Ulyanovsk Medico-biological Journal

CLINICAL MEDICINE

Download  article

DOI 10.34014/2227-1848-2021-2-69-82

PECULIARITIES OF EEG DIAGNOSTICS IN CHILDREN WITH AUTISM SPECTRUM DISORDERS

D.I. Chizh, E.V. Petrova, V.S. Muzhikov, E.N. Obedkina

Penza State University, Penza, Russia

 

Autism spectrum disorders are now occupying an increasingly large niche among childhood diseases and, according to some experts, have the potential to become a pandemic. Unlike many other disorders, autism spectrum disorders do not have a clear, unified mechanism, either at the cellular, molecular or structural levels. Currently, much literature is devoted to this topic, but there is no scientific consensus about the true reason.

Despite a similar clinical picture, the etiopathogenetic mechanisms of these disorders can be different: from dysontogenesis and genetic mutations to exogenous factors. This article presents EEG patterns for various phenotypes and causes of autistic disorders. The functional variability of the brain functioning at different stages of the disease is observed. Theta rhythm (long-lasting and correlating with regression periods) dominates in the EEG picture of autistic disorders in Fragile X syndrome, Rett syndrome and atypical childhood psychosis. This fact makes it possible to assume that the pattern is peculiar to severe autistic disorders. In case of mild autism spectrum disorders or during remission, the beta-rhythm index and the sensorimotor rhythm increase. The alpha rhythm is often abnormal and falls off the age norms in frequency characteristics. Alpha rhythm indicates a favorable prognosis for patients with autism spectrum disorders. The functional variability of the brain functioning at different disease stages was observed.

Keywords: autism spectrum disorders, autism, EEG, Kanner's syndrome, Asperger's syndrome, Rett syndrome, infantile psychosis, atypical autism, mirror neurons, mu rhythm.

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

 

References

  1. Lee K., Williams L., Breakspear M., Gordon E. Sychronous gamma activity: a review and contribution to an integrative neuroscience model of schizophrenia. Brain Res. Rev. 2003; 41: 57–78.

  2. Martineau J., Schmitz C., Assaiant C., Blanc R., Barthelemy C. Impairment of a cortical event-related desynchronisation during a bimanual load-lifting task in children with autistic disorder. Neurosci. Lett. 2004; 367: 298–303.

  3. Nowicka A., Cygan H., Tacikowski P. Name recognition in autism: EEG evidence of altered patterns of brain activity and connectivity. Mol. Autism. 2016; 7 (1): 38.

  4. Coben R., Chabot R.J., Hirshberg L. EEG Analyses in the Assessment of Autistic Disorders. In: Casanova M., El-Baz A., Suri J. (eds.) Imaging the Brain in Autism. New York: Springer; 2013: 349–369.

  5. Gallese V., Goldman A. Mirror neurons and the simulation theory of mind-reading. Trends Cogn. Sci. 1998. 2 (12): 493–501.

  6. Gastaut H.J., Bert J. EEG changes during cinematographic presentation; moving picture activation of the EEG. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 1954; 6 (3): 433–444.

  7. Gillberg C. Clinical Child Neuropsychiatry. Cambrige: Cambrige University Press; 1995. 388.

  8. Gruzelier J. Theory, methods and new directions in psychophysiology of the schizophrenic process and schizotypy. Int. J. Psychophysiol. 2003; 48: 221–245.

  9. Lushchekina E.A., Podreznaya E.D., Strelets V.B. Osobennosti bioelektricheskoy aktivnosti mozga u detey s rasstroystvami autisticheskogo spectra [The peculiarities of bioelectric brain activity in autistic children]. Novye issledovaniya. 2010; 1: 22 (in Russian).

  10. Yakupova L.P., Simashkova N.V. Svyaz' narusheniy EEG s klinicheskimi osobennostyami rasstroystv autisticheskogo spectra [Correlation between EEG abnormalities and clinical features of autism spectrum disorders]. Vestnik Soveta molodykh uchenykh i spetsialistov Chelyabinskoy oblasti. 2016; 3 (2): 134–137 (in Russian).

