المجموعتين (p > 0.05). بشكل ملحوظ، أظهر الأطفال المصابون باضطراب طيف التوحد أحجامًا أكبر بشكل ملحوظ في مناطق دماغية مختلفة مقارنةً بنظرائهم العصبيين العاديين. على وجه التحديد، كانت أحجام المخ الإجمالية، والجهة اليمنى، والجهة اليسرى من المخ، والمادة البيضاء الدماغية، والمادة الرمادية الدماغية أكبر بكثير في مجموعة اضطراب طيف التوحد (p = 0.01 لجميع المقارنات). بالإضافة إلى ذلك، كانت أحجام الفص الجبهي والتجاعيد ما بعد المركزية أكبر أيضًا بشكل ملحوظ في الأطفال المصابين باضطراب طيف التوحد (p = 0.01 إلى 0.04)، بينما لم يتم ملاحظة فروق ذات دلالة في أحجام الفص الجداري والتجاعيد ما قبل المركزية (p = 0.06 إلى 0.22).
أظهر التحليل الإضافي للهياكل تحت القشرية أن الأحجام الإجمالية، والجهة اليمنى، والجهة اليسرى من اللوزة، والمهاد، والذنب، والحصين كانت أكبر بشكل ملحوظ في الأطفال المصابين باضطراب طيف التوحد (p = 0.01 إلى < 0.001). ومع ذلك، لم يتم العثور على فروق ذات دلالة في أحجام النواة الذيلية (p = 0.07 إلى 0.08). تشير هذه النتائج إلى اختلافات عصبية تشريحية واضحة بين الأطفال المصابين باضطراب طيف التوحد والأطفال الأصحاء، لا سيما في مناطق دماغية معينة مرتبطة بالمعالجة المعرفية والعاطفية.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم إجراء تحليل حجمي لمناطق دماغية قشرية وتحت قشرية مختلفة لدى الأطفال الذين تم تشخيصهم باضطراب طيف التوحد (ASD)، مما يكشف عن اختلافات كبيرة في بنية الدماغ مقارنةً بالضوابط العصبية العادية. استخدم التحليل برنامج IBM SPSS Statistics لإجراءات إحصائية، مؤكدًا التوزيع الطبيعي للبيانات واستخدام اختبارات t للعينات المستقلة لتقييم الفروق في أحجام الدماغ. شملت النتائج الرئيسية زيادة في الأحجام في اللوزة، والمهاد، والذنب، والحصين، والتي ارتبطت بضعف في الإدراك الاجتماعي، ودمج الحواس والحركة، ومشكلات التنسيق الحركي لدى الأفراد المصابين باضطراب طيف التوحد. من الجدير بالذكر أن الدراسة تتماشى مع الأبحاث السابقة التي تشير إلى أن زيادة حجم الدماغ، لا سيما في الفصوص الجبهية والزمانية، قد تكون علامة عصبية تطورية مبكرة لاضطراب طيف التوحد.
كما سلطت النتائج الضوء على أنه بينما كانت الزيادات الحجمية في المادة البيضاء والرمادية الدماغية متوافقة مع الأساس العصبي التطوري لاضطراب طيف التوحد، لم تظهر بعض المناطق، مثل النواة الذيلية، فروقًا ذات دلالة. يشير هذا إلى تباين في التغيرات الهيكلية عبر مناطق دماغية مختلفة ويؤكد الحاجة إلى الحذر في تفسير هذه النتائج، حيث إنها لا تتوافق مباشرة مع مقاييس السلوك أو شدة الأعراض. بشكل عام، تسهم الدراسة في تقديم رؤى قيمة حول الخصائص العصبية التشريحية لاضطراب طيف التوحد، مما يعزز فكرة أن المسارات التنموية غير الطبيعية تؤثر على بنية الدماغ ووظيفته.
DOI: https://doi.org/10.37990/medr.1812558
Publication Date: 2026-03-24
Author(s): Ahmet Turan Urhan et al.
Primary Topic: Autism Spectrum Disorder Research
Overview
This study investigates regional differences in cortical and subcortical brain volumes in children with autism spectrum disorder (ASD) compared to healthy controls. The hypothesis posited that children with ASD would show increased volumes in specific brain regions. Utilizing magnetic resonance imaging (MRI) data from 33 children with ASD and 33 healthy controls, the VolBrain automated segmentation method was employed to assess volumetric differences, which were statistically analyzed for significance.
The results indicated that children with ASD had significantly larger volumes in several brain areas, including the cerebrum, white matter, grey matter, frontal lobe, postcentral gyrus, amygdala, thalamus, putamen, and hippocampus (p < 0.05). Conversely, no significant volumetric differences were found in the precentral gyrus, parietal lobe, and caudate nucleus (p > 0.05). These findings suggest that ASD is associated with widespread volumetric enlargement in both cortical and subcortical regions, enhancing the understanding of the neuroanatomical characteristics of ASD and highlighting the efficacy of automated neuroimaging techniques in identifying structural brain alterations related to the disorder.
