Close
The page header's logo
About
FAQ
Home
Collections
Login
USC Login
Register
0
Selected 
Invert selection
Deselect all
Deselect all
 Click here to refresh results
 Click here to refresh results
USC
/
Digital Library
/
University of Southern California Dissertations and Theses
/
Structural and functional neural correlates of developmental dyspraxia in the mirror neuron system
(USC Thesis Other) 

Structural and functional neural correlates of developmental dyspraxia in the mirror neuron system

doctype icon
play button
PDF
 Download
 Share
 Open document
 Flip pages
 More
 Download a page range
 Download transcript
Contact Us
Contact Us
Copy asset link
Request this asset
Transcript (if available)
Content

 

 

 
STRUCTURAL
 AND
 FUNCTIONAL
 NEURAL
 CORRELATES
 OF
 DEVELOPMENTAL
 
DYSPRAXIA
 IN
 THE
 MIRROR
 NEURON
 SYSTEM
 

 

 

 

 
by
 

 

 

 

 
Julie
 Marie
 Werner
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
A
 Dissertation
 Presented
 to
 the
 
FACULTY
 OF
 THE
 USC
 GRADUATE
 SCHOOL
 
UNIVERSITY
 OF
 SOUTHERN
 CALIFORNIA
 
In
 Partial
 Fulfillment
 of
 the
 
Requirements
 for
 the
 Degree
 
DOCTOR
 OF
 PHILOSOPHY
 
(OCCUPATIONAL
 SCIENCE)
 

 

 

 
December
 2013
 

 

 

 

 

 
Copyright
 2013
   
   
   
   
   
   
  Julie
 Marie
 Werner

  ii
ACKNOWLEDGEMENTS
 

 
I
 would
 like
 to
 thank
 those
 who
 have
 supported
 me
 throughout
 my
 journey
 
in
 completing
 this
 dissertation.
 
 This
 work
 would
 have
 been
 extremely
 difficult,
 
unimpassioned,
 and
 maybe
 even
 impossible
 were
 it
 not
 for
 my
 family,
 friends,
 
colleagues,
 and
 mentors
 encouraging
 me
 and
 inspiring
 me
 along
 the
 way.
 
 
 
I
 would
 like
 to
 first
 thank
 my
 mentor,
 Dr.
 Lisa
 Aziz-­‐Zadeh,
 for
 giving
 me
 
numerous
 opportunities
 to
 develop
 as
 a
 scientist
 and
 for
 challenging
 me
 to
 stretch
 
my
 potential.
 
 Thank
 you
 for
 your
 enthusiasm,
 your
 contagious
 passion
 for
 cognitive
 
neuroscience,
 and
 your
 always-­‐open
 door.
 
 Together
 with
 Dr.
 Sharon
 Cermak,
 your
 
thought-­‐provoking
 perspectives
 enabled
 me
 to
 bridge
 neuroscience
 research
 with
 
my
 background
 in
 occupational
 therapy,
 two
 things
 that
 I
 love.
 
 Sharon,
 thank
 you
 
also
 for
 your
 support,
 advocacy,
 and
 knowledge.
 
 I
 also
 want
 to
 thank
 Dr.
 Erna
 
Blanche
 for
 assistence
 in
 the
 development
 of
 my
 dissertation
 topic
 and
 for
 providing
 
resources
 and
 helpful
 discussion
 throughout
 the
 research.
 
In
 addition
 to
 my
 formal
 mentors,
 I
 am
 grateful
 to
 the
 numerous
 instructors
 
in
 the
 Division
 of
 Occupational
 Science
 and
 Occupational
 Therapy
 who
 taught
 me
 
clinical
 skills,
 critical
 thinking,
 and
 who
 helped
 me
 develop
 myself
 in
 various
 
capacities
 as
 a
 person,
 an
 occupational
 therapist,
 and
 a
 research
 scientist.
 
 I
 would
 
especially
 like
 to
 thank
 Dr.
 Nancy
 Bagatell
 for
 her
 incredible
 skill
 as
 an
 instructor
 
and
 as
 a
 model
 of
 how
 introductory
 neuroscience
 should
 be
 taught.
 
 Thank
 you
 to
 
Dr.
 Linda
 Fazio
 for
 her
 ever
 wise
 advice
 and
 wonderfully
 calming
 voice.
 
 Thank
 you
 

  iii
to
 Kate
 Crowley
 for
 providing
 such
 a
 positive
 experience
 in
 my
 very
 first
 
undergraduate
 OT
 course
 at
 USC.
 
 Dr.
 Gelya
 Frank,
 thank
 you
 for
 challenging
 me
 to
 
think
 differently
 and
 for
 helping
 me
 keep
 a
 larger
 context
 for
 my
 research
 in
 mind.
 
 I
 
would
 like
 to
 thank
 Corey
 Fitzgerald
 for
 imparting
 her
 knowledge
 and
 (hopefully
 at
 
least
 a
 little
 of)
 her
 skill
 to
 me,
 and
 also
 for
 her
 friendship.
 
 I
 also
 want
 to
 thank
 my
 
OT
 classmates,
 especially
 those
 who
 lived
 in
 the
 OT
 House.
 
 You
 guys
 were
 such
 an
 
essential
 part
 of
 my
 education-­‐-­‐you
 kept
 me
 going
 with
 your
 encouragement
 and
 
viewpoints
 and
 my
 friendships
 with
 you
 mean
 so
 much
 to
 me.
 
Thank
 you
 to
 all
 of
 my
 labmates,
 past
 and
 present.
 
 I
 am
 so
 grateful
 to
 have
 
met
 each
 one
 of
 you
 and
 have
 benefitted
 immensely
 from
 your
 cheerful
 presence
 
and
 friendship.
 
 I
 have
 especially
 appreciated
 your
 comeraderie,
 open-­‐mindedness,
 
creativity,
 and
 continual
 willingness
 to
 lend
 your
 particular
 expertise.
 
 In
 particular,
 
Tong
 Sheng,
 thank
 you
 for
 getting
 me
 started
 on
 my
 very
 first
 research
 projects,
 for
 
your
 expert
 statistical
 advice,
 for
 our
 lively
 discussions,
 and
 for
 always
 keeping
 it
 
real.
 
 Lei
 Liew,
 thank
 you
 for
 just
 getting
 it
 (enough
 said).
 
 I
 want
 to
 thank
 Mona
 
Sobhani
 for
 this
 last
 year,
 especially.
 
 Thank
 you
 to
 Katie
 Garrison
 for
 sitting
 by
 me
 
during
 my
 first
 scan.
 
 I
 would
 like
 to
 thank
 Panthea
 Heydari
 for
 being
 such
 a
 joy
 to
 
be
 around,
 both
 in
 the
 lab
 and
 out.
 
 Thank
 you
 to
 Vesna
 Gamez-­‐Djokic
 for
 sharing
 
your
 perspective
 and
 for
 your
 kind
 and
 calming
 nature.
 
 
 
A
 most
 sincere
 thank
 you
 to
 all
 of
 the
 BCI
 grad
 students:
 Helder
 Felipe,
 
Kingson
 Man,
 Fei
 Yang,
 Glenn
 Fox,
 Ryan
 Essex,
 Vanessa
 Singh,
 and
 Kevin
 Crimi.
 
 
Being
 around
 all
 of
 you
 has
 been
 a
 blast.
 
 Helder,
 thank
 you
 for
 keeping
 me
 laughing.
 
 

  iv
Kingson,
 thanks
 for
 being
 my
 wingman.
 
 Fei,
 thank
 you
 for
 your
 kindness
 and
 
willingness
 to
 help
 out.
 
 Glenn,
 thanks
 for
 teaching
 me
 through
 your
 work
 that
 
writing
 this
 acknowledgments
 section
 is
 actually
 an
 expression
 of
 a
 human
 emotion
 
that
 can
 be
 studied
 with
 fMRI,
 and
 for
 car
 talk.
 
 Ryan,
 thank
 you
 for
 our
 chats
 and
 
debates
 and
 for
 drawing
 things
 on
 my
 white
 board
 and
 for
 always
 sending
 me
 
amusing
 messages.
 
 Vanessa,
 thank
 you
 for
 being
 so
 enthusiastic
 and
 happy
 all
 the
 
time.
 
 Kevin,
 thanks
 for
 putting
 up
 with
 all
 of
 us
 calling
 you
 k-­‐space
 and
 for
 the
 
hand-­‐me-­‐downs
 when
 you
 moved.
 
 
 
I
 owe
 a
 huge
 thank
 you
 to
 Drs.
 Hanna
 and
 Antonio
 Damasio
 for
 hosting
 me
 at
 
the
 Brain
 and
 Creativity
 Institute,
 for
 encouraging
 me
 to
 grow
 and
 stretch,
 and
 for
 
being
 so
 open
 and
 kind.
 
 The
 BCI
 is
 truly
 a
 special
 place
 and
 the
 two
 of
 you
 really
 do
 
make
 it
 feel
 like
 a
 family.
 
 I
 would
 also
 like
 to
 thank
 the
 BCI
 post-­‐docs
 for
 your
 
wisdom
 and
 advice:
 Sarah
 Gimbel,
 Assal
 Habibi,
 and
 Gil
 Carvalho.
 
 Thank
 you
 to
 
Jonas
 Kaplan
 for
 knowing
 the
 answer
 to
 every
 technical
 question
 I
 ever
 asked
 you
 
and
 a
 wealth
 of
 other
 information.
 
 Thank
 you
 to
 Morteza
 Dehghani
 for
 frequently
 
checking
 in
 on
 me,
 up
 to
 the
 very
 end.
 
 Special
 thanks
 to
 Susan,
 Pamela,
 Denise,
 
Faith,
 and
 Cinthya
 for
 keeping
 everything
 running.
 
To
 my
 OS
 PhD
 cohort,
 a
 big
 thank
 you
 for
 your
 diverse
 opinions,
 your
 
company
 at
 conferences,
 and
 for
 sticking
 together
 despite
 our
 widely
 different
 
pursuits.
 
 Thank
 you
 to
 Aaron
 Bonsall,
 Leah
 Stein,
 and
 Amanda
 Foran.
 
 I
 would
 
especially
 like
 to
 thank
 Amanda
 for
 being
 more
 than
 just
 a
 member
 of
 the
 cohort.
 
 I
 
am
 so
 glad
 to
 count
 you
 as
 a
 good
 friend.
 
 There
 is
 no
 one
 with
 whom
 I
 would
 rather
 

  v
throw
 cheese
 off
 a
 parking
 structure
 or
 who
 would
 be
 so
 passionate
 about
 salmon
 
(the
 lifeblood
 of
 the
 Pacific).
 
 Whenever
 I
 needed
 someone
 who
 would
 understand
 it
 
all,
 I
 knew
 I
 could
 count
 on
 you
 for
 indulging
 in
 passive
 coping
 with
 me.
 
I
 want
 to
 thank
 my
 wonderful
 friends
 for
 believing
 in
 me,
 cheering
 me
 on,
 
and
 for
 all
 of
 our
 fun
 and
 silly
 adventures.
 
 Our
 conversations
 and
 fun
 times
 together
 
were
 just
 the
 right
 amount
 of
 occasional
 distraction
 to
 keep
 me
 on
 an
 even
 keel
 
through
 this
 process.
 
 Thank
 you
 to
 Kirsten
 Muncy,
 my
 good
 friend
 from
 way
 back
 
when.
 
 I
 can't
 even
 begin
 to
 describe
 everything
 about
 our
 friendship
 that
 makes
 me
 
smile
 (and
 all
 the
 memories
 that
 make
 me
 laugh).
 
 The
 constancy
 of
 knowing
 I
 can
 
always
 count
 on
 your
 support
 and
 likemindedness
 has
 been
 a
 real
 support.
 
 Thank
 
you
 to
 Renee
 Moreno
 for
 everything
 Renee-­‐like
 that
 you
 do.
 
 Your
 confidence,
 spirit,
 
and
 sense
 of
 humor
 are
 inspiring
 to
 me.
 
 I
 want
 to
 thank
 Arlene
 Hsu
 for
 so
 many
 
good
 times
 and
 so
 many
 more
 to
 come.
 
 Arlene,
 you
 are
 one
 of
 the
 kindess,
 most
 fun,
 
and
 most
 generous
 people
 I
 am
 honored
 to
 know.
 
 Thank
 you
 to
 the
 W.I.
 trivia
 team
 
for
 frequently
 being
 too
 educated
 for
 trivia.
 
 Thank
 you
 to
 all
 the
 friends
 I
 made
 at
 
Casa
 Colina
 among
 the
 rehab
 staff.
 
 Thank
 you
 especially
 to
 Claire
 Malawy
 for
 being
 
a
 fantastic
 role
 model
 for
 so
 many
 things,
 both
 professionally
 and
 personally,
 and
 
for
 being
 such
 a
 fantastic
 hostess
 of
 gatherings.
 
 Thank
 you
 to
 the
 rehab
 staff
 at
 
California
 Hospital
 for
 good
 times
 at
 work
 and
 beyond.
 
 
 
Thank
 you
 to
 Ivo
 Krka
 for
 so
 much
 support
 and
 encouragement,
 and
 for
 truly
 
believing
 in
 me.
 
 I
 only
 wish
 I
 could
 better
 put
 into
 words
 my
 gratitude
 toward
 you.
 

  vi
I
 would
 like
 to
 thank
 Dr.
 Jerry
 Walker
 ("Dr.
 JW,
 Sr.").
 
 I
 strongly
 value
 the
 
friendship
 we
 have
 built
 over
 the
 past
 ten
 years
 and
 I
 can't
 thank
 you
 and
 Lora
 
enough
 for
 taking
 me
 in
 as
 a
 part
 of
 your
 family.
 
 Thank
 you
 for
 keeping
 me
 well-­‐fed,
 
for
 always
 sharing
 your
 umbrella
 when
 it
 is
 raining,
 laughing
 with
 me,
 singing
 
barbershop
 chorus
 songs
 to
 me,
 and
 never
 being
 disinclined
 to
 help
 me
 with
 just
 
about
 anything.
 
 Thank
 you
 especially
 for
 your
 genuine
 encouragement
 to
 take
 my
 
graduate
 studies
 further
 and
 for
 being
 truly
 invested
 in
 me.
 
I
 wish
 to
 extend
 a
 very
 important
 thank
 you
 to
 my
 family
 for
 your
 
unconditional
 love,
 for
 always
 believing
 in
 me,
 and
 for
 wanting
 the
 best
 for
 me.
 
 To
 
my
 sister,
 Katie
 Parks,
 I
 know
 I
 can
 count
 on
 you
 for
 anything
 and
 I
 could
 not
 ask
 for
 
a
 better
 sister.
 
 Thank
 you
 for
 your
 listening
 ear,
 for
 inspiring
 me
 by
 your
 example,
 
and
 especially
 for
 reading
 and
 editing
 my
 dissertation!
 
 Danny,
 thank
 you
 for
 taking
 
a
 genuine
 interest
 in
 my
 work
 and
 for
 all
 of
 our
 thought-­‐provoking
 conversations.
 
 
Thank
 you,
 Mom,
 for
 encouraging
 me
 to
 try
 my
 best,
 raising
 me
 to
 value
 education,
 
and
 being
 my
 biggest
 fan.
 
 Thank
 you
 to
 Grandma
 and
 Grandpa
 Esch
 for
 always
 
taking
 the
 time
 to
 talk
 with
 me.
 
 Thank
 you
 to
 Grandma
 Ginnie
 for
 making
 sure
 I
 was
 
having
 fun
 in
 between
 working
 hard.
 
 To
 my
 Dad,
 thank
 you
 for
 your
 example
 of
 
boldness
 and
 perseverance,
 and
 your
 willingness
 to
 lend
 advice
 at
 any
 time.
 