  11. Strelets V.B., Garakh Zh.V., Novototskiy-Vlasov V.Yu., Magomedov R.A. Sootnoshenie mezhdu moshchnost'yu i sinkhronizatsiey ritmov EEG v norme i pri kognitivnoy patologii [Correspondence between spectral power and synchronization of the brain rhythms in the norm and cognitive pathology]. Zhurnal vysshey nervnoy deyatel'nosti im. I.P. Pavlova. 2005; 55 (4): 496–504 (in Russian).

  12. Panyushkina S.V. Elektroentsefalograficheskie zakonomernosti dinamiki neyromediatornykh protsessov u bol'nykh s nevroticheskimi rasstroystvami [Electroencephalographic patterns of neurotransmitter process dynamics in patients with neurotic disorders]: avtoref. dis. … d-ra med. Nauk. Moscow; 2006. 36 (in Russian).

  13. Simashkova N.V., Makushkin E.V. Rasstroystva autisticheskogo spektra: diagnostika, lechenie, nablyudenie: klinicheskie rekomendatsii (protokol lecheniya) [Autism spectrum disorders: Diagnosis, treatment, observation: Clinical guidelines (treatment protocol)]. Moscow; 2015. 50 (in Russian).

  14. Bernier R., Dawson G., Webb S., Murias M. EEG mu rhythm and imitations impairments in individuals wish autism disorders. Brain Cogn. 2007; 64 (3): 228–237.

  15. Ruysschaert L., Warreyn P., Wiersema J., Oostra A., Roeyers H. Exploring the role of neural mirroring in children with autism spectrum disorder. Autism Res. 2014; 7 (2): 197–206.

  16. Sowden S., Koehne S., Catmur C., Dziobek I., Bird G. Intact automatic imitation and typical spatial compatibility in autism spectrum disorder: challenging the broken mirror theory. Autism Res. 2016; 9 (2): 292–300.

  17. Chan A., Han Y., Sze S. Disordered connectivity associated with memory deficits in children with autism spectrum disorders. Res. Autism Spectr. Disord. 2011; 5 (1): 237–245.

  18. Gorbachevskaya N.L., Yakupova L.P. Osobennosti kartiny EEG u detey s raznymi tipami autisticheskikh rasstroystv. Autizm v detstve [EEG pattern in children with different types of autism disorders. Autism in childhood]. Moscow: Meditsina; 1999. 658 (in Russian).

  19. Baldova S.N., Belova A.N., Sheyko G.E., Borzikov V.V., Kuznetsov A.N., Polyakova A.G., Loskutova N.V. Kolichestvennaya elektroentsefalografiya pri izuchenii rasstroystv autisticheskogo spektra[Quantitative electroencephlagraghy in autism spectrum disorders research]. Prakticheskaya meditsina. 2017; 1 (102): 35–39 (in Russian).

  20. Zenkov L.R. Neparoksizmal'nye epilepticheskie rasstroystva: rukovodstvo dlya vrachey [Non-paroxysmal epileptic disorders: Physicians manual]. Moscow: MEDpress-inform; 2013. 278 (in Russian).

  21. Gorbachevskaya N.L. Osobennosti formirovaniya EEG u detey v norme i pri raznykh tipakh obshchikh (pervazivnykh) rasstroystv razvitiya [EEG formation in normal children and in children with different types of general (pervasive) developmental disorders]: avtoref. dis. … d-ra biol. Nauk. Moscow; 2000. 43 (in Russian).

  22. Cantor D., Thatcher R., Hrybyk M., Kaye H. Computerized EEG analyses of autistic children. J. Autism Dev. Disord. 1986; 16 (2): 169–187.

  23. Gorbachevskaya N.L., Denisova L.V. Osobennosti bioelektricheskoy aktivnosti mozga u bol'nykh s sindromom lomkoy Kh-khromosomy i ikh materey [Bioelectric brain activity in patients with fragile X-chromosome syndrome and their mothers]. Zhurnal nevrologii i psikhiatrii. 1997; 97 (8): 33–37 (in Russian).

