Evidenze in resting-state di anomalie del sistema enterocettivo in pazienti con disturbo dello spettro autistico

Among all the mental phenomena we could possibly observe, emotions, feelings and their components are the least understood from both biological and neurophysiological viewpoints. Emotions have been described as the embodied reaction to exteroceptive events or their subjective inner retrieval. The resulting physiological changes (e.g. the modification of the heartbeat, skin conductance, breath rate) and the consequent behaviors are all elements of the emotional representation. The brain for its part, follows a related pattern of modification: all the body changes are mapped point-to-point in the central nervous system and create a sort of regulation path in order to balance the autonomic reactions accounting for emotional experiences. According to recent theories of neural functioning, adaptive balance can be described through a predictive model of ascending afferent information: the brain creates neural representations composed of previous experiences elements, from which it can anticipate the effects of our bodily future experiences. The final aim of the entire process is to reduce the discrepancy between the prediction produced by the brain and the actual incoming sensation - namely the prediction error. Several pieces of evidence consider the cluster of symptoms showed in autism spectrum disorder (ASD) as related to disruptions within this complex process. Particularly, ASD individuals appear to fail to effectively process the salience of prediction errors. The Embodied Predictive Interoception Coding (EPIC) model, which describes an integrated system aimed to process and control the body's internal balance, offers us a solid theoretical framework to compare the interoceptive functions in ASD and typical subjects. In order to analyze this specific process, we selected those brain regions suggested by the literature to be involved in interoceptive error processing, namely the insula, the anterior cingulate cortex and the thalamus. The analysis of 1416 fMRI brain images of autistic subjects retrieved from ABIDE database, allowed us to appreciate several differences between ASD and control subjects interoceptive system. Our results are consistent with the hypothesized involvement of ACC and AI in error processing and thus create a strong link between typical autistic impairments (e.g. attentive, sensory and social) and error processing related to predictive coding for interoception. ​

Tra tutti i fenomeni mentali osservabili, le emozioni, i sentimenti e le loro componenti sono i meno decifrabili sia dal punto di vista biologico che da quello neurofisiologico. Le emozioni sono state descritte come la reazione incarnata agli eventi esterni o il loro recupero in termini di esperienza soggettiva interiore. I cambiamenti fisiologici che ne derivano (e.g. le modificazioni del battito cardiaco, della conduttanza cutanea e della frequenza respiratoria) e i conseguenti comportamenti sono tutti elementi costituenti la rappresentazione emotiva. Il cervello segue un modello di modificazione correlato: tutti i cambiamenti del corpo sono mappati punto a punto nel sistema nervoso centrale e creano una sorta di percorso di regolazione delle reazioni autonomiche relative alle esperienze emotive. Secondo le recenti teorie del funzionamento neurale, tale regolazione adattiva può essere descritta attraverso un modello predittivo delle informazioni afferenti: il cervello crea rappresentazioni neurali composte da elementi delle esperienze sensoriali già vissute, grazie a cui può anticipare gli effetti delle nostre future esperienze corporee. L'obiettivo finale dell'intero processo è quello di ridurre la discrepanza tra la previsione prodotta dal cervello e la sensazione effettivamente esperita - vale a dire ridurre l'errore di previsione. Numerose evidenze scientifiche considerano la serie di sintomi tipicamente presenti nella sindrome dello spettro di autismo (ASD) come relativa alla compromissione di questo complesso processo. In particolare, gli individui ASD sembrano non riuscire a elaborare efficacemente la salienza degli errori di previsione. Il modello di Embodied Predictive Interoception Coding (EPIC), che descrive un sistema enterocettivo integrato volto ad elaborare e controllare l'equilibrio interno del corpo, ci offre una solida struttura teorica per confrontare le funzioni enterocettive di ASD e soggetti a sviluppo tipico. Per analizzare questo particolare processo, abbiamo selezionato le regioni cerebrali che la letteratura suggerisce essere coinvolte nell'elaborazione degli errori enterocettivi: l'insula, la corteccia cingolata anteriore e il talamo. L'analisi di 1416 immagini fMRI di soggetti autistici provenienti dal database ABIDE, ci ha permesso di apprezzare numerose differenze tra il sistema enterocettivo di soggetti ASD e di controllo. I nostri risultati sono coerenti con il coinvolgimento di ACC e AI nel processamento degli errori e creano quindi un forte legame tra i deficit più comuni caratterizzanti la sindrome dello spettro autistico (e.g. compromissione delle abilità attentive, sensoriali e sociali) e l'efficacia del processamento degli errori relativi al complesso sistema enterocettivo. ​