 
 
Finally,
 I
 want
 to
 acknowledge
 the
 Division
 of
 Occupational
 Science
 and
 
Occupational
 Therapy
 and
 the
 Brain
 and
 Creativity
 Institute
 for
 all
 of
 the
 training,
 
resources,
 and
 support
 throughout
 my
 time
 in
 graduate
 school.
 
 I
 would
 also
 like
 to
 
the
 University
 of
 Southern
 California,
 in
 general,
 for
 the
 excellent,
 well-­‐rounded
 

  vii
education
 I
 have
 received
 beginning
 with
 my
 undergraduate
 studies
 and
 
culminating
 in
 the
 Doctor
 of
 Philosophy
 degree.
 
 Fight
 on!
 

 

  viii
TABLE
 OF
 CONTENTS
 

 
ACKNOWLEDGEMENTS
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 iv
 

 
LIST
 OF
 TABLES
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 x
 

 
LIST
 OF
 FIGURES
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 xi
 

 
ABSTRACT
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 xiii
 

 
CHAPTER
 ONE:
 Introduction
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 1
 
The
 Mirror
 Neuron
 System
 (MNS)
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 6
 

  Properties
 of
 mirror
 neurons
 in
 monkeys
 
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 8
 

  The
 human
 mirror
 neuron
 system
 and
 imitation
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 10
 

  Coding
 of
 biologic
 actions
 in
 the
 superior
 temporal
 sulcus
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 12
 

  Nuances
 of
 mirror
 neuron
 system
 activation
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 13
 

  Imitation
 learning
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 18
 

  Imitation,
 empathy,
 and
 the
 mirror
 neuron
 system
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 21
 

  Evidence
 of
 brain-­‐based
 differences
 in
 developmental
 dyspraxia
   
 
 
 
 
 
 
 
 22
 
White
 Matter
 Structural
 Connections
 Within
 the
 MNS
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 25
 
Cortical
 Thickness
 in
 MNS
 regions
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 29
 
Theoretical
 Models
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 32
 

 
CHAPTER
 TWO:
 
 Functional
 Brain
 Differences
 in
 the
 Mirror
 Neuron
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 36
 
System
 During
 Imitation
 and
 Motor
 Planning
 in
 Young
 Adults
 
 
with
 Developmental
 Dyspraxia
   
   
   
   
   
   
   
   
 
Introduction
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 38
 
Methods
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 42
 

  Participants
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 42
 

  Design
 
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 43
 

  Image
 acquisition
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 46
 

  Image
 processing
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 47
 

  Conjunction
 analysis
 
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 48
 

  ROI
 analyses
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 49
 
Results
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 50
 

  Shared
 regions
 for
 execution
 and
 observation
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 50
 

  Region
 of
 interest
 analyses
 for
 imitation
 and
 motor
 planning
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 53
 

  Whole
 brain
 results
 for
 individual
 conditions
 compared
 to
 rest
 
   
 
 
 
 
 
 
 
 58
 
Discussion
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 61
 
Conclusion
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 68
 

 

  ix
CHAPTER
 THREE:
 
 Microstructural
 Differences
 in
 Left
 Arcuate
 Fasciculus
   
 
 
 
 
 
 
 
 70
 
in
 Young
 Adults
 with
 Developmental
 Dyspraxia
   
   
   
   
   
   
 
Introduction
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 71
 
Methods
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 76
 

  Participants
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 76
 

  Image
 acquisition
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 77
 

  Data
 pre-­‐processing
 
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 78
 

  Tensor
 estimation
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 78
 

  Registration
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 79
 

  ROI
 and
 seed
 definition
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 79
 

  Tractography
 
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 81
 

  Tract
 statistics
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 82
 
Results
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 83
 

  Tractography
 
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 83
 

  Tract
 statistics
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 83
 
Discussion
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 85
 
Conclusion
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 89
 

CHAPTER
 FOUR:
 Imitation
 Skill
 Predicts
 Cortical
 Thickness
 in
 Mirror
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 91
 
Neuron
 System
 Areas
 in
 Individuals
 with
 Developmental
 Dyspraxia
 and
 
Their
 Typically
 Developing
 Peers
   
   
   
   
   
   
   
   
 
Introduction
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 93
 
Methods
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 96
 

  Participants
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 96
 

  Image
 acquisition
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 98
 

  Cortical
 surface
 reconstruction
 and
 parcellation
 of
 ROIs
 
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 98
 

  Statistical
 analyses
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 100
 
Results
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 101
 
Discussion
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 117
 
Conclusion
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 122
 

 
CHAPTER
 FIVE:
 Conclusions
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 123
 
Summary
 of
 the
 Research
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 124
 
Implications
 and
 Future
 Directions
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 128
 

 
REFERENCES
 
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 134
 

 
APPENDIX
 A:
 
 Background
 on
 Methods
 Employed
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 167
 
APPENDIX
 B:
 
 Recruitment
 Information
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 173
 
APPENDIX
 C:
 
 Instruments
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 176
 
APPENDIX
 D:
 
 SIPT
 Postural
 Praxis
 Test
 Pilot
 Data
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 185
 
APPENDIX
 E:
 
 Additional
 Descriptive
 Measures
 of
 Participants
   
   
   
 
 
 
 
 
 191
 

  x
LIST
 OF
 TABLES
 

 
Table
 2.1.
  Participant
 demographics
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 44
 
Table
 2.2.
  Co-­‐activations
 during
 execution
 and
 observation
 
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 51
 
for
 the
 contrast
 TD-­‐DD
 
Table
 2.3.
  Whole
 brain
 activations
 for
 individual
 conditions
 
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 59
 
compared
 to
 rest
 
Table
 3.1.
  Arcuate
 fasciculus
 tract
 metrics
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 85
 
Table
 4.1.
  Mean
 cortical
 thickness
 in
 regions
 of
 interest
   
   
   
 
 
 
 
 
 103
 
Table
 4.2.
  Correlations
 between
 predictor
 variables
 
   
   
   
 
 
 
 
 
 103
 
Table
 4.3.
  Predictors
 of
 cortical
 thickness
 by
 region
 of
 interest
   
   
 
 
 
 
 
 104
 
Table
 C.1.
  Instruments
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 184
 
Table
 E.1.
  Additional
 descriptive
 measures
 of
 participants
   
   
   
 
 
 
 
 
 191
 

 

 

 

 

  xi
LIST
 OF
 FIGURES
 

 
Figure
 1.1.
  Lateral
 view
 of
 brain
 with
 MNS
 regions
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 7
 
Figure
 1.2.
  Tractography
 reconstruction
 of
 the
 arcuate
 fasciculus
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 26
 
Figure
 2.1.
  Design
 and
 conditions
 for
 fMRI
 study
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 45
 
Figure
 2.2.
  Regions
 of
 interest
 in
 fMRI
 study
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 49
 
Figure
 2.3.
  fMRI
 results
 of
 conjunction
 analysis
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 52
 
Figure
 2.4.
  ROI
 results
 of
 imitation
 minus
 execution
 to
 static
 control
   
 
 
 
 
 
 
 
 54
 
Figure
 2.5.
  Localizations
 of
 imitation
 minus
 execution
 to
 static
 control
   
 
 
 
 
 
 
 
 55
 
Figure
 2.6.
  ROI
 results
 of
 imitation
 motor
 planning
 minus
 observation
   
 
 
 
 
 
 
 
 56
 
Figure
 2.7.
  Localizations
 of
 imitation
 motor
 planning
 minus
 observation
   
 
 
 
 
 
 
 
 57
 
Figure
 2.8.
  Localizations
 of
 whole
 brain
 activations
 for
 TD
 >
 DD
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 60
 
Figure
 3.1.
  Cortical
 ROIs
 used
 for
 seeding
 tractography
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 80
 
Figure
 3.2.
  Arcuate
 fasciculus
 tractography
 results
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 84
 
Figure
 4.1.
  Regions
 of
 interest
 for
 cortical
 thickness
 study
   
   
   
 
 
 
 
 
 102
 
Figure
 4.2.
  Partial
 regression
 leverage
 plot
 in
 left
 POp
   
   
   
 
 
 
 
 
 106
 
Figure
 4.3.
  Partial
 regression
 leverage
 plot
 in
 right
 POp
   
   
   
 
 
 
 
 
 107
 
Figure
 4.4.
  Partial
 regression
 leverage
 plot
 in
 left
 PTr
 
   
   
   
 
 
 
 
 
 108
 
Figure
 4.5.
  Partial
 regression
 leverage
 plot
 in
 right
 PTr
   
   
   
 
 
 
 
 
 109
 
Figure
 4.6.
  Partial
 regression
 leverage
 plot
 in
 left
 SMG
   
   
   
 
 
 
 
 
 111
 
Figure
 4.7.
  Partial
 regression
 leverage
 plot
 in
 right
 SMG
   
   
   
 
 
 
 
 
 112
 
Figure
 4.8.
  Partial
 regression
 leverage
 plot
 in
 left
 AG
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 113
 
Figure
 4.9.
  Partial
 regression
 leverage
 plot
 in
 right
 AG
   
   
   
 
 
 
 
 
 114
 

  xii
Figure
 4.10.
  Partial
 regression
 leverage
 plot
 in
 left
 pSTS
   
   
   
 
 
 
 
 
 115
 
Figure
 4.11.
  Partial
 regression
 leverage
 plot
 in
 right
 pSTS
   
   
   
 
 
 
 
 
 116
 
Figure
 5.1.
  Potential
 additional
 brain
 regions
 involved
 in
 DD
 
   
   
 
 
 
 
 
 130
 
Figure
 5.2.
  Schematic
 of
 functional-­‐structural
 developmental
 model
   
 
 
 
 
 
 132
 
Figure
 D.1.
  Frequecy
 distribution
 of
 17-­‐item
 SIPT
 Postural
 Praxis
 test
   
 
 
 
 
 
 188
 
Figure
 D.2.
  Correlation
 plot
 between
 Postural
 Praxis
 test
 and
 questionnaire
 
 
 
 
 189
 

 

  xiii
ABSTRACT
 

 
Developmental
 dyspraxia
 is
 a
 disorder
 of
 impaired
 imitation
 and
 motor
 
planning.
 
 Although
 believed
 to
 be
 of
 neurological
 origin,
 the
 neural
 correlates
 have
 
not
 been
 investigated.
 
 One
 neural
 system
 believed
 to
 be
 essential
 to
 imitation
 is
 the
 
human
 mirror
 neuron
 system.
 
 This
 work
 postulates
 that
 differences
 in
 the
 structure
 
and
 function
 of
 the
 mirror
 neuron
 system
 may
 underlie
 imitation
 and
 motor
 
planning
 impairments,
 or
 developmental
 dyspraxia.
 
 First,
 the
 current
 work
 
explored
 function
 in
 the
 mirror
 neuron
 system
 by
 comparing
 brain
 activity
 in
 a
 
group
 with
 developmental
 dyspraxia
 to
 a
 typically
 developing
 group
 using
 
functional
 magnetic
 resonance
 imaging.
 
 Second,
 microanatomical
 properties
 of
 the
 
structural
 connections
 between
 nodes
 of
 the
 mirror
 neuron
 system
 were
 explored
 
using
 diffusion
 tensor
 imaging.
 
 Third,
 thickness
 of
 the
 cortical
 gray
 matter
 in
 mirror
 
neuron
 system
 regions
 was
 measured
 and
 compared
 to
 imitation
 skill.
 
 Finally,
 a
 
model
 is
 postulated
 to
 explain
 how
 all
 of
 these
 neural
 properties
 may
 relate
 to
 one
 
another
 and
 suggestions
 for
 future
 research
 and
 implications
 for
 treatment
 are
 
discussed.
 The
 current
 work
 is
 the
 first
 to
 comprehensively
 address,
 in
 an
 
hypothesis-­‐driven
 manner,
 multiple
 structural
 and
 functional
 neural
 components
 of
 
the
 mirror
 neuron
 system
 that
 may
 underlie
 developmental
 dyspraxia.
 

 

  1
CHAPTER
 ONE:
 
Introduction

Developmental
 dyspraxia
 (DD)
 is
 a
 neurologically
 based
 disorder
 
characterized
 by
 impaired
 imitation
 and
 motor
 planning
 and
 coordination,
 and
 
associated
 with
 decreased
 performance
 of
 daily
 activities
 requiring
 motor
 skill
 
(Ayres,
 1989/2004;
 Dewey,
 1995;
 Dewey,
 Cantell,
 &
 Crawford,
 2007;
 Gibbs,
 
Appleton,
 &
 Appleton,
 2007;
 Lalanne,
 Falissard,
 Golse,
 &
 Vaivre-­‐Douret,
 2012;
 
O’Brien,
 Spencer,
 Atkinson,
 Braddick,
 &
 Wattam-­‐Bell,
 2002;
 Reeves
 &
 Cermak,
 2002;
 
Sinani,
 Sugden,
 Hill,
 2011;
 Vaivre-­‐Douret
 et
 al.,
 2011).
 
 Developmental
 dyspraxia
 is
 
sometimes
 categorized
 as
 a
 subgroup
 of
 developmental
 coordination
 disorder
 
(DCD),
 a
 broader
 diagnostic
 term
 for
 describing
 motor
 coordination
 difficulties
 that
 
are
 significantly
 below
 a
 developmentally
 appropriate
 level
 for
 the
 individual
 and
 
not
 otherwise
 explained
 by
 obvious
 neurological
 damage
 (Cermak,
 Gubbay,
 &
 
Larkin,
 2002;
 Dewey
 et
 al.,
 2007;
 Gibbs,
 et
 al.,
 2007;
 Sanger,
 2003;
 Sanger,
 Delgado,
 
Gaebler-­‐Spira,
 Hallett,
 &
 Mink,
 2003;
 Sanger
 et
 al.,
 2006).
 
 Individuals
 with
 DD/DCD
 
may
 have
 difficulty
 learning
 and
 imitating
 skilled
 or
 sequenced
 movements,
 
including
 object
 manipulation
 and
 tool
 use,
 assuming
 body
 postures,
 gesturing,
 and
 
carrying
 out
 multi-­‐step
 or
 goal-­‐directed
 actions
 (Ayres,
 1965;
 Ayres,
 1989/2004;
 
Biancotto,
 Skabar,
 Bulgheroni,
 Carrozzi,
 &
 Zoia,
 2011;
 Dewey,
 1995;
 Dewey
 et
 al.,
 
2007;
 Lalanne
 et
 al.,
 2012;
 Poole,
 Gallagher,
 Janosky,
 &
 Qualls,
 1997;
 Sanger,
 2003;
 
Sanger
 et
 al.,
 2003;
 Sanger
 et
 al.,
 2006;
 Sinani,
 Sugden,
 &
 Hill,
 2011;
 Wilmut,
 Wann,
 

  2
&
 Brown,
 2006).
 
 Functionally,
 individuals
 with
 DD/DCD
 have
 trouble
 coordinating
 
their
 movements
 to
 learn
 new
 fine
 and
 gross
 motor
 tasks
 required
 to
 perform
 
instrumental
 daily
 activities,
 such
 as
 tying
 shoelaces,
 dressing,
 handwriting,
 playing
 
sports,
 and
 using
 playground
 equipment
 (Cermak
 et
 al.,
 2002;
 Gheysen,
 Van
 
Waelvelde,
 &
 Fias,
 2011;
 Missiuna
 &
 Polatajko,
 1995;
 Reeves
 &
 Cermak,
 2002).
 
 In
 
addition,
 decreased
 educational
 performance
 and
 poor
 social
 emotional
 adjustment,
 
perhaps
 a
 result
 of
 participation
 limitations,
 have
 been
 found
 in
 children,
 
adolescents,
 and
 adults
 with
 developmental
 motor
 difficulties
 (Chen
 et
 al.,
 2009;
 
Cantell
 &
 Kooistra,
 2002;
 Cousins
 &
 Smyth,
 2003;
 Kirby,
 Sugden,
 Beveridge,
 &
 
Edwards,
 2008).
 