  24. Denisova L.V. Umstvennaya otstalost' s lomkoy Kh-khromosomoy [Mental retardation with a fragile X chromosome]: avtoref. dis. … kand. med. nauk. Moscow; 1986. 30. (in Russian)

  25. Perkins T., Stokes M., McGillivray J., Bittar R. Mirror neuron dysfunction in autism spectrum disorders. J. Clin. Neurosci. 2010; 17 (10): 1239–1243.

  26. Hagbert B. Rett syndrome: сlinical peculiarities, diagnostic approach, and possible cause. Pediatr. Neurol. 1989; 5: 75–83.

  27. Bashina V.M, Simashkova N.V. Sindrom Retta. Autizm v detstve [Rett syndrome. Autism in childhood]. Moscow: Meditsina; 1999. 101 (in Russian).

  28. Mukhin K.Yu., Petrukhin A.S., Kholin A.A. Epilepticheskie entsefalopatii i skhozhie sindromy u detey [Epileptic encephalopathy and similar syndromes in children]. Moscow: Meditsina; 2011. 680 (in Russian).

  29. Swatzyna R., Tarnow J., Turner R., Roark А. Integration of EEG into psychiatric practice: A step toward precision medicine for autism spectrum disorder. J. Clin. Neurophysiol. 2016; 22: 17–21.

  30. Zavadenko N.N. Narushenie nervno-psikhicheskogo razvitiya u detey s epilepsiey [Neurodevelopmental disorders in children with epilepsy]. Epilepsiya i paroksizmal'nye sostoyaniya. 2016; 8 (1): 50–53 (in Russian).

  31. Kholin A.A. Epilepticheskie entsefalopatii s elektricheskim epilepticheskim statusom sna (ESES): diagnostika i farmakoterapiya [Eileptic encephalopathies with electrical status epilepticus of slow-wave sleep (ESES): Diagnosis and pharmacotherapy]. Epilepsiya i paroksizmal'nye sostoyaniya. 2018; 10 (1): 63–71 (in Russian).

  32. Canitano R. Epilepsy in autism disorders. Eur. Child Adolesc. Psychiatry. 2007; 16 (1): 61–66.

  33. Canitano R., Zappella M. Autistic epileptiform regression. Funct. Neurol. 2006; 21 (22): 97–101.

  34. Zenkov L.R., Shevel'nichenskiy S.I., Konstantinov P.A., Myasnikov V.N., Sirazitdinova E.B. Bessudorozhnye epilepticheskie entsefalopatii, autizm i drugie rasstroystva psikhicheskogo razvitiya [Non-convulsive epileptic encephalopathies, autism and other mental development disorders]. Autizm i narusheniya razvitiya. 2004; 1: 2–19 (in Russian).

  35. Koval'-Zaytsev A.A., Zvereva N.V., Gorbachevskaya N.L. Profili kognitivnykh narusheniy i ikh EEG korrelyaty u detey, stradayushchikh endogennymi zabolevaniyami s rasstroystvami autisticheskogo spectra [Comprehensive psycho neurophysiological research of children suffering from endogenous illnesses with autism spectrum disorders]. Novye issledovaniya. 2010; 2 (23): 31–37 (in Russian).

  36. Kaplan A.Ya., Borisov S.V., Zheligovskiy V.A. Klassifikatsiya EEG podrostkov po spektral'nym i segmentnym kharakteristikam v norme i pri rasstroystvakh shizofrenicheskogo spectra [Classification of the adolescent EEG by the spectral and segmental characteristics in norm and in schizophrenic spectrum disorders]. Zhurnal vysshey nervnoy deyatel'nosti im. I.P. Pavlova. 2005; 55 (4): 478–486 (in Russian).

Received 11 March 2021; accepted 23 May 2021.

