Distinct ERP profiles for auditory processing in infants at-risk for autism and language impairment

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1. Distinct ERP profiles for auditory processing in infants at-risk for autism and language impairment 北海道大学 情報科学院 修士2年 進藤 稜真 - Ryoma SHINTO 2025/7/2 (Thu)
2. 今回紹介する論文 1 Distinct ERP profiles for auditory processing in infants at-risk for autism and language impairment Title ： 自閉症および言語障害のリスクを持つ乳児における聴覚処理の ERP プロファイルの違い Journal Name & Publication Year ： Scientific Reports, 2018 First and Last Authors ： DOI ： Valentina Riva, Massimo Molteni https://doi.org/10.1038/s41598-017-19009-y
3. 1. Introduction 2. Methods 3. Results 4. Discussion 5. conclusion 2 Agenda
4. 01 3 Introduction 01
5. Introduction - 目的と背景 01 4 自閉症および言語障害のリスクを持つ乳児における聴覚処理のERP の違いを 明らかにし, これらを早期に識別するための特徴を解明する 本論文の目的： 研究背景： ・ASD は言語・社会性の障害＋反復的行動を伴う遺伝的神経発達障害 貢献： ASD とLI のリスク児(HR-ASD, HR-LI) を直接比較した初のERP 研究 特に低レベル音声刺激へのERP 反応（P3, MMR ）に注目 12 ヵ月時点における言語発達遅延とASD リスクの神経マーカーを発見 ・行動症状の出現は生後24 ヶ月以降が多く、診断は3 歳以降になることが多い ・ASD とLI( 言語障害) は, 早期言語習得遅延が共通。一部遺伝的な重なりも報告。 ・ASD とLI の神経基盤の違いは明確でなく、乳児期の識別が難しい。
6. Introduction - 自閉症(ASD) と 言語障害(LI) 01 自閉症(ASD) 5 言語障害(LI) ・主な症状 社会的相互作用・コミュニケ ーションの困難 限定的・反復的な行動 ・遺伝的要因と診断時期 遺伝率64〜91% 行動症状は24ヶ月頃に出現、 診断は平均3歳以降 ・主な症状 音の一時的特徴(時間・周波数) を捉えるのが困難 音声・非音声刺激へのERP異常 (MMR, P3)も報告 ・ASDとの共通点 言語遅延・感覚過敏 聴覚処理の異常が共通基盤の 可能性
7. 02 6 Methods 02
8. Methods - 研究デザイン概要 02 参加者 7 ASD ハイリスク児 (HR-ASD) ：20 名 ( 男:10/ 女:12) LI ハイリスク児 (HR-LI) ：19 名 ( 男:14/ 女:6) 定型発達児 (TD) ：22 名 ( 男:13/ 女:6) 測定スケジュール 12 ヵ月児：ERP 測定( 次ページ) 20 ヵ月児：Language Development Survey (LDS), M-CHAT 質問票 ( 次々ページ) HR選定基準 1 人以上の兄弟姉妹が ASD / LI の診断を受けていること 家族性リスクに基づいてHR と特定された乳児における発症率 ASD ：約20.45% LI ：約30.56% ※ イタリア人
9. Methods - 12ヵ月児に対するERP実験設定 02 構成刺激：すべての刺激は「2音のペア」 8 1 音目（全条件共通） ：周波数 100Hz, 長さ 70ms 標準刺激 (STD), 2 音目：周波数 100Hz, 長さ 70ms 周波数逸脱刺激 (DEVF), 2 音目：周波数 300Hz, 長さ 70ms 持続時間逸脱刺激 (DEVD), 2 音目：周波数 100Hz, 長さ 200ms → 同じ音が二回鳴る → 周波数( 音の高さ) 変更 → 音の長さ変更 提示方式：受動的に聞き続けるだけ (passive oddball paradigm) STD （80% ）, DEVF （10% ）, DEVD （10% ） DEV 刺激の直前には必ず3 つ以上のSTD 刺激が入る 各ペア間の間隔（ITI ）は700 ～900 ミリ秒（ランダム） Figure 5 :
10. Methods - 20ヵ月児の評価指標 02 9 Language Development Survey (LDS) M-CHAT質問票 乳幼児の行動に基づいてASDリスクを 評価するためのチェックリスト 社会性およびコミュニケーションに関わる6項目 (クリティカル項目)は、ASDの判別力が最も高い (1) お子さんは他の子どもに興味を示しますか？ (2) お子さんは人差し指を使って何かを指し示したり、興味 を示したりしますか？ (3) お子さんは物を親のところに持ってきて、何かを見せよ うとしますか？ (4) お子さんはあなたの真似をしますか？(例：顔表情) (5) お子さんは名前を呼ばれたときに反応しますか？ (6) あなたが部屋の向こうのおもちゃを指さしたとき、お子 さんはそれを見ますか？ 本研究では、これらのうち2項目以上が「いいえ」と 回答された場合、ASDの症状を示しているとみなす ・14の意味カテゴリ (例：食べ物、動物、人、乗り物) ・310語 (例：パパ, スーパーマーケット) 子供が実際に発話する語の数を語彙スコアとする 18〜35ヶ月齢児の基準データが存在し、 これらの基準に対するパーセンテージで測る ※ イタリア語版