 
 
Historically,
 a
 number
 of
 labels
 have
 been
 used
 in
 describing
 specific
 
developmental
 disorders
 of
 motor
 function,
 such
 as
 clumsiness
 (Gubbay,
 Ellis,
 
Walton,
 &
 Court,
 1969;
 Dare
 &
 Gordon,
 1970),
 minimal
 cerebral
 dysfunction
 (Dare
 &
 
Gordon,
 1970),
 physical
 awkwardness
 (Wall,
 Reid,
 and
 Paton,
 1990),
 and
 congenital
 
maladroitness
 (cited
 by
 Dewey,
 1995;
 cited
 by
 Cermak
 et
 al.,
 2002).
 
 In
 addition,
 
dyspraxia
 is
 sometimes
 incorrectly
 used
 interchangeably
 with
 apraxia,
 a
 condition
 
in
 which
 normal
 function
 is
 disrupted
 in
 adults
 or
 in
 previously
 typically
 developing
 
children
 due
 to
 an
 upper
 motor
 neuron
 lesion
 (e.g.,
 after
 a
 stroke;
 Goodgold-­‐
Edwards
 &
 Cermak,
 1990;
 Koski,
 Iacoboni,
 &
 Mazziotta,
 2002;
 Poole
 et
 al.,
 1997;
 
Sanger
 et
 al.,
 2003;
 Sanger
 et
 al.,
 2006).
 
 Although
 terminology
 varies,
 developmental
 
dyspraxia
 is
 a
 term
 common
 to
 the
 fields
 of
 occupational
 therapy
 and
 neurology
 
while
 developmental
 coordination
 disorder
 is
 a
 term
 frequently
 used
 by
 allied
 health
 

  3
professionals,
 movement
 scientists,
 and
 related
 researchers
 (Steinman,
 Mostofsky,
 
&
 Denckla,
 2010).
 
 DCD
 is
 recognized
 as
 a
 diagnosable
 disorder
 by
 the
 American
 
Psychiatric
 Association
 (2013)
 when
 specific
 criteria
 are
 met:
 (a)
 motor
 
coordination
 substantially
 below
 what
 is
 expected
 for
 chronological
 age
 and
 
intelligence;
 (b)
 motor
 difficulties
 interfere
 with
 activities
 of
 daily
 living
 or
 academic
 
performance;
 (c)
 motor
 difficulties
 are
 not
 due
 to
 a
 general
 medical
 condition,
 such
 
as
 cerebral
 palsy;
 and
 (d)
 motor
 difficulties
 are
 in
 excess
 of
 any
 mental
 retardation,
 
if
 present.
 
 While
 the
 research
 studies
 in
 this
 dissertation
 involved
 a
 participant
 pool
 
of
 individuals
 with
 developmental
 dyspraxia,
 literature
 regarding
 both
 DD
 and
 DCD
 
was
 reviewed
 with
 the
 assumption
 that
 the
 two
 are
 likely
 overlapping
 with
 similar
 
features
 and
 functional
 outcomes.
 
 Henceforth,
 DD
 and
 DCD
 will
 collectively
 be
 
referred
 to
 as
 DD/DCD,
 except
 when
 distinction
 is
 noted
 in
 primary
 cited
 sources,
 or
 
when
 it
 is
 necessary
 to
 precisely
 specify
 between
 the
 two
 for
 accuracy.
 
 
 
Although
 DD/DCD
 is
 most
 apparent
 in
 childhood
 when
 many
 new
 skills
 are
 
acquired
 and
 motor
 milestones
 are
 tracked,
 an
 increasing
 body
 of
 evidence
 reveals
 
that
 many
 with
 DD/DCD
 continue
 to
 have
 difficulties
 with
 coordination
 and
 have
 
reduced
 participation
 in
 motor
 tasks
 during
 adolescence
 and
 adulthood
 (Cantell
 &
 
Kooistra,
 2002;
 Cantell,
 Smyth,
 &
 Ahonen,
 2003;
 Cousins
 &
 Smyth,
 2003;
 Kirby
 et
 al.,
 
2008;
 Kirby,
 Edwards,
 &
 Sugden,
 2011;
 Kirby,
 Edwards,
 Sugden,
 &
 Rosenblum,
 
2010;
 Missiuna,
 Moll,
 King,
 Stewart,
 &
 Macdonald,
 2008).
 
 In
 a
 longitudinal
 study
 of
 
children
 with
 DCD
 beginning
 when
 the
 children
 were
 5
 years
 old,
 Cantell
 et
 al.
 
(2003)
 found
 that
 a
 subset
 of
 participants
 with
 relatively
 more
 severe
 motor
 

  4
impairments
 compared
 to
 other
 participants
 continued
 to
 have
 motor
 difficulties
 at
 
age
 17.
 
 Cousins
 and
 Smyth
 (2003)
 documented
 poor
 performance
 on
 a
 variety
 of
 
standardized
 motor
 tasks
 in
 19
 adults
 who
 qualified
 for
 a
 diagnosis
 of
 DCD
 as
 adults
 
or
 were
 previously
 diagnosed
 as
 having
 DD
 or
 DCD
 as
 children.
 
 Anecdotal
 
descriptions
 by
 adolescents,
 young
 adults,
 and
 parents
 of
 young
 adults
 with
 
probable
 DD/DCD
 corroborate
 this
 data
 with
 reported
 sustained
 motor
 difficulties
 
and
 lower
 performance
 in
 other
 life
 domains
 related
 to
 their
 motor
 impairments
 
(Kirby
 et
 al.,
 2011;
 Missiuna
 et
 al.,
 2008).
 
 There
 is
 increasingly
 more
 research
 being
 
conducted
 with
 adolescents
 and
 adults
 with
 DD/DCD;
 however,
 only
 children
 have
 
participated
 in
 the
 few
 available
 neuroimaging
 studies
 on
 the
 disorder.
 
 Conversely,
 
the
 majority
 of
 neuroscience
 investigations
 using
 brain
 imaging
 methods
 in
 typically
 
developing
 individuals
 have
 been
 performed
 with
 adult
 or
 young
 adult
 participants.
 
 
There
 is
 somewhat
 limited
 data
 available
 for
 comparing
 the
 results
 of
 any
 
neuroimaging
 study
 in
 children
 with
 DD/DCD
 to
 typically
 developing
 children
 as
 
well
 as
 a
 lack
 of
 comprehensive
 exploration
 of
 the
 neural
 correlates
 of
 DD/DCD
 in
 
adults
 and
 children.
 
 
 
Despite
 a
 number
 of
 recognizable
 impairments
 identified
 in
 this
 population
 
(Van
 Waelvelde,
 De
 Weerdt,
 &
 De
 Cock,
 2005;
 Wilson
 &
 McKenzie,
 1998),
 DD/DCD
 is
 
a
 disorder
 of
 largely
 unknown
 etiology.
 
 Furthermore,
 the
 neural
 correlates
 of
 
DD/DCD
 have
 not
 been
 investigated
 with
 advanced
 imaging
 methods
 to
 the
 extent
 
that
 they
 have
 in
 adult
 apraxia
 (Buxbaum,
 2001;
 Goldenberg,
 2009;
 Haaland,
 
Harrington,
 &
 Knight,
 2000;
 Koski,
 Iacoboni,
 &
 Mazziotta,
 2002;
 Pazzaglia,
 Smania,
 

  5
Corato,
 &
 Aglioti,
 2008)
 and
 other
 developmental
 disorders
 with
 motor
 
impairments
 (Dewey
 et
 al.,
 2007;
 MacNeil
 &
 Mostofsky;
 2012;
 Martin,
 Piek,
 Baynam,
 
Levy,
 &
 Hay,
 2010;
 Sanger
 et
 al.,
 2006),
 such
 as
 cerebral
 palsy
 (Bax,
 Tydeman,
 &
 
Flodmark,
 2006),
 attention-­‐deficit/hyperactivity
 disorder
 (ADHD;
 Lee,
 Chen,
 &
 Tsai,
 
2013;
 Loh,
 Piek,
 &
 Barrett,
 2011;
 Schoemaker,
 Ketelaars,
 Zonneveld,
 Minderaa,
 &
 
Mulder,
 2005),
 and
 autism
 spectrum
 disorder
 (ASD;
 Mostofsky
 et
 al.,
 2009).
 
 
Because
 impairments
 in
 imitation
 are
 a
 hallmark
 feature
 of
 DD,
 it
 has
 been
 proposed
 
that
 a
 neural
 correlate
 of
 the
 disorder
 may
 be
 found
 in
 a
 fronto-­‐parietal
 system,
 
known
 as
 the
 mirror
 neuron
 system,
 which
 is
 thought
 to
 be
 highly
 involved
 in
 
imitation
 in
 humans
 (Iacoboni
 et
 al.,
 1999;
 Iacoboni,
 2005).
 
 
 
The
 putative
 human
 mirror
 neuron
 system
 (MNS),
 located
 in
 the
 inferior
 
frontal
 gyrus
 (IFG),
 adjacent
 ventral
 premotor
 cortex
 (vPMC),
 and
 inferior
 parietal
 
lobule
 (IPL),
 is
 active
 during
 both
 action
 execution
 and
 action
 observation
 
(Rizzolatti
 &
 Craighero,
 2004).
 
 This
 system
 is
 thought
 to
 be
 highly
 involved
 in
 
action
 imitation
 and
 emulation
 (Iacoboni
 et
 al.,
 1999;
 Iacoboni,
 2005).
 
 In
 fact,
 
evidence
 from
 a
 repetitive
 transcranial
 magnetic
 stimulation
 (rTMS)
 study
 indicated
 
that
 disruption
 of
 the
 IFG
 during
 an
 imitation
 task
 significantly
 interfered
 with
 
imitation
 ability
 (Heiser,
 Iacoboni,
 Maeda,
 Marcus,
 &
 Mazziotta,
 2003).
 
 Therefore,
 
hypothetically,
 individuals
 with
 developmental
 motor
 impairments
 may
 be
 limited
 
in
 their
 ability
 to
 imitate,
 learn
 new
 movements,
 imagine
 movements,
 and
 produce
 
goal-­‐directed
 and
 object-­‐oriented
 actions
 because
 they
 do
 not
 accurately
 perceive
 or
 
match
 such
 actions
 with
 neural
 motor
 representations
 the
 way
 individuals
 without
 

  6
coordination
 disorders
 can.
 
 Mechanisms
 recruited
 in
 addition
 to
 mirror
 neuron
 
system
 areas
 may
 be
 important
 for
 understanding
 the
 coding
 of
 visual
 input,
 
imitation
 learning,
 and
 action
 goal
 understanding,
 all
 of
 which
 may
 contribute
 to
 
imitative
 ability.
 
 The
 putative
 human
 MNS
 is
 reviewed
 here
 as
 it
 is
 involved
 in
 
imitation,
 and
 it
 has
 been
 theorized
 that
 its
 dysfunction
 may
 be
 related
 to
 motor
 
impairments,
 specifically
 imitation
 impairments,
 in
 DD/DCD
 (Werner,
 Cermak,
 &
 
Aziz-­‐Zadeh,
 2012).
 
 
 

 
The
 Mirror
 Neuron
 System
Researchers
 have
 argued
 that
 the
 mirror
 neuron
 system
 is
 a
 key
 element
 of
 
human
 imitation
 (Arbib,
 2002;
 Iacoboni
 et
 al.,
 1999;
 Iacoboni,
 2005;
 Rizzolatti,
 
Fogassi,
 &
 Gallese,
 2001;
 Rizzolatti,
 Fadiga,
 Fogassi,
 &
 Gallese,
 2002).
 
 Mirror
 
neurons,
 originally
 discovered
 in
 macaque
 monkeys
 using
 single-­‐cell
 recording
 from
 
surgically
 implanted
 microelectrodes,
 are
 a
 particular
 type
 of
 neuron
 that
 fire
 both
 
when
 a
 monkey
 performs
 an
 action
 as
 well
 as
 when
 the
 monkey
 observes
 another
 
individual
 performing
 a
 similar
 action
 (Di
 Pelligrino,
 Fadiga,
 Fogassi,
 &
 Gallese,
 
1992;
 Gallese,
 Fadiga,
 Fogassi,
 &
 Rizzolatti,
 1996;
 Rizzolatti,
 Fadiga,
 Gallese,
 &
 
Fogassi,
 1996).
 
 In
 other
 words,
 the
 same
 neuron
 has
 both
 motor
 and
 sensory
 
representations.
 
In
 monkeys,
 mirror
 neurons
 have
 been
 found
 in
 F5
 and
 PF
 brain
 regions
 
(Gallese
 et
 al.,
 1996;
 Gallese
 et
 al.,
 2002;
 Rizzolatti
 et
 al.,
 1996).
 
 Based
 on
 gyri
 and
 
sulci
 topography
 and
 evidence
 from
 cytoarchitecture,
 it
 is
 thought
 that
 the
 

  7
homologous
 region
 to
 F5
 in
 humans
 is
 the
 pars
 opercularis
 of
 the
 inferior
 frontal
 
gyrus
 (Petrides
 &
 Pandya,
 1997;
 Rizzolatti
 &
 Matelli,
 2003).
 
 Single-­‐neuron
 
recording
 studies
 are
 typically
 not
 conducted
 in
 humans
 for
 experimental
 purposes.
 
 
Therefore,
 there
 is
 little
 direct
 evidence
 of
 the
 existence
 of
 mirror
 neurons
 at
 the
 




 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
Figure
 1.1
 
 Lateral
 view
 of
 brain
 with
 frontal
 (IFG
 &
 vPMC)
 and
 parietal
 (IPL)
 
mirror
 neuron
 system
 regions
 highlighted.
 
 The
 posterior
 STS
 is
 also
 labeled.
 
 (From
 
Werner,
 Cermak,
 &
 Aziz-­‐Zadeh,
 2012.)
 
 [IFG
 =
 inferior
 frontal
 gyrus;
 vPMC/PMv
 =
 
ventral
 premotor
 cortex;
 IPL
 =
 inferior
 parietal
 lobule;
 STS
 =
 superior
 temporal
 
sulcus]
 
 

  8
cellular
 level
 (Rizzolatti,
 2005;
 Rizzolatti
 &
 Craighero,
 2004)
 with
 the
 exception
 of
 
Mukamel
 et
 al.
 (2010),
 who
 reported
 mirror
 neurons
 in
 humans
 in
 the
 
supplementary
 motor
 area,
 hippocampus,
 parahippocampal
 gyrus,
 and
 entorhinal
 
cortex
 when
 recording
 at
 sites
 in
 the
 medial
 frontal
 and
 temporal
 cortices.
 
 Brain
 
imaging
 and
 neurophysiological
 studies
 have
 provided
 indirect
 evidence
 for
 a
 
putative
 mirror
 neuron
 system
 in
 human
 frontal
 and
 parietal
 brain
 regions.
 
 
Specifically,
 these
 areas
 include
 the
 IFG
 and
 adjacent
 vPMC,
 and
 the
 IPL
 (see
 Figure
 
1.1;
 Rizzolatti
 &
 Craighero,
 2004).
 
 

Properties
 of
 mirror
 neurons
 in
 monkeys
Properties
 of
 mirror
 neurons
 in
 the
 macaque
 brain
 are
 described
 here,
 as
 this
 
data
 provides
 a
 framework
 for
 our
 understanding
 of
 the
 MNS.
 
 To
 elicit
 mirror
 
neuron
 activity
 in
 the
 monkey,
 both
 observed
 and
 executed
 actions
 must
 be
 goal-­‐
directed
 (i.e.,
 hand-­‐object
 interaction
 or
 aiming
 for
 a
 target)
 (di
 Pellegrino
 et
 al.,
 
1992;
 Gallese
 et
 al.,
 1996;
 Rizzolatti
 et
 al.,
 1996;
 Tkach,
 Reimer,
 &
 Hatsopoulos,
 
2007).
 