 

Information about the authors

Chizh Dar'ya Ivanovna, Teaching Assistant, Chair of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry, Penza State University. 440026, Russia, Penza, 40 Krasnaya St., e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-9958-4426

Petrova Elena Vladimirovna, Candidate of Sciences (Medicine), Associate Professor, Head of the Chair of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry, Penza State University. 440026, Russia, Penza, 40 Krasnaya St., e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-5941-8300

Muzhikov Vladimir Sergeevich, Resident, Chair of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry, Penza State University. 440026, Russia, Penza, 40 Krasnaya St., e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-5930-4151

Obedkina Elena Nikolaevna, Student, Penza State University. 440026, Russia, Penza, 40 Krasnaya St.,
e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-3429-2999

 

For citation

Chizh D.I., Petrova E.V., Muzhikov V.S., Obedkina E.N. Osobennosti EEG-diagnostiki u detey s rasstroystvami autisticheskogo spektra [Peculiarities of EEG diagnostics in children with autism spectrum disorders]. Ul'yanovskiy mediko-biologicheskiy zhurnal. 2021; 2: 69–82. DOI: 10.34014/2227-1848-2021-2-69-82 (in Russian).

 

Скачать статью

УДК 616-037.97

DOI 10.34014/2227-1848-2021-2-69-82

ОСОБЕННОСТИ ЭЭГ-ДИАГНОСТИКИ У ДЕТЕЙ С РАССТРОЙСТВАМИ АУТИСТИЧЕСКОГО СПЕКТРА

Д.И. Чиж, Е.В. Петрова, В.С. Мужиков, Е.Н. Обедкина

ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», г. Пенза, Россия

 

Расстройства аутистического спектра в настоящее время занимают все большую нишу в структуре детских заболеваний и, по мнению некоторых специалистов, принимают масштабы эпидемии. В отличие от многих других известных расстройств расстройства аутистического спектра не имеют четкого единого механизма ни на клеточном, ни на молекулярном, ни на структурном уровнях. В настоящее время имеется большое количество работ, посвященных данной теме, но ученые так и не пришли к единому мнению об истинной причине.

Несмотря на схожую клиническую картину этиопатогенетические механизмы развития данных расстройств могут быть различными: от явлений дизонтогенеза и генетических мутаций до влияния экзогенных факторов. В данной статье представлены ЭЭГ-паттерны при различных фенотипах и причинах возникновения аутистических расстройств. Прослежена функциональная изменчивость работы мозга в различные стадии заболевания. В ЭЭГ-картине аутистических нарушений при синдроме Мартна – Белла, синдроме Ретта и атипичном детском психозе преобладает тета-ритм, как длительно, так и во взаимосвязи с периодами регресса, что дает возможность предполагать, что данный паттерн присущ тяжелым аутистическим расстройствам. При более легких расстройствах аутистического спектра или в периоды ремиссии увеличивается индекс бета-ритма, наблюдается нарастание сенсомоторного ритма. Альфа-ритм зачастую носит нерегулярный характер и несколько отстает по частотных характеристикам от возрастных норм. Наличие альфа-ритма свидетельствует о благоприятном прогнозе у пациентов с РАС. Прослежена функциональная изменчивость работы мозга в различные стадии заболевания.

Ключевые слова: расстройства аутистического спектра, аутизм, ЭЭГ, синдром Каннера, синдром Аспергера, синдром Ретта, инфантильный психоз, атипичный аутизм, зеркальные нейроны, мю-ритм.

 

Литература

  1. Lee K., Williams L., Breakspear M., Gordon E. Sychronous gamma activity: a review and contribution to an integrative neuroscience model of schizophrenia. Brain Res. Rev. 2003; 41: 57–78.

  2. Martineau J., Schmitz C., Assaiant C., Blanc R., Barthelemy C. Impairment of a cortical event-related desynchronisation during a bimanual load-lifting task in children with autistic disorder. Neurosci. Lett. 2004; 367: 298–303.

