Abstract The development of the ventral visual stream is shaped both by an innate proto-organization and by experience. The fusiform face area (FFA), for example, has stronger connectivity to early visual regions representing the fovea and lower spatial frequencies. In adults, category-selective regions in the ventral stream (e.g. the FFA) also have distinct signatures of connectivity to widely distributed brain regions, which are thought to encode rich cross-modal, motoric, and affective associations (e.g., tool regions to the motor cortex). It is unclear whether this long-range connectivity is also innate, or if it develops with experience. We used MRI diffusion-weighted imaging with tractography to characterize the connectivity of face, place, and tool category-selective regions in neonates (N=445), 1-9 month old infants (N=11), and adults (N=14). Using a set of linear-discriminant classifiers, category-selective connectivity was found to be both innate and shaped by experience. Connectivity for faces was the most developed, with no evidence of significant change in the time period studied. Place and tool networks were present at birth but also demonstrated evidence of development with experience, with tool connectivity developing over a more protracted period (9 months). Taken together, the results support an extended proto-organizon to include long-range connectivity that could provide additional constraints on experience dependent development.

Abstract Aim Head motion has a profound effect on MRI, and will contaminate comparisons of function or structure between groups that move differently. This work compares adults and infants. Infants might move differently for physical, physiological and cognitive reasons, but so far these differences have not been quantified. Methods The spatial modes and total magnitude of motion in the MRI scanner were measured (N=211). The effects of group (infant vs. adult) and stimulation paradigm (auditory vs. visual) were evaluated. Results Spatial modes of motion were found to be distinct between infant and adult groups. Infants had less anterior-posterior translational motion, but greater motion in other dimensions, often with complex multi-axis patterns. In magnitude distribution, sleeping infants often remained more still than adults, but when movement did occur it was more extreme and abrupt. Two groups of adults presented with different stimulation showed similar shapes of motion. Conclusion The spatial modes and magnitude distribution of motion differed substantially between groups, and must be considered carefully as a confound in comparisons of structure or function. The abruptness and magnitude of movement suggests that for infants relative to adults post-processing strategies such as de-noising are likely to be more effective than prospective motion correction. Key notes Quantified the spatial and temporal distribution of motion during MRI in 211 adults and neonates The different spatial modes in adults and infants were visualized and statistically contrasted The magnitude of motion had “heavier tails” in infants, with more still periods, and more large movements, than adults.

Abstract Projections between the thalamus and sensory cortices are established early in development and play an important role in sleep regulation as well as in relaying sensory information to cortex. Atypical thalamocortical functional connectivity frequently observed in children with autism spectrum disorders (ASD) might therefore be linked to sensory and sleep problems common in ASD. Here we investigated the relationship between auditory-thalamic functional connectivity measured during natural sleep fMRI, sleep problems, and sound sensitivities in 70 toddlers and preschoolers (1.5 to 5-year-olds) with ASD compared to a matched group of 46 typically developing (TD) children. In children with ASD, sleep problems and sensory sensitivities were positively correlated, and increased sleep latency was associated with overconnectivity between the thalamus and auditory cortex in a subsample with high quality MRI data (n=29). Additionally, auditory cortex BOLD signal amplitude was elevated in children with ASD, potentially reflecting reduced sensory gating or a lack of auditory habituation during natural sleep. These findings indicate that atypical thalamocortical functional connectivity can be detected early in development and may play a crucial role in sleep problems and sensory sensitivities in ASD.

In vivo myeloarchitectonic mapping based on Magnetic Resonance Imaging (MRI) provides a unique view of gray matter myelin content and offers information complementary to other morphological indices commonly employed in studies of autism spectrum disorder (ASD). The current study sought to determine if intracortical myelin content (MC) and its age-related trajectories differ between middle aged to older adults with ASD and age-matched typical comparison participants.

Abstract Autism spectrum disorder (ASD) is highly heterogeneous in etiology and clinical presentation. Findings on intrinsic functional connectivity (FC) or task-induced FC in ASD have been inconsistent including both over- and underconnectivity and diverse regional patterns. As FC patterns change across different cognitive demands, a novel and more comprehensive approach to network architecture in ASD is to examine the change in FC patterns between rest and task states, referred to as reconfiguration. This approach is suitable for investigating inefficient network connectivity that may underlie impaired behavioral functioning in clinical disorders. We used functional magnetic resonance imaging (fMRI) to examine FC reconfiguration during lexical processing, which is often affected in ASD, with additional focus on interindividual variability. Thirty adolescents with ASD and a matched group of 23 typically developing (TD) participants completed a lexicosemantic decision task during fMRI, using multiecho-multiband pulse sequences with advanced BOLD signal sensitivity and artifact removal. Regions of interest (ROIs) were selected based on task-related activation across both groups, and FC and reconfiguration were compared between groups. The ASD group showed increased interindividual variability and overall greater reconfiguration than the TD group. An ASD subgroup with typical performance accuracy (at the level of TD participants) showed reduced similarity and typicality of FC during the task. In this ASD subgroup, greater FC reconfiguration was associated with increased language skills. Findings suggest that intrinsic functional networks in ASD may be inefficiently organized for lexicosemantic decisions and may require greater reconfiguration during task processing, with high performance levels in some individuals being achieved through idiosyncratic mechanisms. Highlights FC reconfiguration is a comprehensive approach to examining network architecture Functional networks are inefficiently organized for lexicosemantic decisions in ASD ASD may require greater reconfiguration during task processing Some ASD individuals achieve high performance through idiosyncratic mechanisms

Objective: Functional connectivity magnetic resonance imaging (fcMRI) of neonates with perinatal brain injury could improve prediction of motor impairment before symptoms manifest, and establish how early brain organization relates to subsequent development. Methods: This cohort study is the first to describe and quantitatively assess functional brain networks and their relation to later motor skills in neonates with a diverse range of perinatal brain injuries. Infants (n=65, included in final analyses: n=53) were recruited from the neonatal intensive care unit (NICU) and were stratified based on their age at birth (premature vs. term), and on whether neuropathology was diagnosed from structural MRI. Functional brain networks and a measure of disruption to functional connectivity were obtained from 14 minutes of fcMRI acquired during natural sleep at term-equivalent age. Results: Disruption to connectivity of the somatomotor and frontoparietal executive networks predicted motor impairment at 4 and 8 months. This disruption in functional connectivity was not found to be driven by differences between clinical groups, or by any of the specific measures we captured to describe the clinical course. Conclusion: fcMRI was predictive over and above other clinical measures available at discharge from the NICU, including structural MRI. Motor learning was affected by disruption to somatomotor networks, but also frontoparietal executive networks, which supports the functional importance of these networks in early development. Disruption to these two networks might be best addressed by distinct intervention strategies.