 This
 implies
 that
 monkey
 mirror
 neurons
 are
 not
 merely
 responsive
 for
 a
 
body
 part
 or
 an
 object
 alone,
 but
 code
 the
 conceptual
 goal
 of
 the
 action.
 
 Second,
 the
 
majority
 of
 mirror
 neurons
 in
 F5
 are
 broadly
 visuo-­‐motor
 congruent;
 they
 respond
 
to
 visually
 similar
 or
 conceptually
 related
 observed
 and
 executed
 actions.
 
 About
 a
 
third
 of
 mirror
 neurons
 are
 strictly
 congruent
 in
 that
 the
 observed
 and
 executed
 
actions
 have
 to
 match
 exactly,
 such
 as
 in
 the
 type
 of
 grasp
 used
 to
 hold
 an
 object
 (di
 
Pellegrino
 et
 al.,
 1992;
 Gallese
 et
 al.,
 1996;
 Rizzolatti
 et
 al.,
 1996).
 
 Third,
 partial
 

  9
action
 sequences
 activate
 mirror
 neurons
 in
 monkeys
 who
 have
 previously
 seen
 the
 
full
 action
 sequence,
 presumably
 because
 the
 animal
 infers
 the
 missing
 end
 
sequence
 or
 goal
 of
 the
 action
 (Umilta
 et
 al.,
 2001).
 
 This
 property
 speaks
 to
 the
 
point
 that
 mirror
 neurons
 are
 involved
 in
 action
 understanding
 through
 an
 internal
 
motor
 representation
 of
 a
 full
 action,
 even
 when
 complete
 visual
 information
 is
 not
 
immediately
 present
 (Umilta
 et
 al.,
 2001).
 
 Finally,
 many
 neurons
 in
 the
 monkey
 
frontal
 mirror
 area
 resonate
 action
 information
 from
 audio
 as
 well
 as
 visual
 
representation
 of
 object-­‐related
 actions
 (Keysers
 et
 al.,
 2003;
 Kohler
 et
 al.,
 2002).
 
 
Together
 these
 findings
 in
 monkeys
 indicate
 that
 mirror
 neurons
 may
 aid
 in
 the
 
integrated
 understanding
 of
 action
 information
 at
 a
 sensorimotor
 level
 rather
 than
 
relying
 on
 conceptual
 interpretation
 through
 a
 semantic
 transformation
 process.
 
 
Although
 a
 number
 of
 distinct
 properties
 indicate
 that
 mirror
 neurons
 in
 
monkeys
 function
 as
 a
 means
 of
 understanding
 the
 complex
 actions
 of
 others,
 there
 
is
 conflicting
 evidence
 regarding
 the
 ability
 of
 monkeys
 to
 imitate
 (Ferrari
 et
 al.,
 
2005;
 Subiaul
 et
 al.,
 2004;
 Visalberghi
 &
 Fragaszy,
 1990,
 2002;
 Voelkl
 &
 Huber,
 
2000;
 Whiten,
 2002;
 Whiten
 &
 Ham,
 1992).
 
 Thus,
 imitation
 capability
 in
 humans
 
supported
 by
 the
 MNS,
 as
 well
 as
 possible
 additional
 neural
 regions,
 probably
 
represents
 an
 evolved
 mechanism
 from
 one
 that
 served
 more
 basic
 action
 
understanding,
 such
 as
 that
 in
 monkeys.
 
 More
 evolved
 neural
 systems
 for
 learning
 
may
 have
 facilitated
 imitation
 ability
 while
 the
 evolution
 of
 tool
 use
 may
 have
 
helped
 select
 for
 imitation
 ability.
 
 


  10
The
 human
 mirror
 neuron
 system
 and
 imitation
In
 recent
 years,
 a
 body
 of
 research
 primarily
 utilizing
 functional
 magnetic
 
resonance
 imaging
 (fMRI)
 has
 provided
 evidence
 that
 the
 human
 MNS
 is
 active
 
during
 action
 observation,
 execution,
 and
 imitation
 tasks
 (Arbib,
 2002;
 Buccino
 et
 
al.,
 2001;
 Gazzola
 &
 Keysers,
 2009;
 Iacoboni
 et
 al.,
 1999;
 Iacoboni,
 2005;
 Jackson,
 
Meltzoff,
 &
 Decety,
 2006;
 Koski,
 Iacoboni,
 Dubeau,
 Woods,
 &
 Mazziotta,
 2003;
 
Rizzolatti
 et
 al.,
 2002).
 
 In
 a
 seminal
 study,
 Iacoboni
 et
 al.
 (1999)
 monitored
 brain
 
function
 in
 human
 frontal
 and
 parietal
 mirror
 regions
 while
 participants
 in
 an
 fMRI
 
scanner
 were
 shown
 finger
 tapping
 actions
 or
 control
 stimuli.
 
 Participants
 
passively
 observed
 the
 actions,
 imitated
 them,
 or
 executed
 a
 finger
 movement
 to
 a
 
given
 cue.
 
 The
 researchers
 predicted
 that
 the
 IFG
 and
 IPL
 would
 follow
 a
 pattern
 of
 
increasing
 signal
 activity
 as
 conditions
 approached
 imitation.
 
 That
 is,
 these
 regions
 
would
 be
 active
 during
 action
 observation,
 more
 for
 action
 execution,
 and
 when
 
observation
 and
 execution
 are
 combined,
 as
 in
 the
 case
 of
 imitation,
 the
 highest
 
signal
 intensity
 would
 be
 observed.
 
 The
 data
 validated
 these
 hypotheses
 (Iacoboni
 
et
 al.,
 1999).
 
 
Research
 using
 similar
 imitation
 tasks
 or
 tasks
 including
 object
 interactions
 
have
 supported
 the
 previous
 findings
 that
 the
 fronto-­‐parietal
 mirror
 network
 is
 
most
 active
 during
 imitation
 when
 compared
 to
 observation
 and
 execution
 (Buccino
 
et
 al.,
 2004;
 Jackson
 et
 al.,
 2006;
 Koski
 et
 al.,
 2002;
 Koski
 et
 al.,
 2003;
 Nishitani
 &
 
Hari,
 2000).
 
 Furthermore,
 a
 re-­‐analysis
 of
 data
 from
 Iacoboni
 et
 al.’s
 (1999)
 study
 
and
 six
 others
 from
 the
 same
 laboratory
 revealed
 additional
 details
 regarding
 

  11
functional
 segregation
 within
 the
 inferior
 frontal
 gyrus
 for
 action
 observation
 and
 
imitation
 (Molnar-­‐Szakacs,
 Iacoboni,
 Koski,
 &
 Mazziotta,
 2005).
 
 This
 re-­‐analysis
 
indicated
 that
 the
 dorsal
 pars
 opercularis
 within
 the
 IFG
 was
 specifically
 active
 
during
 action
 observation
 and
 imitation,
 with
 the
 most
 activation
 during
 imitation
 
(Molnar-­‐Szakacs
 et
 al.,
 2005).
 
 In
 addition,
 disruption
 of
 the
 inferior
 frontal
 gyrus
 in
 
either
 hemisphere
 with
 rTMS
 resulted
 in
 a
 transient
 impairment
 of
 imitation
 
compared
 to
 a
 control
 movement
 task,
 indicating
 that
 this
 region
 is
 essential
 for
 
imitation
 processing
 (Heiser
 et
 al.,
 2003).
Together,
 this
 evidence
 strongly
 indicates
 that
 these
 regions
 have
 a
 
prominent
 role
 in
 typical
 human
 imitation,
 rendering
 the
 fronto-­‐parietal
 mirror
 
network
 a
 likely
 location
 of
 differences
 in
 neural
 activation
 between
 individuals
 
with
 and
 without
 DD/DCD.
 
 In
 particular,
 one
 may
 expect
 decreased
 signal
 intensity
 
to
 correspond
 with
 imitation
 impairments.
 
 Although
 the
 vast
 majority
 of
 the
 MNS
 
and
 imitation
 literature
 includes
 only
 adult
 participants,
 a
 few
 investigations
 have
 
included
 typically
 developing
 children
 and
 have
 reported
 MNS
 functioning
 similar
 to
 
what
 has
 been
 described
 in
 typical
 adults
 (Dapretto
 et
 al.,
 2006;
 Martineau,
 Cochin,
 
Magne,
 &
 Barthelemy,
 2008;
 Nishitani,
 Avikainen,
 &
 Hari,
 2004;
 Oberman
 et
 al.,
 
2005;
 Théoret
 et
 al.,
 2005).
 
 Furthermore,
 children
 with
 ASD—a
 disorder
 
characterized
 by
 both
 motor
 and
 social
 deficits
 (Werner,
 Aziz-­‐Zadeh,
 &
 Cermak,
 
2011)—showed
 less
 activity
 in
 components
 of
 the
 MNS
 when
 imitating
 emotional
 
faces
 in
 an
 fMRI
 study
 conducted
 by
 Dapretto
 and
 colleagues
 (2006),
 despite
 similar
 
behavioral
 performance
 on
 the
 imitation
 task.
 
 Such
 evidence
 supports
 the
 view
 that
 

  12
a
 neural
 mirroring
 mechanism
 is
 present
 from
 childhood
 and
 that
 dysfunction
 in
 the
 
MNS
 may
 contribute
 to
 developmental
 disorders
 of
 imitation,
 motor,
 and
 social
 
skills
 (Iacoboni
 &
 Mazziotta,
 2007;
 Lepage
 &
 Théoret,
 2007).


  Coding
 of
 biologic
 actions
 in
 the
 superior
 temporal
 sulcus

  Although
 not
 considered
 a
 mirror
 area
 because
 it
 is
 not
 active
 during
 action
 
execution,
 the
 superior
 temporal
 sulcus
 (STS;
 see
 Figure
 1.1)
 has
 been
 implicated
 in
 
studies
 assessing
 the
 neural
 mechanisms
 of
 imitation
 (Chaminade,
 Meltzoff,
 &
 
Decety,
 2002
 &
 2005;
 Decety,
 Chaminade,
 Grezes,
 &
 Meltzoff,
 2002;
 Iacoboni,
 1999).
 
 
The
 posterior
 portion
 of
 the
 STS
 is
 thought
 to
 code
 visual
 stimuli
 for
 meaningful
 and
 
goal-­‐directed
 biological
 actions
 (Jellema,
 Baker,
 Wicker,
 &
 Perrett,
 2000;
 Perrett
 et
 
al.,
 1989).
 
 In
 addition,
 the
 STS
 and
 the
 fronto-­‐parietal
 mirror
 circuit
 are
 thought
 to
 
be
 connected
 via
 the
 arcuate
 fasciculus
 and
 local
 connecting
 white
 matter
 fibers
 
(Catani,
 Jones,
 &
 Ffytche,
 2005;
 Frey,
 Campbell,
 Pike,
 &
 Petrides,
 2008;
 Glasser
 &
 
Rilling,
 2008;
 Halwani,
 Loui,
 Ruber,
 &
 Schlaug,
 2011;
 Iacoboni,
 2005;
 Kaplan,
 Naeser,
 
Martin,
 Ho,
 Wang,
 et
 al.,
 2010;
 Makris,
 Kennedy,
 McInerney,
 Sorensen,
 Wang,
 et
 al.,
 
2005l
 Rizzolatti
 et
 al.,
 2001;
 Thiebaut
 de
 Schotten,
 et
 al.,
 2008).
 
 Thus,
 it
 has
 been
 
proposed
 that
 information
 from
 the
 visual
 cortices
 undergoes
 further
 processing
 for
 
the
 visual
 aspects
 of
 observed
 action
 by
 the
 STS
 and
 is
 then
 sent
 to
 the
 parietal
 
cortex,
 which
 codes
 the
 affordances
 of
 the
 action
 and
 its
 kinesthetic
 qualities
 
(Iacoboni,
 2005)
 via
 the
 posterior
 lateral
 segment
 of
 the
 arcuate
 fasciculus
 
terminating
 in
 the
 IPL
 (Catani
 et
 al.,
 2005).
 
 Next,
 it
 is
 relayed
 to
 the
 IFG
 where
 

  13
action
 goal
 coding
 occurs
 (Iacoboni,
 2005)
 via
 the
 anterior
 lateral
 segment
 of
 the
 
arcuate
 fasciculus
 (Catani
 et
 al.,
 2005).
 
 

Nuances
 of
 mirror
 neuron
 system
 activation
The
 MNS
 is
 thought
 to
 be
 bilateral
 (Aziz-­‐Zadeh
 et
 al.,
 2006),
 and
 hemispheric
 
differences
 have
 been
 found
 when
 comparing
 the
 experience
 of
 being
 imitated
 as
 
opposed
 to
 the
 experience
 of
 imitating
 another
 person.
 
 In
 a
 study
 to
 investigate
 
these
 differences
 using
 positron
 emission
 tomography
 (PET),
 Decety
 et
 al.
 (2002)
 
found
 the
 left
 inferior
 parietal
 cortex,
 which
 is
 thought
 to
 be
 involved
 with
 
integrating
 visual
 and
 motor
 information
 for
 sequential
 processing
 of
 goal-­‐directed
 
actions
 (Mutha,
 Sainburg,
 &
 Haaland,
 2011;
 Torres,
 Raymer,
 Rothi,
 Heilman,
 &
 
Poizner,
 2010),
 correlated
 with
 imitating
 others.
 
 The
 right
 inferior
 parietal
 cortex,
 
thought
 to
 be
 involved
 in
 body
 awareness
 (Berlucchi
 &
 Aglioti,
 1997
 &
 2010;
 
Fotopoulou,
 Rudd,
 Holmes,
 &
 Kopelman,
 2009),
 correlated
 with
 being
 imitated.
 
 
Furthermore,
 in
 an
 experiment
 in
 which
 researchers
 applied
 rTMS
 to
 the
 inferior
 
parietal
 lobule,
 participants
 were
 less
 accurate
 on
 a
 self-­‐other
 discrimination
 task
 
when
 a
 virtual
 lesion
 was
 created
 on
 the
 right
 as
 compared
 to
 the
 left
 (Uddin,
 
Molnar-­‐Szakacs,
 Zaidel,
 &
 Iacoboni,
 2006).
 
 These
 results
 point
 to
 a
 lateralization
 of
 
the
 parietal
 mirror
 neuron
 area
 in
 particular
 and
 general
 differences
 between
 
processing
 self-­‐
 and
 other-­‐related
 visual
 information.
 
 In
 addition,
 some
 have
 
suggested
 that
 the
 fronto-­‐parietal
 MNS,
 especially
 in
 the
 right
 hemisphere
 and
 the
 
cortical
 midline
 structures
 (such
 as
 the
 medial
 prefrontal
 cortex,
 anterior
 cingulate
 

  14
cortex,
 and
 precuneus)
 work
 together
 to
 process
 self-­‐other
 distinctions
 (Decety
 &
 
Sommerville,
 2003;
 Uddin,
 Iacoboni,
 Lange,
 &
 Keenan,
 2007;
 Uddin,
 Kaplan,
 Molnar-­‐
Szakacs,
 Zaidel,
 &
 Iacoboni,
 2005).
 
 Coupled
 with
 evidence
 that
 the
 experience
 of
 
being
 imitated
 is
 an
 important
 aspect
 of
 learning
 to
 imitate
 (Nadel,
 2002),
 an
 
underlying
 deficit
 in
 self-­‐other
 distinction
 may
 preclude
 the
 development
 of
 
imitation
 skill.
 
If,
 compared
 to
 typically
 developing
 individuals,
 differences
 in
 inferior
 
parietal
 regions
 exist
 in
 individuals
 with
 DD/DCD
 during
 imitation
 or
 while
 being
 
imitated,
 such
 differences
 could
 have
 implications
 for
 understanding
 the
 neural
 
etiology
 of
 the
 disorder.
 