  3. Nowicka A., Cygan H., Tacikowski P. Name recognition in autism: EEG evidence of altered patterns of brain activity and connectivity. Mol. Autism. 2016; 7 (1): 38.

  4. Coben R., Chabot R.J., Hirshberg L. EEG Analyses in the Assessment of Autistic Disorders. In: Casanova M., El-Baz A., Suri J. (eds.) Imaging the Brain in Autism. New York: Springer; 2013: 349–369.

  5. Gallese V., Goldman A. Mirror neurons and the simulation theory of mind-reading. Trends Cogn. Sci. 1998. 2 (12): 493–501.

  6. Gastaut H.J., Bert J. EEG changes during cinematographic presentation; moving picture activation of the EEG. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 1954; 6 (3): 433–444.

  7. Gillberg C. Clinical Child Neuropsychiatry. Cambrige: Cambrige University Press; 1995. 388.

  8. Gruzelier J. Theory, methods and new directions in psychophysiology of the schizophrenic process and schizotypy. Int. J. Psychophysiol. 2003; 48: 221–245.

  9. Лущекина Е.А., Подрезная Е.Д., Стрелец В.Б. Особенности биоэлектрической активности мозга у детей с расстройствами аутистического спектра. Новые исследования. 2010; 1: 22.

  10. Якупова Л.П., Симашкова Н.В. Связь нарушений ЭЭГ с клиническими особенностями расстройств аутистического спектра. Вестник Совета молодых ученых и специалистов Челябинской области. 2016; 3 (2): 134–137.

  11. Стрелец В.Б., Гарах Ж.В., Новотоцкий-Власов В.Ю., Магомедов Р.А. Соотношение между мощностью и синхронизацией ритмов ЭЭГ в норме и при когнитивной патологии. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2005; 55 (4): 496–504.

  12. Панюшкина С.В. Электроэнцефалографические закономерности динамики нейромедиаторных процессов у больных с невротическими расстройствами: автореф. дис. … д-ра мед. наук. Москва; 2006. 36.

  13. Симашкова Н.В., Макушкин Е.В. Расстройства аутистического спектра: диагностика, лечение, наблюдение: клинические рекомендации (протокол лечения). М.; 2015. 50.

  14. Bernier R., Dawson G., Webb S., Murias M. EEG mu rhythm and imitations impairments in individuals wish autism disorders. Brain Cogn. 2007; 64 (3): 228–237.

  15. Ruysschaert L., Warreyn P., Wiersema J., Oostra A., Roeyers H. Exploring the role of neural mirroring in children with autism spectrum disorder. Autism Res. 2014; 7 (2): 197–206.

  16. Sowden S., Koehne S., Catmur C., Dziobek I., Bird G. Intact automatic imitation and typical spatial compatibility in autism spectrum disorder: challenging the broken mirror theory. Autism Res. 2016; 9 (2): 292–300.

  17. Chan A., Han Y., Sze S. Disordered connectivity associated with memory deficits in children with autism spectrum disorders. Res. Autism Spectr. Disord. 2011; 5 (1): 237–245.

  18. Горбачевская Н.Л., Якупова Л.П. Особенности картины ЭЭГ у детей с разными типами аутистических расстройств. Аутизм в детстве. М.: Медицина; 1999. 658.

  19. Балдова С.Н., Белова А.Н., Шейко Г.Е., Борзиков В.В., Кузнецов А.Н., Полякова А.Г., Лоскутова Н.В. Количественная электроэнцефалография при изучении расстройств аутистического спектра. Практическая медицина. 2017; 1 (102): 35–39.

  20. Зенков Л.Р. Непароксизмальные эпилептические расстройства: руководство для врачей. М.: МЕДпресс-информ; 2013. 278.

  21. Горбачевская Н.Л. Особенности формирования ЭЭГ у детей в норме и при разных типах общих (первазивных) расстройств развития: автореф. дис. … д-ра биол. наук. Москва; 2000. 43.