11. 03 10 Results 03
12. Results - 波形解析 03 11 Figure 1 : Grand average waveforms for the three groups. 各群（TD, HR-ASD, HR-LI）の平均ERP波形を 左右の前頭中央部（fronto-central）から抽出 四角で囲まれた領域を統計分析 時間窓：350〜620ms DEVF, DEVD波形のピーク → P3 MMRF (DEVF – STD), MMRD (DEVD – STD) MMRF（周波数差分波） ：ピークは約450ms MMRD（長さ差分波） ：ピークは約520ms → DEVD刺激に対する反応の方が遅い Mismatch Respomse(MMR) : ・脳が音の変化を“検出した”ことを反映 ・逸脱音(DEV)と標準音(STD)の差分 ERP反応の時間的特徴
13. Results 03 12 Figure 2. Topographical maps of the distribution of P3 amplitude ※ P3 刺激呈示からおよそ300ms後に出現する正の電位波 予測外の刺激や、意味のある変化に対して出現
14. Results - 統計分析 03 13 P３振幅のグループ間比較 DEVF：全グループでDEVF > STD DEVD：HR-ASD > TD（p=0.027） HR-LIは中間的 (統計的には非有意) 図：Fig.3A (DEVD) 時間窓内の平均P3振幅 Table 1. Descriptive statistics of the P3 amplitude and MMR latency separate Figure 3. Bar graphs 潜時の長さが有意 全体的に MMRD > MMRF HR-ASD, HR-LI > TD 図：Fig.3B (MMR) MMRDとMMRFピークの平均 MMR潜時のグループ間比較 ＊は統計的に優位な差がある関係 ＊は統計的に優位な差がある関係
15. Results - 12ヵ月&20ヵ月比較 03 14 12ヶ月時点のERP指標が、20ヶ月後のASD関連症状および語彙発達を予測！ ① MMRDへの反応が速い乳児ほど、20ヵ月時点でLDSスコアが高い (左図) ② M-CHATによるASD判定20ヵ月乳児 → 12ヵ月時点でDEVD刺激に対するP3振幅が大きい (右図) Figure 4.
16. 04 15 Discussion 04
17. Discussion - HR-ASDとHR-LIに共通する神経指標 04 16 ・HR-ASDとHR-LIの両群において、MMRの潜時がTD群より有意に遅延 (Figure3. B) ・MMRD潜時の短さが20ヶ月時点の語彙数と有意に相関 (Figure4. 左図) 考察① HR-ASDとHR-LIに共通する神経指標：MMR潜時の遅延 ・本実験から得た根拠 ・過去研究との整合性 ・2ヶ月児時点でLIリスク児にMMR遅延が確認された研究とも一致 Friedrich, M., Weber, C. & Friederici, A. D. Electrophysiological evidence for delayed mismatch response in infants at-risk for specifc language impairment. Psychophysiology 41, 772–782 (2004).
18. Discussion - ASDに特異的な神経指標 04 17 ・P3平均振幅の増大はHR-ASDのみに見られた (Figure3. A) 　→ 特に STD および DEVD 条件で顕著 ・DEVDに対するP3振幅が大きい乳児ほど、M-CHATスコアが高い (Figure4. 右図) 考察②：ASDに特異的な神経指標：P3振幅の増大 ・本実験から得た根拠 ・理論的背景： 「Enhanced Perceptual Functioning」仮説との整合性 ・ASDは低レベルの知覚情報に過敏で、局所情報への過剰特化が見られるとする仮説に一致 ・STD刺激に対してもP3が増大している(Table 1)ことから、単なる変化検出ではなく、 知覚過敏の可能性
19. 05 18 Conclusion 05
20. Conclusion 05 19 12ヶ月児のERP測定により、ASD・LIリスク児を識別可能 MMR潜時の遅延は、HR-ASD・HR-LI共通 → 言語発達の遅れと関連 P3振幅の増大は、HR-ASDに特異的 → ASD関連症状と関連 MMRとP3は、それぞれ言語遅延とASDリスクの神経マーカーとなり得る 本研究の結論 研究の限界 20歳児のASD症状評価は親による質問紙(M-CHAT)のみに依存 各群のサンプルサイズが小さい 性比の偏り：ASD/LIに多い男児過多を反映していない 今後の課題 直接観察による臨床評価の導入 性差を考慮したP3・MMRの性別比較研究 ASDとLIの鑑別診断支援ツールとしてのERP応用可能性
21. END