 Dysfunction
 in
 the
 left
 inferior
 parietal
 cortex
 may
 indicate
 
that
 motor
 or
 imitation
 impairments
 are
 related
 to
 a
 specific
 deficit
 in
 visual-­‐motor
 
integration
 (Mutha,
 Sainburg,
 &
 Haaland,
 2010;
 2011;
 Torres,
 Raymer,
 Rothi,
 
Heilman,
 &
 Poizner,
 2010),
 whereas
 dysfunction
 in
 the
 right
 inferior
 parietal
 cortex
 
may
 indicate
 that
 impairments
 are
 due
 to
 body
 awareness
 and
 difficulty
 
distinguishing
 self
 from
 others
 (Uddin,
 Molnar-­‐Szakacs,
 Zaidel,
 &
 Iacoboni,
 2006).
 
 
Hemispheric
 differences
 in
 the
 MNS,
 particularly
 in
 the
 posterior
 parietal
 cortex,
 
bring
 to
 light
 only
 weakly
 supported
 theories
 about
 cerebral
 laterality
 in
 DD/DCD.
 
 
It
 has
 been
 suggested
 that
 left
 parietal
 lobe
 dysfunction
 may
 underlie
 DD/DCD
 
based
 on
 the
 known
 lesion
 location
 usually
 responsible
 for
 acquired
 apraxia
 
(Morris,
 1997;
 Zwicker,
 Missiuna,
 &
 Boyd
 ,
 2009).
 
 Although
 it
 cannot
 be
 assumed
 
that
 the
 mechanisms
 of
 acquired
 apraxia
 equate
 to
 those
 of
 developmental
 motor
 
impairments
 (in
 which
 there
 is
 no
 notable
 brain
 lesion),
 Zwicker
 and
 colleagues
 

  15
(2010)
 found
 differential
 activation
 in
 the
 left
 IPL
 in
 the
 direction
 of
 higher
 blood-­‐
oxygenation-­‐level
 dependent
 (BOLD)
 signal
 in
 children
 with
 DCD
 compared
 with
 
typically
 developing
 peers
 on
 a
 simple
 motor
 task.
 
 In
 a
 follow-­‐up
 investigation
 
(2011a),
 these
 same
 researchers
 found
 greater
 signal
 in
 the
 right
 IPL
 in
 typically
 
developing
 children
 compared
 with
 peers
 with
 DCD
 during
 a
 motor
 learning
 task.
 
 
More
 evidence
 is
 needed
 to
 elucidate
 the
 particularities
 of
 potential
 laterality
 
differences
 in
 DD/DCD,
 especially
 in
 the
 context
 of
 imitation
 and
 imitation
 learning.
In
 light
 of
 results
 from
 Decety
 et
 al.
 (2002),
 Jackson
 et
 al.
 (2006)
 predicted
 
that
 the
 visual
 perspective
 of
 an
 imitator
 would
 modulate
 neural
 activation
 involved
 
in
 imitation.
 
 Increased
 activation
 in
 the
 IFG
 was
 found
 when
 participants
 imitated
 
simple
 hand
 or
 foot
 actions
 viewed
 from
 the
 first-­‐person
 perspective
 compared
 to
 
the
 third-­‐person
 perspective.
 
 In
 addition,
 areas
 outside
 the
 fronto-­‐parietal
 mirror
 
areas
 were
 found
 when
 first-­‐person
 and
 third-­‐person
 conditions
 were
 contrasted,
 
suggesting
 that
 additional
 brain
 areas,
 such
 as
 the
 frontal
 poles,
 medial
 orbitofrontal
 
cortex,
 and
 left
 pre-­‐
 and
 post-­‐central
 gyri,
 are
 used
 for
 processing
 perspective
 
(Jackson
 et
 al.,
 2006).
 
 This
 implies
 that
 perspective
 moderates
 neural
 activity
 of
 
imitation
 and
 is,
 therefore,
 an
 important
 consideration
 in
 measuring
 imitation
 
impairments
 and
 designing
 experiments
 to
 investigate
 the
 neural
 correlates
 of
 
DD/DCD.
 
 
Drawing
 on
 evidence
 from
 monkey
 studies
 of
 action
 observation
 indicating
 
heightened
 activity
 in
 the
 mirror
 neuron
 system
 for
 goal-­‐directed
 actions
 (di
 
Pellegrino
 et
 al.,
 1992;
 Gallese
 et
 al.,
 1996;
 Rizzolatti
 et
 al.,
 1996)
 and
 behavioral
 

  16
studies
 in
 humans
 indicating
 better
 accuracy
 and
 higher
 speed
 when
 imitating
 an
 
action
 for
 its
 goal
 (Bekkering,
 Wohlschlager,
 &
 Gattis,
 2000;
 Gleissner,
 Meltzoff,
 &
 
Bekkering,
 2000;
 Wohlschlager
 &
 Bekkering,
 2002),
 Koski
 et
 al.
 (2002)
 conducted
 
an
 imitation
 experiment
 using
 fMRI
 to
 test
 whether
 heightened
 activity
 in
 the
 MNS
 
for
 goal
 directed
 actions
 could
 be
 observed
 in
 humans.
 
 Participants
 observed
 and
 
imitated
 fingers
 pointing
 to
 a
 target
 (goal)
 or
 to
 the
 same
 location
 with
 no
 marked
 
target.
 
 Each
 condition
 was
 presented
 with
 the
 ipsilateral
 or
 contralateral
 hand,
 
making
 it
 possible
 for
 participants
 to
 match
 their
 own
 actions
 with
 the
 same
 
movement
 or
 same
 goal
 of
 the
 action.
 
 Data
 indicated
 that
 goal-­‐directed
 actions
 
activated
 the
 IFG
 more
 strongly
 relative
 to
 actions
 without
 a
 goal
 (Koski
 et
 al.,
 
2002).
 
 
In
 another
 study,
 neural
 activation
 in
 the
 mirror
 neuron
 system
 was
 found
 to
 
differ
 in
 strength
 depending
 on
 whether
 a
 research
 participant
 was
 imitating
 means,
 
goal,
 or
 whole
 actions
 (Chaminade
 et
 al.,
 2002).
 
 Interestingly,
 inferior
 frontal,
 
inferior
 parietal,
 and
 superior
 temporal
 regions
 were
 activated
 even
 when
 the
 goal
 
was
 not
 immediately
 apparent
 during
 action
 component
 conditions
 if
 sufficient
 
information
 was
 available
 to
 infer
 the
 goal
 (e.g.,
 gripping
 a
 bottle
 infers
 drinking,
 
touching
 it
 does
 not).
 
 However,
 activation
 was
 greater
 in
 complete
 actions
 with
 
visible
 goals.
 
 A
 similar
 finding
 comes
 from
 a
 study
 by
 Iacoboni
 et
 al.
 (2005)
 in
 which
 
participants
 saw
 video
 clips
 of
 actions
 free
 from
 context,
 contexts
 free
 from
 action,
 
and
 actions
 embedded
 in
 context
 which
 allowed
 attribution
 of
 intention.
 
 Results
 
indicated
 that
 observing
 actions
 in
 a
 particular
 context
 induced
 the
 strongest
 

  17
activation
 in
 the
 inferior
 frontal
 cortex,
 meaning
 that
 the
 mirror
 neuron
 system
 
codes
 the
 intention
 (the
 “why”)
 of
 action,
 not
 just
 the
 contents
 (the
 “how”)
 of
 the
 
action
 (Iacoboni
 et
 al.,
 2005).
 
 
Further
 evidence
 of
 inferior
 frontal
 mirror
 activity
 relative
 to
 the
 presence
 of
 
a
 goal
 has
 been
 provided
 by
 Johnson-­‐Frey
 et
 al.
 (2003)
 and
 Jackson
 et
 al.
 (2006).
 
 
Johnson-­‐Frey
 et
 al.
 had
 participants
 view
 hand-­‐object
 interactions
 under
 three
 
conditions:
 (a)
 grasp
 of
 an
 object
 which
 inferred
 an
 obvious
 intention;
 (b)
 unusual
 
grasp
 of
 an
 object
 in
 which
 intention
 was
 not
 immediately
 inferred;
 and
 (c)
 mere
 
touch
 of
 an
 object
 without
 grasp
 or
 clear
 intention
 (e.g.,
 a
 touch
 with
 one
 finger).
 
 
Their
 results
 indicated
 that
 the
 inferior
 frontal
 regions
 were
 activated
 the
 most
 
when
 participants
 viewed
 hand-­‐object
 interactions
 in
 which
 the
 goal
 was
 apparent,
 
as
 compared
 to
 when
 they
 viewed
 other
 hand-­‐object
 interactions
 (Johnson-­‐Frey
 et
 
al.,
 2003).
 
 
Jackson
 et
 al.
 (2006)
 conducted
 a
 study
 indicating
 that
 significant
 mirror
 
activation
 occurs
 with
 imitation
 relative
 to
 action
 observation,
 especially
 when
 
actions
 are
 intransitive
 (i.e.,
 not
 directed
 toward
 an
 object).
 
 The
 researchers
 did
 not
 
find
 IFG/vPMC
 activation
 when
 participants
 passively
 observed
 intransitive
 actions.
 
 
However,
 active
 imitation
 of
 intransitive
 actions
 produced
 activation
 in
 these
 mirror
 
neuron
 areas
 as
 well
 as
 other
 neural
 regions,
 including
 the
 left
 ventral
 premotor
 
area,
 supplementary
 motor
 area,
 cerebellum,
 and
 primary
 somatosensory
 and
 
motor
 cortices.
 
 

  18
With
 respect
 to
 the
 presence
 of
 a
 goal,
 the
 above
 investigations
 of
 action
 
perception
 and
 imitation
 emphasize
 a
 stronger
 role
 for
 action
 conceptions
 over
 
movement
 kinematics
 for
 representation
 in
 the
 mirror
 neuron
 system.
 
 However,
 
this
 does
 not
 imply
 that
 the
 imitation
 of
 meaningless
 or
 intransitive
 movements
 are
 
not
 represented
 at
 all
 in
 the
 MNS.
 
 The
 relatively
 greater
 activation
 of
 mirror
 neuron
 
regions
 when
 an
 action
 intention
 or
 meaning
 is
 readily
 available
 to
 the
 observer
 
(Decety
 et
 al.,
 1997;
 Rumiati
 et
 al.,
 2005)
 may
 be
 due
 to
 the
 presence
 of
 a
 relatively
 
greater
 number
 of
 goal-­‐specific
 to
 effector-­‐specific
 mirror
 neurons,
 such
 as
 the
 case
 
in
 monkeys
 (di
 Pellegrino
 et
 al.,
 1992;
 Gallese
 et
 al.,
 1996;
 Rizzolatti
 et
 al.,
 1996).
 
 
The
 presence
 of
 both
 types
 of
 neurons
 would
 permit
 activation
 for
 non-­‐meaningful
 
and
 intransitive
 actions,
 such
 as
 those
 used
 in
 the
 pivotal
 experiment
 conducted
 by
 
Iacoboni
 et
 al.
 (1999).
 
 Furthermore,
 Press
 et
 al.
 (2008)
 concluded
 that
 the
 human
 
MNS
 is
 involved
 in
 the
 imitation
 of
 intransitive
 actions
 as
 evidenced
 by
 their
 
findings
 that
 automatic
 imitation,
 thought
 to
 be
 an
 index
 of
 mirror
 system
 
functioning
 in
 humans,
 occurs
 even
 with
 non-­‐object-­‐directed
 actions.
 
 

Imitation
 learning
An
 evident
 benefit
 of
 imitation
 is
 the
 potential
 for
 learning
 novel
 actions
 by
 
copying
 the
 actions
 of
 others.
 
 Indeed,
 humans
 imitate
 more
 than
 any
 other
 animal,
 
and
 much
 of
 how
 humans
 learn
 is
 through
 imitation
 (Prinz
 &
 Meltzoff,
 2002).
 
 To
 
investigate
 the
 neural
 correlates
 of
 imitation
 learning,
 Buccino
 et
 al.
 (2004)
 asked
 
non-­‐musician
 participants
 to
 observe
 guitar
 chords
 played
 by
 a
 guitarist
 and,
 after
 a
 

  19
pause,
 imitate
 each
 chord.
 
 The
 results
 revealed
 the
 IPL,
 posterior
 portion
 of
 the
 IFG,
 
and
 adjacent
 vPMC
 were
 more
 active
 during
 imitation
 compared
 to
 observation
 or
 
non-­‐imitative
 execution.
 
 During
 the
 pause,
 however,
 the
 middle
 frontal
 gyrus,
 
thought
 to
 be
 involved
 in
 the
 spatial
 aspects
 of
 working
 memory,
 and
 other
 motor
 
preparation
 areas
 became
 active
 in
 addition
 to
 the
 MNS.
 
 In
 a
 followup
 study,
 Vogt
 et
 
al.
 (2007)
 found
 that
 the
 MNS
 regions
 were
 more
 active
 during
 imitation
 of
 
unlearned
 actions
 than
 practiced
 actions.
 
 In
 addition,
 they
 found
 that
 the
 
dorsolateral
 prefrontal
 cortex
 (DLPFC)
 was
 also
 active
 during
 learning
 of
 novel
 
hand
 actions
 (Vogt
 et
 al.,
 2007).
 
 Based
 on
 these
 results,
 Buccino
 et
 al.
 and
 Vogt
 et
 al.
 
concluded
 that
 the
 MNS
 plays
 a
 prominent
 role
 in
 learning
 by
 imitation,
 but
 other
 
regions,
 such
 as
 the
 middle
 frontal
 gyrus
 and
 DLPFC,
 may
 be
 needed
 as
 well
 to
 
orchestrate
 the
 selection,
 organization,
 and
 monitoring
 of
 motor
 representations
 
needed
 to
 learn
 and
 imitate
 a
 new
 motor
 program.
 
 
In
 a
 study
 by
 Cross,
 Hamilton,
 and
 Grafton
 (2006),
 expert
 dancers
 learned
 a
 
complex,
 whole-­‐body
 dance
 sequence
 over
 a
 period
 of
 five
 weeks,
 and
 researchers
 
recorded
 their
 brain
 activity
 while
 watching
 the
 rehearsed
 sequences
 and
 control
 
sequences
 (not
 previously
 rehearsed)
 at
 the
 end
 of
 each
 week.
 
 Participants
 were
 
asked
 to
 imagine
 themselves
 performing
 the
 movement
 sequences
 they
 observed
 
and
 rate
 their
 perceived
 ability
 to
 perform
 each.
 Greater
 activation
 was
 found
 in
 the
 
MNS,
 namely
 the
 left
 inferior
 parietal
 lobule
 and
 ventral
 premotor
 area,
 when
 
participants
 observed
 rehearsed
 movement
 sequences
 they
 judged
 they
 could
 
perform
 well,
 compared
 to
 control
 movement
 sequences
 for
 which
 they
 deemed
 

  20
their
 performance
 ability
 would
 be
 poor
 (Cross
 et
 al.,
 2006).
 
 Although
 the
 
participants
 in
 this
 study
 could
 not
 physically
 imitate
 the
 dance
 sequences
 while
 
inside
 the
 fMRI
 scanner,
 the
 use
 of
 imagined
 movement
 is
 commonly
 used
 in
 brain
 
imaging
 experiments
 to
 induce
 internal
 representation
 of
 motor
 plans
 without
 overt
 
movement.
 
 Motor
 imagery
 is
 thought
 to
 be
 functionally
 equivalent
 to
 motor
 
planning
 for
 real
 motor
 actions
 (Jeannerod,
 1994).
 
 
In
 a
 related
 study,
 Cross
 et
 al.
 (2009)
 demonstrated
 that
 neural
 
representations
 of
 movement
 sequences
 could
 be
 acquired
 by
 non-­‐dancer
 
participants
 either
 physically
 rehearsing
 or,
 to
 a
 lesser
 degree,
 passively
 observing
 
actions.
 