  22. Cantor D., Thatcher R., Hrybyk M., Kaye H. Computerized EEG analyses of autistic children. J. Autism Dev. Disord. 1986; 16 (2): 169–187.

  23. Горбачевская Н.Л., Денисова Л.В. Особенности биоэлектрической активности мозга у больных с синдромом ломкой Х-хромосомы и их матерей. Журнал неврологии и психиатрии. 1997; 97 (8): 33–37.

  24. Денисова Л.В. Умственная отсталость с ломкой Х-хромосомой: автореф. дис. … канд. мед. наук. Москва; 1986. 30.

  25. Perkins T., Stokes M., McGillivray J., Bittar R. Mirror neuron dysfunction in autism spectrum disorders. J. Clin. Neurosci. 2010; 17 (10): 1239–1243.

  26. Hagbert B. Rett syndrome: сlinical peculiarities, diagnostic approach, and possible cause. Pediatr. Neurol. 1989; 5: 75–83.

  27. Башина В.М, Симашкова Н.В. Синдром Ретта. Аутизм в детстве. М.: Медицина; 1999. 101.

  28. Мухин К.Ю., Петрухин А.С., Холин А.А. Эпилептические энцефалопатии и схожие синдромы у детей. М.: Медицина; 2011. 680.

  29. Swatzyna R., Tarnow J., Turner R., Roark А. Integration of EEG into psychiatric practice: A step toward precision medicine for autism spectrum disorder. J. Clin. Neurophysiol. 2016; 22: 17–21.

  30. Заваденко Н.Н. Нарушение нервно-психического развития у детей с эпилепсией. Эпилепсия и пароксизмальные состояния. 2016; 8 (1): 50–53.

  31. Холин А.А. Эпилептические энцефалопатии с электрическим эпилептическим статусом сна (ESES): диагностика и фармакотерапия. Эпилепсия и пароксизмальные состояния. 2018; 10 (1): 63–71.

  32. Canitano R. Epilepsy in autism disorders. Eur. Child Adolesc. Psychiatry. 2007; 16 (1): 61–66.

  33. Canitano R., Zappella M. Autistic epileptiform regression. Funct. Neurol. 2006; 21 (22): 97–101.

  34. Зенков Л.Р., Шевельниченский С.И., Константинов П.А., Мясников В.Н., Сиразитдинова Э.Б. Бессудорожные эпилептические энцефалопатии, аутизм и другие расстройства психического развития. Аутизм и нарушения развития. 2004; 1: 2–19.

  35. Коваль-Зайцев А.А., Зверева Н.В., Горбачевская Н.Л. Профили когнитивных нарушений и их ЭЭГ корреляты у детей, страдающих эндогенными заболеваниями с расстройствами аутистического спектра. Новые исследования. 2010; 2 (23): 31–37.

  36. Каплан А.Я., Борисов С.В., Желиговский В.А. Классификация ЭЭГ подростков по спектральным и сегментным характеристикам в норме и при расстройствах шизофренического спектра. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2005; 55 (4): 478–486.

Поступила в редакцию 11.03.2021; принята 23.05.2021.

 

Авторский коллектив

Чиж Дарья Ивановна – ассистент кафедры «Неврология, нейрохирургия и психиатрия», ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет». 440026, Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-9958-4426

Петрова Елена Владимировна – кандидат медицинских наук, доцент, заведующий кафедрой «Неврология, нейрохирургия и психиатрия», ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет». 440026, Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-5941-8300

Мужиков Владимир Сергеевич – ординатор кафедры «Неврология, нейрохирургия и психиатрия», ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет». 440026, Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-5930-4151

Обедкина Елена Николаевна – студентка ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет». 440026, Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-3429-2999

 

Образец цитирования

Чиж Д.И., Петрова Е.В., Мужиков В.С., Обедкина Е.Н. Особенности ЭЭГ-диагностики у детей с расстройствами аутистического спектра. Ульяновский медико-биологический журнал. 2021; 2: 69–82. DOI: 10.34014/2227-1848-2021-2-69-82.