Background

 Recognition of individual faces is an integral part of both interpersonal interactions and successful functioning within a social group. Therefore, it is of considerable interest that individuals with autism and related conditions have selective deficits in face recognition (sparing nonface object recognition). 

Method

 We used functional magnetic resonance imaging (fMRI) to study face and subordinate-level object perception in 14 high-functioning individuals with autism or Asperger syndrome (the autism group), in comparison with 2 groups of matched normal controls (normal control group 1 [NC1] and normal control group 2 [NC2]) (n=14 for each). Regions of interest (ROIs) were defined in NC1 and then applied in comparisons between NC2 and the autism group. Regions of interest were also defined in NC2 and then applied to comparisons between NC1 and the autism group as a replication study. 

Results

 In the first set of comparisons, we found significant task × group interactions for the size of activation in the right fusiform gyrus (FG) and right inferior temporal gyri (ITG). Post hoc analyses showed that during face (but not object) discrimination, the autism group had significantly greater activation than controls in the right ITG and less activation of the right FG. The replication study showed again that the autism group used the ITG significantly more for processing faces than the control groups, but for these analyses, the effect was now on the left side. Greater ITG activation was the pattern found in both control groups during object processing. 

Conclusions

 Individuals with autism spectrum disorders demonstrate a pattern of brain activity during face discrimination that is consistent with feature based strategies that are more typical of nonface object perception.

Converging evidence indicates a functional disruption in the neural systems for reading in adults with dyslexia. We examined brain activation patterns in dyslexic and nonimpaired children during pseudoword and real-word reading tasks that required phonologic analysis (i.e., tapped the problems experienced by dyslexic children in sounding out words).We used functional magnetic resonance imaging (fMRI) to study 144 right-handed children, 70 dyslexic readers, and 74 nonimpaired readers as they read pseudowords and real words.Children with dyslexia demonstrated a disruption in neural systems for reading involving posterior brain regions, including parietotemporal sites and sites in the occipitotemporal area. Reading skill was positively correlated with the magnitude of activation in the left occipitotemporal region. Activation in the left and right inferior frontal gyri was greater in older compared with younger dyslexic children.These findings provide neurobiological evidence of an underlying disruption in the neural systems for reading in children with dyslexia and indicate that it is evident at a young age. The locus of the disruption places childhood dyslexia within the same neurobiological framework as dyslexia, and acquired alexia, occurring in adults.

Learning to read requires an awareness that spoken words can be decomposed into the phonologic constituents that the alphabetic characters represent. Such phonologic awareness is characteristically lacking in dyslexic readers who, therefore, have difficulty mapping the alphabetic characters onto the spoken word. To find the location and extent of the functional disruption in neural systems that underlies this impairment, we used functional magnetic resonance imaging to compare brain activation patterns in dyslexic and nonimpaired subjects as they performed tasks that made progressively greater demands on phonologic analysis. Brain activation patterns differed significantly between the groups with dyslexic readers showing relative underactivation in posterior regions (Wernicke’s area, the angular gyrus, and striate cortex) and relative overactivation in an anterior region (inferior frontal gyrus). These results support a conclusion that the impairment in dyslexia is phonologic in nature and that these brain activation patterns may provide a neural signature for this impairment.

Abstract According to modular models of cortical organization, many areas of the extrastriate cortex are dedicated to object categories. These models often assume an early processing stage for the detection of category membership. Can functional imaging isolate areas responsible for detection of members of a category, such as faces or letters? We consider whether responses in three different areas (two selective for faces and one selective for letters) support category detection. Activity in these areas habituates to the repeated presentation of one exemplar more than to the presentation of different exemplars of the same category, but only for the category for which the area is selective. Thus, these areas appear to play computational roles more complex than detection, processing stimuli at the individual level. Drawing from prior work, we suggest that face-selective areas may be involved in the perception of faces at the individual level, whereas letter-selective regions may be tuning themselves to font information in order to recognize letters more efficiently.

Several brain areas show signal decreases during many different cognitive tasks in functional imaging studies, including the posterior cingulate cortex (PCC) and a medial frontal region incorporating portions of the medial frontal gyrus and ventral anterior cingulate cortex (MFG/vACC). It has been suggested that these areas are components in a default mode network that is engaged during rest and disengaged during cognitive tasks. This study investigated the functional connectivity between the PCC and MFG/vACC during a working memory task and at rest by examining temporal correlations in magnetic resonance signal levels between the regions. The two regions were functionally connected in both conditions. In addition, performance on the working memory task was positively correlated with the strength of this functional connection not only during the working memory task, but also at rest. Thus, it appears these regions are components of a network that may facilitate or monitor cognitive performance, rather than becoming disengaged during cognitive tasks. In addition, these data raise the possibility that the individual differences in coupling strength between these two regions at rest predict differences in cognitive abilities important for this working memory task.

Abstract Functional connectivity among brain regions has been investigated via an analysis of correlations between regional signal fluctuations recorded in magnetic resonance (MR) images obtained in a steady state. In comparison with studies of functional connectivity that utilize task manipulations, the analysis of correlations in steady state data is less susceptible to confounds arising when functionally unrelated brain regions respond in similar ways to changes in task. A new approach to identifying interregional correlations in steady state data makes use of two independent data sets. Regions of interest (ROIs) are defined and hypotheses regarding their connectivity are generated in one data set. The connectivity hypotheses are then evaluated in the remaining (independent) data set by analyzing low frequency temporal correlations between regions. The roles of the two data sets are then reversed and the process repeated, perhaps multiple times. This method was illustrated by application to the language system. The existence of a functional connection between Broca's area and Wernicke's area was confirmed in healthy subjects at rest. An increase in this functional connection when the language system was actively engaged (when subjects were continuously listening to narrative text) was also confirmed. In a second iteration of analyses, a correlation between Broca's area and a region in left premotor cortex was found to be significant at rest and to increase during continuous listening. These findings suggest that the proposed methodology can reveal the presence and strength of functional connections in high‐level cognitive systems. Hum. Brain Mapping 15:247–262, 2002. © 2002 Wiley‐Liss, Inc.

Abstract

Background

 Disturbed interpersonal relations and emotional dysregulation are fundamental aspects of borderline personality disorder (BPD). The amygdala plays important roles in modulating vigilance and generating negative emotional states and is often abnormally reactive in disorders of mood and emotion. The aim of this study was to assess amygdala reactivity in BPD patients relative to normal control subjects. We hypothesized that amygdala hyperreactivity contributes to hypervigilance, emotional dysregulation, and disturbed interpersonal relations in BPD. 

Methods

 Using functional magnetic resonance imaging, we examined neural responses to 20-sec blocks of neutral, happy, sad, and fearful facial expression (or a fixation point) in 15 BPD and 15 normal control subjects. The DSM IV-diagnosed BPD patients and the normal control subjects were assessed by a clinical research team in a medical school psychiatry department. 

Results

 Borderline patients showed significantly greater left amygdala activation to the facial expressions of emotion (vs. a fixation point) compared with normal control subjects. Post-scan debriefing revealed that some borderline patients had difficulty disambiguating neutral faces or found them threatening. 

Conclusions

 Pictures of human emotional expressions elicit robust differences in amygdala activation levels in borderline patients, compared with normal control subjects, and can be used as probes to study the neuropathophysiologic basis of borderline personality disorder.