 The
 experiment
 yielded
 activity
 in
 the
 premotor
 and
 inferior
 parietal
 
regions
 after
 physical
 or
 observational
 training,
 with
 the
 dorsolateral
 prefrontal
 
cortex
 additionally
 active
 for
 both
 types
 of
 rehearsal
 and
 the
 cerebellum
 involved
 
during
 observation.
 
 These
 results,
 together
 with
 those
 of
 Buccino
 et
 al.
 (2004)
 and
 
Cross
 et
 al.
 (2006),
 convey
 a
 consistent
 pattern
 of
 MNS
 activity
 when
 participants
 
learned
 and
 imitated,
 or
 mentally
 simulated,
 new
 movements.
 
 However,
 additional
 
brain
 regions
 related
 to
 a
 broad
 range
 of
 sensorimotor
 tasks
 appear
 to
 be
 necessary
 
supplements
 to
 the
 core
 imitation
 circuit
 when
 learning
 new
 actions.
 
 Because
 
DD/DCD
 entails
 impairment
 in
 learning
 new
 motor
 programs,
 dysfunction
 in
 these
 
additional
 structures
 (i.e.,
 prefrontal
 cortex,
 middle
 frontal
 cortex,
 anterior
 medial
 
cortex,
 supplementary
 motor
 area,
 and
 superior
 parietal
 lobule)
 could
 accompany
 
MNS
 dysfunction
 during
 imitation
 learning.
 
 


  21
Imitation,
 empathy,
 and
 the
 mirror
 neuron
 system
The
 shared
 neural
 representation
 for
 action
 and
 perception
 that
 is
 thought
 to
 
underlie
 imitation
 and
 action
 understanding,
 the
 MNS,
 is
 also
 thought
 to
 be
 involved
 
in
 empathy
 (Gallese,
 2001;
 Gallese,
 Keyers,
 &
 Rizzolatti,
 2004;
 Iacoboni,
 2005
 &
 
2009).
 
 Convincing
 evidence
 for
 this
 hypothesis
 comes
 from
 experiments
 showing
 
that
 self-­‐reported
 trait
 empathy
 and
 perspective-­‐taking
 ability
 (usually
 measured
 
with
 a
 widely-­‐used
 empathy
 scale,
 the
 Interpersonal
 Reactivity
 Index;
 Davis,
 1983)
 
correlates
 with
 activity
 in
 the
 MNS
 (Aziz-­‐Zadeh
 et
 al.,
 2010;
 Carr,
 Iacoboni,
 Dubeau,
 
Mazziotta,
 &
 Lenzi,
 2003;
 Gazzola,
 Aziz-­‐Zadeh,
 &
 Keysers,
 2006;
 Kaplan
 &
 Iacoboni,
 
2006;
 Lamm,
 Batson,
 &
 Decety,
 2007;
 Pfeifer,
 Iacoboni,
 Mazziotta,
 &
 Dapretto,
 2008;
 
Schulte-­‐Ruther
 et
 al.,
 2007).
 
 In
 addition,
 in
 conditions
 in
 which
 empathy
 is
 known
 
to
 be
 impaired,
 such
 as
 ASD,
 decreased
 activity
 in
 MNS
 regions
 has
 been
 found
 to
 
correlate
 with
 social
 symptom
 severity
 (Dapretto
 et
 al.,
 2006).
 
 Interestingly,
 
individuals
 with
 ASD
 have
 also
 been
 found
 to
 have
 impairments
 in
 imitation
 
(Dowell,
 Mahone,
 &
 Mostofsky,
 2009;
 MacNeil
 &
 Mostofsky,
 2012;
 Mostofsky
 et
 al.,
 
2006;
 Rogers,
 Hepburn,
 Stackhouse,
 &
 Wehner,
 2003;
 Smith
 &
 Bryson,
 1994;
 
Steinman
 et
 al.,
 2010;
 Werner,
 Aziz-­‐Zadeh,
 &
 Cermak,
 2011;
 Williams,
 Whiten,
 &
 
Singh,
 2004;
 Williams
 et
 al.,
 2006).
Some
 evidence
 points
 to
 higher
 rates
 of
 poorer
 psychosocial
 adjustment
 and
 
decreased
 social
 skills
 and
 empathy
 in
 children
 and
 adults
 with
 DD/DCD
 compared
 
to
 their
 peers
 without
 motor
 coordination
 problems
 (Cantell
 et
 al.,
 2003;
 Chen
 &
 
Cohn,
 2003;
 Chen
 et
 al
 ,
 2009;
 Cummins
 et
 al.,
 2005;
 Dewey,
 Kaplan,
 Crawford,
 &
 

  22
Wilson,
 2002;
 Kaplan,
 Crawford,
 Cantell,
 Kooistra,
 &
 Dewey,
 2006;
 Skinner
 &
 Piek,
 
2001;
 Visser,
 2003).
 
 If
 social
 skills
 or
 empathy
 impairments
 exist
 in
 DD/DCD,
 these
 
may
 be
 modulated
 by
 MNS
 dysfunction.

 
Existing
 evidence
 of
 brain-­based
 differences
 in
 developmental
 dyspraxia
 
To
 date,
 no
 fMRI
 studies
 have
 been
 conducted
 which
 examined
 imitation
 and
 
mirror
 neuron
 system
 functioning
 in
 children
 or
 adults
 with
 developmental
 
dyspraxia,
 DCD,
 clumsiness,
 or
 other
 similarly
 labeled
 developmental
 motor
 
coordination
 disorder.
 
 However,
 a
 limited
 number
 of
 brain
 imaging
 studies
 have
 
broadly
 investigated
 group-­‐level
 differences
 in
 brain
 activation
 on
 motor
 tasks
 
between
 individuals
 with
 DCD
 and
 typically
 developing
 individuals
 (Kashiwagi,
 
Iwaki,
 Narumi,
 Tamai,
 &
 Suzuki,
 2009;
 Querne
 et
 al.,
 2008;
 Zwicker
 et
 al.,
 2010;
 
2011)
 and
 are
 fairly
 encouraging
 that
 a
 mirror
 system
 hypothesis
 may
 be
 
supported.
 
 
 
Kashiwagi
 et
 al.
 (2009)
 examined
 direct
 perceptual-­‐motor
 mechanisms
 of
 
DCD
 via
 a
 study
 of
 brain
 activation
 during
 a
 visuomotor
 tracking
 task
 in
 which
 
participants
 followed
 an
 on-­‐screen
 moving
 target
 with
 a
 joystick.
 
 The
 authors
 
report
 less
 posterior
 parietal
 activation
 in
 the
 DCD
 group;
 however,
 these
 results
 
appear
 to
 be
 undermined
 by
 a
 skewed
 results
 distribution
 as
 a
 consequence
 of
 one
 
extreme
 outlier
 in
 the
 DCD
 group.
 
Querne
 et
 al.
 (2008)
 examined
 attention,
 a
 common
 corollary
 of
 
developmental
 coordination
 disorder,
 by
 examining
 the
 attentional
 brain
 network
 

  23
in
 children
 with
 DCD
 and
 a
 control
 group
 using
 a
 go/no-­‐go
 task
 in
 which
 
participants
 responded
 when
 consecutive
 letters
 were
 presented
 (go)
 with
 the
 
exception
 of
 “X”
 (no
 go).
 
 Using
 structural
 equation
 modeling
 to
 determine
 effective
 
connectivity,
 the
 authors
 concluded
 that
 middle
 frontal
 and
 anterior
 cingulate
 
cortex
 to
 inferior
 parietal
 cortex
 connectivity
 was
 increased
 in
 children
 with
 DCD,
 
indicating
 less
 effective
 switching
 between
 go
 and
 no-­‐go
 tasks
 in
 children
 with
 DCD
 
and
 the
 need
 for
 additional
 recruitment
 of
 inhibitory
 brain
 responses
 to
 
compensate.
 
 
 
Of
 more
 potential
 use
 in
 understanding
 the
 neurological
 etiology
 of
 DD/DCD
 
are
 a
 series
 of
 brain
 imaging
 experiments
 conducted
 by
 Zwicker
 and
 colleagues
 
(Zwicker
 et
 al.,
 2010;
 2011;
 2012).
 
 Using
 fMRI
 to
 measure
 whole-­‐brain
 activation
 
patterns
 in
 seven
 children
 with
 DCD
 (aged
 8-­‐12
 years)
 and
 7
 age-­‐matched
 typically
 
developing
 (TD)
 peers,
 Zwicker
 et
 al.
 (2010)
 predicted
 group-­‐wise
 differences
 in
 
cerebellar
 activity
 when
 participants
 performed
 a
 fine
 motor
 task
 adapted
 from
 the
 
Movement
 Assessment
 Battery
 for
 Children
 2
 (M-­‐ABC
 2;
 Henderson
 &
 Sugden,
 
2007)
 consisting
 of
 trail
 tracing
 using
 a
 joystick.
 
 Although
 these
 researchers
 did
 not
 
find
 any
 significant
 difference
 between
 groups
 on
 task
 performance
 in
 the
 scanner,
 
whole
 brain
 exploratory
 analysis
 revealed
 diffuse
 between-­‐groups
 differences
 in
 a
 
number
 of
 brain
 regions.
 
 Significant
 differences
 were
 observed
 in
 the
 left
 IPL
 and
 
right
 supramarginal
 gyrus
 (DCD
 >
 TD)
 and
 left
 IFG
 and
 left
 precuneus
 (TD
 >
 DCD).
 
 
In
 addition,
 a
 small
 cluster
 of
 activity
 was
 found
 in
 the
 right
 cerebellar
 lobule
 VI
 that
 
was
 significantly
 greater
 in
 the
 DCD
 than
 TD
 group.
 
 The
 authors
 interpreted
 these
 

  24
results
 in
 light
 of
 a
 theory
 that
 children
 with
 DCD
 may
 rely
 on
 visuospatial
 feedback
 
in
 lieu
 of
 somatosensory
 feedback
 to
 guide
 their
 movements.
 
 Because
 the
 
experimental
 task
 did
 not
 include
 imitation,
 action
 observation,
 or
 even
 the
 
presence
 of
 another
 person,
 no
 conclusions
 can
 be
 drawn
 that
 these
 differences
 
relate
 to
 a
 mirroring
 mechanism.
 
 In
 fact,
 the
 authors’
 conclusion
 that
 the
 DCD
 group
 
utilizes
 more
 of
 a
 visuospatial
 mechanism
 during
 a
 motor
 task
 than
 the
 typically
 
developing
 group
 is
 incongruent
 with
 the
 MNS
 hypothesis
 (Werner,
 Cermak,
 &
 Aziz-­‐
Zadeh,
 2012).
 
 However,
 the
 results
 are
 noteworthy
 because
 they
 include
 key
 MNS
 
regions
 and
 may
 be
 indicative
 of
 different
 functioning
 in
 these
 regions.
 
 
 
In
 a
 follow-­‐up
 study
 with
 the
 same
 participants
 as
 their
 previous
 
investigation,
 Zwicker
 et
 al.
 (2011)
 broadly
 hypothesized
 that
 the
 cerebellum,
 
prefrontal
 cortex,
 and
 posterior
 parietal
 cortex
 would
 differ
 between
 DCD
 and
 TD
 
groups
 on
 a
 retention
 test
 following
 practice
 of
 a
 fine
 motor
 task.
 
 Presumably,
 their
 
predictions
 were
 derived
 from
 a
 broad
 array
 of
 hypotheses
 implying
 large-­‐scale
 
motor
 and
 motor-­‐related
 regional
 differences
 in
 DCD
 (Zwicker
 et
 al.,
 2009).
 
 The
 
same
 trail
 tracing
 task
 used
 in
 their
 previous
 study
 was
 employed,
 and
 brain
 activity
 
was
 measured
 at
 baseline
 and
 after
 three
 days
 of
 practice
 outside
 the
 scanner.
 
 In
 
this
 study,
 between
 group
 differences
 from
 the
 initial
 learning
 task
 to
 retention
 
were
 found
 in
 the
 bilateral
 IPL
 and
 other
 regions
 (DCD
 >
 TD).
 
 As
 in
 the
 previous
 
study
 conducted
 by
 Zwicker
 and
 colleagues,
 the
 procedures
 of
 this
 investigation
 do
 
not
 provide
 grounds
 for
 making
 any
 assumptions
 about
 a
 mirroring
 mechanism,
 but
 

  25
still
 support
 the
 potential
 for
 broad
 functional
 differences
 in
 the
 primary
 mirror
 
neuron
 system
 regions
 when
 comparing
 individuals
 with
 DD/DCD
 and
 TD.
 

 
White
 Matter
 Structural
 Connections
 within
 the
 MNS
The
 use
 of
 diffusion
 tensor
 imaging
 (DTI)
 in
 recent
 years
 has
 improved
 white
 matter
 
imaging
 techniques,
 allowing
 for
 the
 quantifiable
 measurement
 of
 white
 matter
 and
 
fiber
 path
 orientation
 even
 in
 the
 absence,
 or
 prior
 to
 the
 development
 of
 
myelination
 (Mukherjee
 &
 McKinstry,
 2006).
 
 One
 interesting
 finding
 revealed
 by
 
DTI
 is
 the
 existence
 of
 two
 local
 tracts,
 previously
 not
 identified
 with
 brain
 imaging,
 
that
 commonly
 track
 together
 with
 the
 arcuate
 fasciculus.
 
 These
 appear
 to
 course
 
from
 the
 STS
 to
 the
 IPL
 and
 from
 the
 IPL
 to
 the
 IFG
 (see
 Figure
 1.2;
 Catani
 et
 al.,
 
2005).
 
 In
 addition,
 evidence
 from
 research
 combining
 DTI
 and
 fMRI
 demonstrates
 
functional
 connectivity
 between
 bilateral
 superior
 parietal
 areas
 and
 the
 
contralateral
 inferior
 frontal
 areas
 via
 the
 posterior
 corpus
 callosum
 (Baird
 et
 al.,
 
2005).
 
 Given
 these
 strong
 links
 between
 the
 frontal
 and
 parietal
 nodes
 of
 the
 mirror
 
neuron
 system
 and
 superior
 temporal
 region,
 it
 is
 reasonable
 to
 expect
 that
 any
 
decreased
 functional
 activity
 in
 the
 MNS
 regions
 (as
 has
 been
 hypothesized
 in
 DD)
 
would
 likely
 be
 accompanied
 by
 abnormal
 white
 matter
 structure
 in
 the
 arcuate
 
fasciculus.
 
 

  In
 the
 only
 known
 investigation
 of
 white
 matter
 structure
 comparing
 
children
 with
 DD/DCD
 and
 typically
 developing
 children,
 Zwicker
 et
 al.
 (2012)
 
piloted
 a
 DTI
 study
 in
 order
 to
 ascertain
 if
 functional
 brain
 activity
 differences
 in

  26

Figure
 1.2.
 
 Tractography
 reconstruction
 of
 the
 arcuate
 fasciculus.
 
 IFG
 (Broca’s
 
area)
 and
 IPL
 (Wernicke’s
 territory)
 are
 connected
 through
 direct
 and
 indirect
 
pathways
 in
 the
 average
 brain.
 
 The
 direct
 pathway
 (long
 segment
 shown
 in
 red)
 
runs
 medially
 and
 corresponds
 to
 classical
 descriptions
 of
 the
 arcuate
 fasciculus.
 
 
The
 indirect
 pathway
 runs
 laterally
 and
 medially
 and
 is
 composed
 of
 an
 anterior
 
segment
 (green)
 connecting
 the
 IFG
 and
 IPL
 and
 a
 posterior
 segment
 (yellow)
 
connecting
 IPL
 and
 STS.
 
 (From
 Catani,
 Jones,
 &
 Ffytche,
 2005.)
 
 [IFG
 =
 inferior
 
frontal
 gyrus;
 IPL
 =
 inferior
 parietal
 lobule;
 STS
 =
 superior
 temporal
 sulcus]

 

 
children
 with
 DCD
 (as
 found
 in
 their
 previous
 work)
 is
 accompanied
 by
 differences
 
in
 white
 matter
 motor
 pathway
 integrity.
 