Introduction
The introduction of the research paper discusses Autism Spectrum Disorder (ASD), a complex neurodevelopmental disorder characterized by persistent challenges in social communication and repetitive behaviors. The variability in symptoms among individuals with ASD highlights the disorder’s heterogeneous nature, influenced by genetic, prenatal, perinatal, and environmental factors. Recent estimates indicate a rising prevalence of ASD, with approximately one in 54 children diagnosed. This increase has spurred interest in neuroimaging studies, particularly using Magnetic Resonance Imaging (MRI), to identify structural neuroanatomical differences in individuals with ASD.
MRI findings suggest that individuals with ASD may show significant differences in total brain volume, cortical thickness, and subcortical structure sizes compared to neurotypical individuals. Previous volumetric analyses have often focused on limited brain regions, indicating a need for more comprehensive studies that examine multiple interconnected areas. The current study aims to fill this gap by performing an extensive volumetric analysis of various brain regions, including the cerebrum, white matter, grey matter, and specific structures such as the amygdala and hippocampus, utilizing automated segmentation techniques to enhance reliability and methodological consistency in the findings.
Methods
The study employed a retrospective, cross-sectional, and observational design to investigate brain MRI characteristics in children diagnosed with Autism Spectrum Disorder (ASD) compared to a control group of healthy children. Ethical approval was secured from the Non-Interventional Clinical Research Ethics Committee of Tokat Gaziosmanpaşa University. A total of 40 participants, comprising 20 children with ASD and 20 healthy controls matched for age and sex, were included based on a G*Power analysis indicating sufficient sample size for a two-tailed hypothesis with a confidence level of 95% and an effect size of \(d = 1.2\). High-resolution T1-weighted MRI scans were obtained from 33 children in each group, with strict inclusion and exclusion criteria ensuring the integrity of the data.
MRI data were acquired using a 3 Tesla scanner, focusing on high-resolution anatomical images with a voxel size of \(1 \, \text{mm}^3\). The imaging protocol included specific parameters such as a repetition time (TR) of 8.1 ms and echo time (TE) of 3.7 ms. For volumetric analysis, the VolBrain system (version 1.0) was utilized, employing automated segmentation pipelines to extract volumetric measurements from various regions of interest (ROIs), including total cerebrum, cerebral white and grey matter, and specific brain structures like the amygdala and hippocampus. This methodological approach ensured objective and reproducible calculations of brain volumes, adhering to confidentiality protocols throughout the study.
Results
In this study, the mean age of children with Autism Spectrum Disorder (ASD) and healthy controls was 6.93 years, with no significant differences in age or sex between the groups (p > 0.05). Notably, children with ASD exhibited significantly larger volumes in various brain regions compared to their neurotypical counterparts. Specifically, the total, right, and left hemisphere volumes of the cerebrum, cerebral white matter, and cerebral grey matter were all significantly greater in the ASD group (p = 0.01 for all comparisons). Additionally, the frontal lobe and postcentral gyrus volumes were also significantly larger in children with ASD (p = 0.01 to 0.04), while no significant differences were observed in the parietal lobe and precentral gyrus volumes (p = 0.06 to 0.22).
Further analysis of subcortical structures revealed that the total, right, and left volumes of the amygdala, thalamus, putamen, and hippocampus were significantly larger in children with ASD (p = 0.01 to < 0.001). However, no significant differences were found in the volumes of the caudate nucleus (p = 0.07 to 0.08). These findings suggest distinct neuroanatomical differences between children with ASD and healthy controls, particularly in specific brain regions associated with cognitive and emotional processing.
Discussion
In this study, a volumetric analysis of various cortical and subcortical brain regions was conducted in children diagnosed with Autism Spectrum Disorder (ASD), revealing significant differences in brain structure compared to neurotypical controls. The analysis utilized IBM SPSS Statistics software for statistical procedures, confirming normal distribution of data and employing independent samples t-tests to assess differences in brain volumes. Key findings included increased volumes in the amygdala, thalamus, putamen, and hippocampus, which have been associated with social cognition impairments, sensory-motor integration, and motor coordination issues in individuals with ASD. Notably, the study aligns with previous research indicating that cerebral volume enlargement, particularly in the frontal and temporal lobes, may serve as an early neurodevelopmental marker for ASD.
The results also highlighted that while volumetric increases in cerebral white and grey matter were consistent with the neurodevelopmental basis of ASD, some regions, such as the caudate nucleus, did not show significant differences. This suggests variability in structural alterations across different brain regions and emphasizes the need for caution in interpreting these findings, as they do not directly correlate with behavioral measures or symptom severity. Overall, the study contributes valuable insights into the neuroanatomical characteristics of ASD, reinforcing the notion of atypical developmental trajectories affecting brain structure and function.