The functional architecture of the human brain has been extensively described in terms of functional connectivity networks, detected from the low-frequency coherent neuronal fluctuations that can be observed in a resting state condition. Little is known, so far, about the changes in functional connectivity and in the topological properties of functional networks, associated with different brain diseases.In this study, we investigated alterations related to mesial temporal lobe epilepsy (mTLE), using resting state functional magnetic resonance imaging on 18 mTLE patients and 27 healthy controls. Functional connectivity among 90 cortical and subcortical regions was measured by temporal correlation. The related values were analyzed to construct a set of undirected graphs. Compared to controls, mTLE patients showed significantly increased connectivity within the medial temporal lobes, but also significantly decreased connectivity within the frontal and parietal lobes, and between frontal and parietal lobes. Our findings demonstrated that a large number of areas in the default-mode network of mTLE patients showed a significantly decreased number of connections to other regions. Furthermore, we observed altered small-world properties in patients, along with smaller degree of connectivity, increased n-to-1 connectivity, smaller absolute clustering coefficients and shorter absolute path length.We suggest that the mTLE alterations observed in functional connectivity and topological properties may be used to define tentative disease markers.

Abstract Studies of in mesial temporal lobe epilepsy (mTLE) patients with hippocampal sclerosis (HS) have reported reductions in both functional and structural connectivity between hippocampal structures and adjacent brain regions. However, little is known about the connectivity among the default mode network (DMN) in mTLE. Here, we hypothesized that both functional and structural connectivity within the DMN were disturbed in mTLE. To test this hypothesis, functional magnetic resonance imaging (fMRI) and diffusion tensor imaging (DTI) were applied to examine the DMN connectivity of 20 mTLE patients, and 20 gender‐ and age‐matched healthy controls. Combining these two techniques, we explored the changes in functional (temporal correlation coefficient derived from fMRI) and structural (path length and connection density derived from DTI tractography) connectivity of the DMN. Compared to the controls, we found that both functional and structural connectivity were significantly decreased between the posterior cingulate cortex (PCC)/precuneus (PCUN) and bilateral mesial temporal lobes (mTLs) in patients. No significant between‐group difference was found between the PCC/PCUN and medial prefrontal cortex (mPFC). In addition, functional connectivity was found to be correlated with structural connectivity in two pairwise regions, namely between the PCC/PCUN and bilateral mTLs, respectively. Our results suggest that the decreased functional connectivity within the DMN in mTLE may be a consequence of the decreased connection density underpinning the degeneration of structural connectivity. Hum Brain Mapp, 2011. © 2010 Wiley‐Liss, Inc.

Autism spectrum disorder (ASD) is characterized by social difficulties and often accompanied by internalizing and externalizing problems, which are frequently overlooked. Here, we examined and compared fractional anisotropy (FA) between 79 children with ASD (aged 4-7.8 years) and 70 age-, gender-, and handedness- matched typically developing controls (TDCs, aged 3-7.2 years). We aimed to explore the relationship among social difficulties, internalizing and externalizing problems, and brain structural foundation (characterized by white matter integrity). Compared with the TDCs, the children with ASD exhibited more severe internalizing and externalizing problems, which were positively correlated with social difficulties. Reduced FA values were observed in specific white matter tracts that integrate a fronto-temporal-occipital circuit. In particular, the FA values within this circuit were negatively correlated with internalizing problems and SRS-TOTAL scores. Mediation analysis revealed that internalizing problems mediated the relationship between the FA values in the left middle longitudinal fasciculus (L-MdLF) and corpus callosum forceps major (CCM) and social difficulties in children with ASD. These findings contribute to our understanding of social difficulties, internalizing and externalizing problems, and white matter integrity in children with ASD and highlight internalizing problems as a mediator between social difficulties and white matter integrity.