 These
 researchers
 did
 not
 propose
 any
 
hypotheses
 specific
 to
 MNS
 regions
 and
 instead
 focused
 on
 primary
 motor
 pathways
 
(corticospinal
 and
 corticobulbar
 tracts).
 
 No
 significant
 differences
 in
 fractional
 

  27
anisotropy
 values
 were
 found
 in
 any
 region,
 but
 children
 with
 DCD
 had
 significantly
 
lower
 apparent
 diffusion
 coefficient
 values
 in
 the
 corticospinal
 tract
 when
 compared
 
to
 TD
 children.
 
 In
 addition,
 the
 children’s
 scores
 on
 the
 M-­‐ABC
 2
 moderately
 
correlated
 with
 the
 apparent
 diffusion
 coefficient
 of
 the
 corticospinal
 tract.
 
 This
 
study
 provides
 support
 for
 the
 hypothesis
 that
 structural
 white
 matter
 differences
 
may
 be
 related
 to
 DCD;
 however,
 no
 conclusions
 can
 be
 drawn
 regarding
 tracts
 
connecting
 the
 fronto-­‐parietal
 network
 as
 this
 was
 not
 specifically
 investigated.
 
 
Furthermore,
 a
 small
 sample
 size
 (n
 =
 12)
 limits
 generalizability
 of
 the
 results.
 
 

  Despite
 a
 lack
 of
 gross
 structural
 pathology
 on
 neuroimaging
 scans,
 white
 
matter
 abnormalities
 have
 been
 found
 to
 correlate
 with
 a
 number
 of
 neurological
 
conditions,
 including
 developmental
 disorders
 related
 to
 or
 co-­‐occurring
 with
 DCD,
 
such
 as
 ADHD
 (Ashtari
 et
 al.,
 2005;
 Silk
 et
 al.,
 2009),
 preterm
 birth
 and
 low
 birth
 
weight
 (Counsell
 et
 al.,
 2006;
 Counsell
 et
 al.,
 2008;
 Dudink
 et
 al.,
 2007;
 Nagy
 et
 al.,
 
2009;
 Skranes
 et
 al.,
 2007;
 Yung
 et
 al.,
 2007),
 and
 ASD
 (Alexander
 et
 al.,
 2007;
 
Barnea-­‐Goraly
 et
 al.,
 2004;
 Sundaram
 et
 al.,
 2008).
 
 The
 majority
 of
 this
 literature
 
concerns
 children
 with
 a
 few
 researchers
 reporting
 continued
 differences
 in
 
adolescence
 (Nagy
 et
 al.,
 2009;
 Skranes
 et
 al.,
 2007).
 
 Although
 the
 results
 of
 such
 
investigations
 indicate
 diffuse
 abnormalities
 with
 sometimes
 conflicting
 results
 
among
 studies,
 in
 general
 the
 following
 results
 have
 been
 found:
 (a)
 fractional
 
anisotropy
 (FA)
 differences
 in
 internal
 capsule,
 tracts
 extending
 from
 the
 premotor
 
area,
 cerebral
 peduncles,
 and
 striatum,
 parieto-­‐occipital
 tracts,
 and
 white
 matter
 
underlying
 the
 inferior
 frontal
 and
 inferior
 parietal
 cortices
 in
 individuals
 with
 

  28
ADHD
 (Ashtari
 et
 al.,
 2005;
 Silk
 et
 al.,
 2009);
 (b)
 FA
 differences
 in
 corpus
 callosum,
 
internal
 capsule,
 uncinate
 fasciculus,
 and
 superior
 and
 inferior
 longitudinal
 fasciculi
 
correlated
 with
 motor
 performance
 in
 individuals
 with
 pre-­‐term
 birth
 or
 low
 birth
 
weight
 (Counsell
 et
 al.,
 2006;
 Counsell
 et
 al.,
 2008;
 Dudink
 et
 al.,
 2007;
 Nagy
 et
 al.,
 
2009;
 Skranes
 et
 al.,
 2007;
 Yung
 et
 al.,
 2007);
 and
 (c)
 abnormalities
 in
 short-­‐range
 
frontal
 lobe
 association
 fibers
 and
 corpus
 callosum
 correlated
 with
 motor
 
performance
 in
 ASD
 (Alexander
 et
 al.,
 2007;
 Barnea-­‐Goraly
 et
 al.,
 2004;
 Sundaram
 et
 
al.,
 2008).
 
 In
 children
 with
 sensory
 processing
 disorders
 (SPD)—a
 disorder
 
frequently
 associated
 with
 DD/DCD,
 ASD,
 and
 ADHD—increased
 FA
 coupled
 with
 
decreased
 mean
 diffusivity
 (MD)
 and
 radial
 diffusivity
 (RD)
 has
 been
 found
 in
 the
 
superior
 longitudinal
 fasciculus,
 a
 pathway
 linking
 anterior
 and
 posterior
 regions
 of
 
the
 brain
 to
 one
 another
 (Owen
 et
 al.,
 2013).
 
 In
 addition,
 disordered
 functional
 
connectivity
 has
 been
 found
 in
 those
 with
 ASD
 between
 the
 primary
 visual
 cortex
 
and
 inferior
 frontal
 cortex,
 correlating
 with
 poorer
 visuomotor
 performance
 
(Villalobos
 et
 al.,
 2005),
 and
 between
 frontal
 and
 parietal
 regions
 (Just
 et
 al.,
 2007).
 
 
Collectively,
 this
 evidence
 suggests
 that
 dysmyelination,
 contributing
 to
 abnormal
 
motor
 development,
 may
 underlie
 developmental
 disorders
 with
 an
 associated
 
motor
 component.

  Considering
 the
 evidence
 that
 white
 matter
 is
 abnormal
 in
 developmental
 
disabilities
 related
 to
 DD/DCD,
 it
 is
 likely
 that
 white
 matter
 differences
 exist
 in
 
individuals
 with
 DD/DCD
 with
 some
 evidence
 supporting
 this
 (Zwicker
 et
 al.,
 2012).
 
 
As
 it
 has
 been
 hypothesized
 that
 functional
 differences
 in
 the
 fronto-­‐parietal
 MNS
 

  29
underlie
 imitation
 impairments
 in
 DD/DCD,
 it
 is
 reasonable
 to
 suspect
 that
 white
 
matter
 abnormalities
 connecting
 these
 regions
 would
 co-­‐occur
 in
 this
 population.
 

Cortical
 Thickness
 in
 MNS
 Regions
The
 radial
 unit
 hypothesis
 postulates
 that
 the
 population
 of
 neurons
 forming
 
the
 neocortex
 are
 generated
 from
 progenitor
 cells
 lining
 the
 embryonic
 cerebral
 
ventricle,
 which
 then
 migrate
 via
 glial
 scaffolding
 to
 the
 cortex
 during
 middle
 
gestation
 in
 primates
 (Rakic,
 1988;
 2000).
 
 At
 the
 level
 of
 the
 germinal
 epithelium,
 
these
 cells
 are
 already
 arranged
 in
 columns
 representing
 their
 prospective
 
cytoarchitechtonic
 areas
 (Kornack
 &
 Rakic,
 1995;
 Mountcastle,
 1997;
 Rakic,
 1988).
 
 
Regulatory
 genes
 that
 control
 cell
 division
 and
 apoptosis
 in
 the
 ventricular
 zone
 are
 
thought
 to
 determine
 interspecies
 and
 interindividual
 variations
 in
 the
 number
 of
 
columns
 and
 number
 of
 cells
 within
 a
 column
 which
 migrate
 to
 the
 cortex
 (Rakic,
 
2000).
 
 The
 number
 of
 cells
 within
 columns
 (or
 radial
 units)
 determines
 cortical
 
thickness,
 and
 this
 amount
 is
 thought
 to
 be
 similar
 between
 individuals
 in
 a
 species
 
(Rakic,
 2000).
 
 Measurements
 from
 postmortem
 investigations
 confirm
 fairly
 
consistent
 cortical
 thickness
 among
 humans,
 averaging
 at
 approximately
 2.5
 mm
 for
 
the
 entire
 cortical
 surface,
 with
 relatively
 higher
 measurements
 on
 the
 lateral
 
compared
 to
 the
 medial
 surfaces
 (von
 Economo,
 1929).
 
 Using
 T1-­‐weighted
 MRI
 
images
 to
 generate
 3-­‐dimensional
 surface
 reconstruction,
 it
 is
 now
 possible
 to
 
measure
 cortical
 thickness
 in
 vivo
 (Fischl
 &
 Dale,
 2000).
 
 Furthermore,
 cortical
 
thickness
 measurements
 gained
 from
 neuroimaging
 have
 demonstrated
 excellent
 

  30
agreement
 with
 published
 values
 from
 postmortem
 data
 of
 regional
 cortical
 
thickness
 (Fischl
 &
 Dale,
 2000).
 
Although
 increasing
 evidence
 in
 recent
 years
 points
 to
 the
 possibility
 of
 
neurogenesis
 and
 cell
 migration
 in
 adult
 primates
 (Gould,
 Reeves,
 Graziano,
 &
 Gross,
 
1999),
 a
 process
 likely
 to
 affect
 cortical
 thickness,
 this
 claim
 is
 still
 largely
 disputed
 
(Rakic,
 2002).
 
 Thus,
 interindividual
 differences
 in
 cortical
 thickness
 are
 more
 
frequently
 attributed
 to
 innate
 genetic
 (Narr,
 Woods,
 Thompson,
 Szeszko,
 Robinson,
 
et
 al.,
 2007,
 Panizzon,
 et
 al.,
 2009;
 Pontious,
 Kowalczyk,
 Englund,
 &
 Hevner,
 2007)
 
or
 environmental
 factors
 in
 utero,
 such
 as
 fetal
 alcohol
 exposure
 (Sowell,
 Mattson,
 
Kan,
 Thompson,
 Riley,
 &
 Toga,
 2008)
 or
 prenatal
 stress
 (Fleming,
 Anderson,
 &
 
Rhees,
 1986).
 
 With
 typical
 development,
 longitudinal
 mapping
 of
 cortical
 thickness
 
in
 children
 between
 5
 and
 11
 years
 of
 age
 reveals
 a
 pattern
 of
 gray
 matter
 thinning
 
in
 right
 frontal
 and
 bilateral
 parieto-­‐occipital
 regions
 coupled
 with
 thickening
 in
 left
 
Broca’s
 area
 and
 bilateral
 posterior
 perisylvian
 regions
 (Sowell,
 Thompson,
 
Leonard,
 Welcome,
 Kan,
 &
 Toga,
 2004).
 
 In
 healthy
 adults,
 regional
 cortical
 
thickness,
 especially
 in
 prefrontal
 and
 posterior
 temporal
 areas,
 has
 been
 found
 to
 
correlate
 with
 intelligence,
 and
 this
 relationship
 is
 moderated
 by
 sex
 and
 age
 (Narr,
 
et
 al.,
 2007).
 
 
 
Deviations
 from
 the
 typical
 pattern
 of
 develop
 of
 cortical
 thickness
 are
 
thought
 to
 exist
 in
 individuals
 with
 developmental
 disorders
 related
 to
 DD/DCD
 
such
 as
 ASD
 and
 ADHD.
 
 Evidence
 of
 increased
 whole-­‐brain
 (Hardan,
 Muddasani,
 
Vemulapalli,
 Keshavan,
 &
 Minshew,
 2006)
 and
 regional
 cortical
 thickness
 in
 IFG,
 IPL,
 

  31
and
 STS
 (Hyde,
 Samson,
 Evans,
 &
 Mottron,
 2010)
 has
 been
 found
 in
 ASD.
 
 
Conversely,
 Hadjikhani
 et
 al.
 (2006)
 found
 decreased
 cortical
 thickness,
 correlating
 
with
 social
 and
 communication
 symptom
 severity
 (the
 investigators
 did
 not
 
measure
 motor
 or
 imitation
 skills),
 in
 MNS
 regions
 in
 high-­‐functioning
 adults
 with
 
ASD.
 
 Studies
 in
 children
 with
 ADHD
 show
 decreases
 in
 global
 and
 regional
 thickness
 
measurements
 in
 prefrontal
 and
 precentral
 areas
 (Shaw,
 Lerch,
 Greenstein,
 Sharp,
 
Clasen,
 et
 al.,
 2006)
 and
 delayed
 maturation
 of
 peak
 thickness,
 especially
 in
 
prefrontal
 areas
 (Shaw,
 Eckstrand,
 Sharp,
 Blumenthal,
 Lerch,
 et
 al.,
 2007).
 
 At
 least
 
one
 investigation
 (Wolosin,
 Richardson,
 Hennessey,
 Denckla,
 &
 Mostofsky,
 2009)
 
found
 no
 significant
 differences
 in
 cortical
 thickness
 in
 children
 with
 ADHD,
 
although
 ADHD
 was
 found
 to
 be
 associated
 with
 reduced
 cortical
 folding,
 surface
 
area,
 and
 gray
 matter
 volume.
 
 Incidentally,
 preterm
 birth
 alone
 is
 associated
 with
 
decreased
 cortical
 surface
 area
 and
 total
 gray
 matter
 volume,
 but
 no
 change
 in
 
cortical
 thickness
 (Kapellou,
 Counsell,
 Kennea,
 Dyet,
 Saeed,
 et
 al.,
 2006;
 
Martinussen,
 Fischl,
 Larsson,
 Skranes,
 Kulseng,
 et
 al.,
 2005),
 a
 finding
 that
 may
 be
 
attributed
 to
 the
 completion
 of
 neurogenesis
 in
 the
 ventricular
 zone
 prior
 to
 viable
 
birth
 (Kapellou
 et
 al.,
 2006).
 
 However,
 there
 is
 somewhat
 conflicting
 evidence
 
regarding
 cortical
 thickness
 differences
 in
 this
 population
 (Nagy,
 Lagercrantz,
 &
 
Hutton,
 2011).
 
 Given
 the
 similar
 presentation
 of
 motor
 symptoms
 among
 ASD,
 
ADHD,
 and
 DD/DCD,
 as
 well
 as
 evidence
 that
 cortical
 thickness
 differences
 exist
 in
 
motor-­‐related
 brain
 regions
 in
 these
 disorders,
 including
 MNS
 regions,
 it
 is
 
reasonable
 to
 expect
 underlying
 differences
 in
 cortical
 thickness
 in
 MNS
 regions
 in
 

  32
DD/DCD.
 
 The
 directionality
 of
 any
 potential
 differences,
 however,
 is
 difficult
 to
 
predict.
 

Theoretical
 Models
Although
 it
 has
 not
 been
 hypothesized
 before
 that
 dysfunction
 in
 the
 mirror
 
neuron
 system
 regions
 underlies
 imitation
 impairments
 in
 DD/DCD,
 other
 theories
 
of
 neural
 mechanisms
 of
 the
 disorder,
 and
 of
 imitation
 and
 praxis
 generally,
 have
 
been
 put
 forward.
 
 These
 theories
 are
 fairly
 consistent
 with
 the
 MNS
 hypothesis
 and
 
what
 is
 known
 about
 white
 matter
 tracts
 connecting
 these
 regions
 but
 have
 some
 
theoretical
 limitations.
 
 They
 are
 briefly
 reviewed
 here.
 
First,
 Rothi,
 Ochipa,
 and
 Heilman
 (1997)
 have
 proposed
 a
 model
 of
 nonlexical
 
(i.e.,
 novel
 and/or
 meaningless)
 gesture
 imitation.
 
 In
 contrast
 to
 symbolic,
 or
 
lexical,
 gestures
 (those
 that
 can
 be
 named),
 imitation
 of
 nonlexical
 actions
 is
 
specifically
 proposed
 to
 be
 mediated
 by
 “a
 direct
 route
 between
 visual
 systems
 and
 
motor
 systems”
 (p.
 39).
 
