Autism spectrum disorders (ASDs) represent a formidable challenge for psychiatry and neuroscience because of their high prevalence, lifelong nature, complexity and substantial heterogeneity. Facing these obstacles requires large-scale multidisciplinary efforts. Although the field of genetics has pioneered data sharing for these reasons, neuroimaging had not kept pace. In response, we introduce the Autism Brain Imaging Data Exchange (ABIDE)—a grassroots consortium aggregating and openly sharing 1112 existing resting-state functional magnetic resonance imaging (R-fMRI) data sets with corresponding structural MRI and phenotypic information from 539 individuals with ASDs and 573 age-matched typical controls (TCs; 7–64 years) ( http://fcon_1000.projects.nitrc.org/indi/abide/ ). Here, we present this resource and demonstrate its suitability for advancing knowledge of ASD neurobiology based on analyses of 360 male subjects with ASDs and 403 male age-matched TCs. We focused on whole-brain intrinsic functional connectivity and also survey a range of voxel-wise measures of intrinsic functional brain architecture. Whole-brain analyses reconciled seemingly disparate themes of both hypo- and hyperconnectivity in the ASD literature; both were detected, although hypoconnectivity dominated, particularly for corticocortical and interhemispheric functional connectivity. Exploratory analyses using an array of regional metrics of intrinsic brain function converged on common loci of dysfunction in ASDs (mid- and posterior insula and posterior cingulate cortex), and highlighted less commonly explored regions such as the thalamus. The survey of the ABIDE R-fMRI data sets provides unprecedented demonstrations of both replication and novel discovery. By pooling multiple international data sets, ABIDE is expected to accelerate the pace of discovery setting the stage for the next generation of ASD studies.

Many object-related actions can be recognized by their sound. We found neurons in monkey premotor cortex that discharge when the animal performs a specific action and when it hears the related sound. Most of the neurons also discharge when the monkey observes the same action. These audiovisual mirror neurons code actions independently of whether these actions are performed, heard, or seen. This discovery in the monkey homolog of Broca's area might shed light on the origin of language: audiovisual mirror neurons code abstract contents—the meaning of actions—and have the auditory access typical of human language to these contents.

In the ventral premotor cortex of the macaque monkey, there are neurons that discharge both during the execution of hand actions and during the observation of the same actions made by others (mirror neurons). In the present study, we show that a subset of mirror neurons becomes active during action presentation and also when the final part of the action, crucial in triggering the response in full vision, is hidden and can therefore only be inferred. This implies that the motor representation of an action performed by others can be internally generated in the observer's premotor cortex, even when a visual description of the action is lacking. The present findings support the hypothesis that mirror neuron activation could be at the basis of action recognition.

Watching the movie scene in which a tarantula crawls on James Bond's chest can make us literally shiver—as if the spider crawled on our own chest. What neural mechanisms are responsible for this “tactile empathy”? The observation of the actions of others activates the premotor cortex normally involved in the execution of the same actions. If a similar mechanism applies to the sight of touch, movies depicting touch should automatically activate the somatosensory cortex of the observer. Here we found using fMRI that the secondary but not the primary somatosensory cortex is activated both when the participants were touched and when they observed someone or something else getting touched by objects. The neural mechanisms enabling our own sensation of touch may therefore be a window also to our understanding of touch.

How do we understand the actions of other individuals if we can only hear them? Auditory mirror neurons respond both while monkeys perform hand or mouth actions and while they listen to sounds of similar actions [1Keysers C. Kohler E. Umiltá M.A. Nanetti L. Fogassi L. Gallese V. Audiovisual mirror neurons and action recognition.Exp. Brain Res. 2003; 153: 628-636Crossref PubMed Scopus (308) Google Scholar, 2Kohler E. Keysers C. Umiltá M.A. Fogassi L. Gallese V. Rizzolatti G. Hearing sounds, understanding actions: Action representation in mirror neurons.Science. 2002; 297: 846-848Crossref PubMed Scopus (1234) Google Scholar]. This system might be critical for auditory action understanding and language evolution [1Keysers C. Kohler E. Umiltá M.A. Nanetti L. Fogassi L. Gallese V. Audiovisual mirror neurons and action recognition.Exp. Brain Res. 2003; 153: 628-636Crossref PubMed Scopus (308) Google Scholar, 2Kohler E. Keysers C. Umiltá M.A. Fogassi L. Gallese V. Rizzolatti G. Hearing sounds, understanding actions: Action representation in mirror neurons.Science. 2002; 297: 846-848Crossref PubMed Scopus (1234) Google Scholar, 3Gallese V. Keysers C. Rizzolatti G. A unifying view of the basis of social cognition.Trends Cogn. Sci. 2004; 8: 396-403Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (1406) Google Scholar, 4Keysers C. Gazzola V. Towards a unifying neural theory of social cognition.Prog. Brain Res. 2006; 156: 383-405Google Scholar, 5Keysers C. Perrett D.I. Demystifying social cognition: a Hebbian perspective.Trends Cogn. Sci. 2004; 8: 501-507Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (442) Google Scholar, 6Rizzolatti G. Craighero L. The mirror-neuron system.Annu. Rev. Neurosci. 2004; 27: 169-192Crossref PubMed Scopus (5072) Google Scholar]. Preliminary evidence suggests that a similar system may exist in humans [7Aziz-Zadeh L. Iacoboni M. Zaidel E. Wilson S. Mazziotta J. Left hemisphere motor facilitation in response to manual action sounds.Eur. J. Neurosci. 2004; 19: 2609-2612Crossref PubMed Scopus (144) Google Scholar, 8Bangert M. Peschel T. Schlaug G. Rotte M. Drescher D. Hinrichs H. Heinze H.J. Altenmuller E. Shared networks for auditory and motor processing in professional pianists: evidence from fMRI conjunction.Neuroimage. 2006; 30: 917-926Crossref PubMed Scopus (386) Google Scholar, 9Fadiga L. Craighero L. Buccino G. Rizzolatti G. Speech listening specifically modulates the excitability of tongue muscles: a TMS study.Eur. J. Neurosci. 2002; 15: 399-402Crossref PubMed Scopus (606) Google Scholar, 10Pizzamiglio L. Aprile T. Spitoni G. Pitzalis S. Bates E. D'Amico S. Di Russo F. Separate neural systems for processing action- or non-action-related sounds.Neuroimage. 2005; 24: 852-861Crossref PubMed Scopus (90) Google Scholar]. Using fMRI, we searched for brain areas that respond both during motor execution and when individuals listened to the sound of an action made by the same effector. We show that a left hemispheric temporo-parieto-premotor circuit is activated in both cases, providing evidence for a human auditory mirror system. In the left premotor cortex, a somatotopic pattern of activation was also observed: A dorsal cluster was more involved during listening and execution of hand actions, and a ventral cluster was more involved during listening and execution of mouth actions. Most of this system appears to be multimodal because it also responds to the sight of similar actions. Finally, individuals who scored higher on an empathy scale activated this system more strongly, adding evidence for a possible link between the motor mirror system and empathy.

In humans and monkeys the mirror neuron system transforms seen actions into our inner representation of these actions. Here we asked if this system responds also if we see an industrial robot perform similar actions. We localised the motor areas involved in the execution of hand actions, presented the same subjects blocks of movies of humans or robots perform a variety of actions. The mirror system was activated strongly by the sight of both human and robotic actions, with no significant differences between these two agents. Finally we observed that seeing a robot perform a single action repeatedly within a block failed to activate the mirror system. This latter finding suggests that previous studies may have failed to find mirror activations to robotic actions because of the repetitiveness of the presented actions. Our findings suggest that the mirror neuron system could contribute to the understanding of a wider range of actions than previously assumed, and that the goal of an action might be more important for mirror activations than the way in which the action is performed.

Many neuroimaging studies of the mirror neuron system (MNS) examine if certain voxels in the brain are shared between action observation and execution (shared voxels, sVx). Unfortunately, finding sVx in standard group analyses is not a guarantee that sVx exist in individual subjects. Using unsmoothed, single-subject analyses we show sVx can be reliably found in all 16 investigated participants. Beside the ventral premotor (BA6/44) and inferior parietal cortex (area PF) where mirror neurons (MNs) have been found in monkeys, sVx were reliably observed in dorsal premotor, supplementary motor, middle cingulate, somatosensory (BA3, BA2, and OP1), superior parietal, middle temporal cortex and cerebellum. For the premotor, somatosensory and parietal areas, sVx were more numerous in the left hemisphere. The hand representation of the primary motor cortex showed a reduced BOLD during hand action observation, possibly preventing undesired overt imitation. This study provides a more detailed description of the location and reliability of sVx and proposes a model that extends the original idea of the MNS to include forward and inverse internal models and motor and sensory simulation, distinguishing the MNS from a more general concept of sVx.

Anterior insula and adjacent frontal operculum (hereafter referred to as IFO) are active during exposure to tastants/odorants (particularly disgusting ones), and during the viewing of disgusted facial expressions. Together with lesion data, the IFO has thus been proposed to be crucial in processing disgust-related stimuli. Here, we examined IFO involvement in the processing of other people's gustatory emotions more generally by exposing participants to food-related disgusted, pleased and neutral facial expressions during functional magnetic resonance imaging (fMRI). We then exposed participants to pleasant, unpleasant and neutral tastants for the purpose of mapping their gustatory IFO. Finally, we associated participants' self reported empathy (measured using the Interpersonal Reactivity Index, IRI) with their IFO activation during the witnessing of others' gustatory emotions. We show that participants' empathy scores were predictive of their gustatory IFO activation while witnessing both the pleased and disgusted facial expression of others. While the IFO has been implicated in the processing of negative emotions of others and empathy for negative experiences like pain, our finding extends this concept to empathy for intense positive feelings, and provides empirical support for the view that the IFO contributes to empathy by mapping the bodily feelings of others onto the internal bodily states of the observer, in agreement with the putative interoceptive function of the IFO.

Similar brain regions are involved when we imagine, observe and execute an action. Is the same true for emotions? Here, the same subjects were scanned while they (a) experience, (b) view someone else experiencing and (c) imagine experiencing gustatory emotions (through script-driven imagery). Capitalizing on the fact that disgust is repeatedly inducible within the scanner environment, we scanned the same participants while they (a) view actors taste the content of a cup and look disgusted (b) tasted unpleasant bitter liquids to induce disgust, and (c) read and imagine scenarios involving disgust and their neutral counterparts. To reduce habituation, we inter-mixed trials of positive emotions in all three scanning experiments. We found voxels in the anterior Insula and adjacent frontal operculum to be involved in all three modalities of disgust, suggesting that simulation in the context of social perception and mental imagery of disgust share a common neural substrates. Using effective connectivity, this shared region however was found to be embedded in distinct functional circuits during the three modalities, suggesting why observing, imagining and experiencing an emotion feels so different.