 Although
 basic
 in
 concept,
 this
 model
 parallels
 the
 idea
 that
 
the
 shared
 representation
 of
 action
 and
 perception
 may
 exist
 through
 direct
 
connections,
 such
 as
 white
 matter
 tracts
 like
 the
 arcuate
 fasciculus
 (Catani
 et
 al.
 
2005).
 
Next,
 Ayres’
 sensory
 integration
 theory
 was
 developed
 to
 explain
 difficulties
 
in
 motor
 learning
 thought
 to
 be
 a
 result
 of
 deficits
 in
 interpreting
 somatosensation
 
(Ayres,
 1965;
 1972;
 1985/2011;
 Bundy
 &
 Murray,
 2002).
 
 This
 theory
 was
 
formulated
 prior
 to
 the
 invention
 of
 fMRI
 and
 other
 technologies
 now
 available
 for
 

  33
studying
 in
 vivo
 brain
 function.
 
 Nonetheless,
 based
 on
 a
 review
 of
 available
 
neuroscience
 literature
 at
 the
 time,
 Ayres
 posited
 that
 primarily
 left
 cerebral
 
dysfunction
 may
 be
 responsible
 for
 developmental
 dyspraxia
 based
 on
 the
 role
 of
 
that
 hemisphere
 in
 causing
 lesion-­‐based
 apraxia
 (Ayres,
 1985/2011).
 
 Specifically,
 
she
 outlined
 a
 3-­‐step
 process
 for
 motor
 acts.
 
 First,
 ideation,
 or
 cognitive
 
conceptualization,
 occurs
 broadly
 in
 the
 left
 hemisphere
 (Ayres,
 1985/2011).
 
 This
 
is
 followed
 by
 motor
 planning,
 or
 praxis,
 which
 is
 supported
 by
 parietal
 regions
 
such
 as
 supramarginal
 gyrus,
 the
 secondary
 somatosensory
 area
 (SII),
 premotor
 
area,
 connections
 between
 parietal
 and
 frontal
 regions,
 and
 the
 parietal-­‐occipital-­‐
temporal
 junction
 (Ayres,
 1985/2011).
 
 Finally,
 motor
 execution
 is
 carried
 out
 via
 
the
 pyramidal
 (for
 unilateral,
 skilled,
 and
 gestural
 movements)
 and
 non-­‐pyramidal
 
(for
 midline
 and
 postural
 movements)
 tracts
 (Ayres,
 1985/2011).
 
 Ayres’
 outline
 of
 
the
 neural
 circuitry
 of
 motor
 acts
 is
 broad,
 but
 similar,
 to
 the
 regions
 of
 the
 MNS.
 
Ayres’
 conception
 of
 how
 motor
 acts
 are
 conceptualized,
 planned,
 and
 
executed
 by
 the
 brain
 is
 similar
 to
 the
 sensory-­‐motor
 (or
 stimulus-­‐response)
 
translation
 model
 of
 action
 and
 imitation
 (Iacoboni,
 2009;
 Proctor
 &
 Reeve,
 1990)
 
and
 shares
 a
 challenge
 of
 that
 paradigm—it
 does
 not
 account
 for
 how
 exactly
 
sensory
 input
 from
 the
 external
 environment
 is
 transformed
 into
 a
 matching
 motor
 
output
 by
 the
 imitator
 (Brass
 &
 Heyes,
 2005),
 nor
 does
 it
 account
 for
 automatic
 
imitation
 (Chartrand
 &
 Bargh,
 1999).
 
 The
 MNS
 theory
 of
 imitation
 (or
 ideomotor
 
framework),
 however,
 assumes
 that
 shared
 representation
 of
 action
 and
 perception
 
allows
 for
 imitation
 without
 the
 need
 for
 translation
 (Brass
 &
 Heyes,
 2005;
 Iacoboni,
 

  34
2009).
 
 In
 addition,
 this
 representation
 is
 thought
 to
 be
 formed
 through
 experience-­‐
based
 learning
 from
 birth
 (Heyes,
 2010),
 a
 notion
 Ayres
 hypothesized
 as
 well
 
(Ayres,
 1972
 &
 1985/2011),
 and
 has
 been
 forwarded
 as
 the
 basis
 for
 sensory
 
integration
 treatment
 by
 occupational
 therapists
 (Bundy,
 Lane,
 &
 Murray,
 2002;
 
Roley,
 Blanche,
 Schaaf,
 2001).
 
 At
 the
 cellular,
 there
 is
 evidence
 of
 the
 necessity
 of
 
early
 sensory
 input
 for
 the
 development
 of
 multisensory
 integration
 (Wallace,
 
Perrault,
 Hairston,
 &
 Stein,
 2004).
 
Another
 proposed
 theory
 of
 neural
 dysfunction
 in
 DD/DCD
 is
 that
 of
 
impaired
 internal
 representation
 of
 movement
 resulting
 from
 a
 deficit
 in
 processing
 
the
 efference
 copy
 of
 motor
 commands
 (Maruff,
 Wilson,
 Trebilcock,
 &
 Currie,
 1999).
 
 
‘Efference
 copy’
 refers
 to
 a
 copy
 of
 the
 motor
 command
 signal
 that
 is
 sent
 to
 the
 
posterior
 parietal
 cortex
 from
 the
 primary
 motor
 cortex
 as
 a
 prediction
 of
 the
 
sensory
 consequences
 of
 an
 action
 to
 be
 compared
 to
 actual
 sensations
 of
 the
 action
 
arriving
 upstream
 via
 the
 spinal
 cord
 (Jeannerod,
 1997).
 
 The
 existence
 of
 an
 
efference
 copy
 accounts
 for
 the
 existence
 of
 motor
 imagery
 in
 situations
 where
 
actual
 movement
 is
 suppressed,
 and
 this
 idea
 is
 supported
 by
 the
 demonstration
 
that
 imagined
 movements
 maintain
 the
 same
 speed-­‐for-­‐accuracy
 trade-­‐off
 (Fitts’
 
law)
 of
 real
 movements
 (Decety,
 1996).
 
 In
 addition,
 the
 MNS
 regions
 are
 thought
 to
 
facilitate
 motor
 imagery
 (Binkofski
 et
 al.,
 2000;
 Buccino,
 Solodkin,
 &
 Small,
 2006;
 
Gerardin
 et
 al.,
 2000;
 Rizzolatti,
 Fogassi,
 &
 Gallese,
 2002).
 
 Following
 parietal
 cortex
 
damage,
 imagined
 movements
 often
 do
 not
 conform
 to
 the
 principle
 of
 Fitts’
 law,
 
indicating
 an
 impairment
 of
 the
 mental
 representation
 of
 movement
 (Sirigu
 et
 al.,
 

  35
1995;
 1996).
 
 Evidence
 in
 support
 of
 impaired
 internal
 movement
 representation
 in
 
DD/DCD
 comes
 from
 studies
 that
 have
 found
 that
 these
 children
 are
 not
 able
 to
 
accurately
 time
 imagined
 movement
 sequences
 according
 to
 Fitts’
 law
 as
 with
 real
 
movements
 (Lewis,
 Vance,
 Maruff,
 Wilson,
 &
 Cairney,
 2008;
 Maruff
 et
 al.,
 1999;
 
Williams;
 Omizzolo,
 Galea,
 &
 Vance,
 2013;
 Wilson,
 Maruff,
 Ives,
 &
 Currie,
 2001)
 and
 
were
 less
 accurate
 in
 using
 mental
 imagery
 in
 mental
 rotation
 tasks
 (Williams,
 
Thomas,
 Maruff,
 Butson,
 &
 Wilson,
 2006;
 Williams
 et
 al.,
 2013;
 Wilson
 et
 al.,
 2004).
 
 
Evidence
 that
 motor
 imagery—a
 skill
 thought
 to
 be
 supported
 by
 the
 MNS
 and
 
functionally
 similar
 to
 actual
 motor
 planning
 (Jeannerod,
 1994;
 Wilson,
 Thomas,
 &
 
Maruff,
 2002)—is
 impaired
 in
 DD/DCD
 (Williams,
 Thomas,
 Maruff,
 &
 Wilson,
 2008;
 
Wilson
 et
 al.,
 2004)
 is
 congruent
 with
 the
 dysfunctional
 MNS
 hypothesis
 of
 
developmental
 dyspraxia
 (Werner,
 Cermak,
 &
 Aziz-­‐Zadeh,
 2012).
 

 
In
 the
 following
 chapters,
 I
 will
 focus
 on
 a
 model
 of
 developmental
 dyspraxia
 
that
 centers
 on
 hypothesized
 dysfunction
 in
 the
 fronto-­‐parietal
 mirror
 neuron
 
system.
 
 Comparing
 DD
 to
 TD
 individuals,
 both
 structural
 and
 functional
 
neuroimaging
 studies
 to
 test
 this
 model
 are
 described
 and
 discussed
 in
 terms
 of
 
differences
 in
 this
 neural
 network
 that
 may
 underlie
 DD.
 
 Finally,
 the
 research
 is
 
summarized
 and
 implications
 for
 the
 results
 and
 future
 directions
 are
 suggested.
 

 

  36
CHAPTER
 TWO:
 
Functional
 Brain
 Differences
 in
 the
 Mirror
 Neuron
 System
 During
 Imitation
 
and
 Motor
 Planning
 in
 Young
 Adults
 with
 Developmental
 Dyspraxia
 

 
Abstract
 
Individuals
 with
 developmental
 dyspraxia
 exhibit
 impairments
 in
 imitation,
 
motor
 learning,
 and
 motor
 planning.
 
 The
 human
 mirror
 neuron
 system
 (MNS)
 is
 
thought
 to
 support
 imitation
 and
 has
 been
 shown
 to
 function
 differently
 in
 
individuals
 with
 developmental
 disorders
 in
 which
 a
 motor
 impairment
 exists,
 such
 
as
 autism
 spectrum
 disorder.
 
 In
 the
 current
 fMRI
 study,
 we
 sought
 to
 determine
 if
 
shared
 representations
 of
 observation
 and
 execution
 differ
 between
 young
 adults
 
with
 developmental
 dyspraxia
 and
 a
 group
 of
 their
 typically
 developing
 peers
 and
 
how
 activity
 in
 the
 MNS
 regions
 differs
 during
 motor
 planning
 and
 imitation.
 
 
Participants
 observed,
 executed,
 and
 imitated
 novel,
 meaningless,
 bimanual
 
gestures,
 and
 fMRI
 data
 was
 collected
 during
 a
 prolonged
 motor
 planning
 phase
 and
 
during
 the
 response
 phase
 of
 each
 condition.
 
 We
 found
 areas
 of
 shared
 observation-­‐
execution
 representation
 in
 bilateral
 ventral
 premotor
 cortex
 (vPMC)
 and
 right
 pars
 
triangularis
 in
 the
 typically
 developing
 group
 compared
 with
 the
 developmental
 
dyspraxia
 group.
 
 Imitation
 minus
 motor
 execution
 yielded
 greater
 activity
 in
 left
 
inferior
 parietal
 lobule
 (IPL)
 and
 right
 vPMC/inferior
 frontal
 gyrus
 in
 the
 typically
 
developing
 group
 compared
 to
 the
 developmental
 dyspraxia
 group;
 whereas
 motor
 
planning
 resulted
 in
 bilateral
 increased
 activity
 in
 vPMC/IFG
 and
 left
 IPL
 for
 the
 

  37
typically
 developing
 group.
 
 An
 exploration
 of
 individual
 imitation,
 execution,
 and
 
observation
 conditions
 at
 the
 whole
 brain
 level
 revealed
 no
 differences
 during
 
execution
 but
 several
 areas
 of
 between
 group
 differences
 during
 imitation
 and
 
observation.
 
 These
 results
 indicate
 that
 a
 deficit
 in
 the
 observation-­‐execution
 
matching
 system
 may
 underlie
 impaired
 imitation
 and
 motor
 planning
 in
 
individuals
 with
 developmental
 dyspraxia.
 
 Results
 are
 discussed
 in
 light
 of
 
potential
 underlying
 dysfunction,
 such
 as
 differences
 in
 the
 cognitive
 aspects
 of
 
motor
 planning,
 visual
 perception
 of
 human
 bodies,
 or
 error
 monitoring.
 
 This
 
knowledge
 could
 potentially
 inform
 the
 development
 of
 intervention
 strategies,
 
such
 as
 treatments
 aimed
 at
 training
 sensorimotor
 integration,
 but
 more
 research
 is
 
needed.
 
 
 

 

  38
Introduction
 
Individuals
 with
 developmental
 dyspraxia
 (DD)
 show
 impairments
 in
 
imitation,
 motor
 planning,
 and
 learning
 new
 motor
 skills,
 although
 they
 do
 not
 have
 
primary
 social
 or
 communication
 impairments
 (Ayres,
 1989/2004;
 O’Brien
 et
 al.,
 
2002;
 Reeves
 &
 Cermak,
 2002).
 
 These
 motor
 skills
 difficulties
 are
 thought
 to
 affect
 
5-­‐15%
 of
 people
 (Cermak,
 Gubbay,
 &
 Larkin,
 2002;
 Dewey,
 2002;
 Gibbs,
 Appleton,
 &
 
Appleton,
 2007),
 are
 not
 known
 to
 have
 obvious
 structural
 brain
 abnormalities,
 and
 
have
 documented
 negative
 consequences
 carrying
 over
 to
 daily
 living
 tasks,
 
educational
 performance,
 and
 activity
 participation
 (Cermak
 et
 al.,
 2002;
 Gheysen,
 
Van
 Waelvelde,
 &
 Fias,
 2011;
 Reeves
 &
 Cermak,
 2002;
 Chen
 et
 al.,
 2009;
 Kirby,
 
Sugden,
 Beveridge,
 &
 Edwards,
 2008).
 
 Although
 developmental
 in
 nature,
 motor
 
skill
 performance
 typically
 remains
 poor
 into
 adolescence
 and
 adulthood
 (Cantell
 &
 
Kooistra,
 2002;
 Cantell,
 Smyth,
 &
 Ahonen,
 2003;
 Cousins
 &
 Smyth,
 2003;
 Kirby,
 
Edwards,
 &
 Sugden,
 2011;
 Kirby,
 Edwards,
 Sugden,
 &
 Rosenblum,
 2010;
 Kirby,
 
Sugden,
 Beveridge,
 &
 Edwards,
 2008;
 Missiuna,
 Moll,
 King,
 Stewart,
 &
 MacDonald,
 
2008).
 
 Because
 imitation
 is
 thought
 to
 play
 a
 role
 in
 motor
 and
 social
 learning
 
(Meltzoff
 &
 Decety,
 2003;
 Piaget,
 1962),
 individuals
 with
 DD
 who
 have
 imitation
 
impairments
 may
 have
 more
 difficulty
 acquiring
 new
 skills.
 
 
 
Matching
 an
 observed
 action
 with
 the
 motor
 representation
 of
 that
 action
 is
 
thought
 to
 serve
 as
 a
 neural
 precursor
 mechanism
 of
 human
 imitation,
 and
 this
 has
 
consistently
 been
 shown
 to
 occur
 in
 a
 network
 of
 frontal
 and
 parietal
 regions
 
commonly
 called
 the
 mirror
 neuron
 system
 (MNS;
 Buccino
 et
 al.,
 2004;
 Iacoboni
 et
 

  39
al.,
 1999;
 Koski
 et
 al.,
 2003;
 Rizzolatti
 &
 Craighero,
 2004).
 
 In
 particular,
 activity
 in
 
the
 inferior
 frontal
 gyrus
 (IFG)
 has
 been
 shown
 to
 be
 essential
 to
 imitative
 ability
 
(Heiser
 et
 al.,
 2003).
 
 Because
 imitation
 is
 impaired
 in
 DD
 (Ayres
 1989/2004;
 
Wilson,
 2005),
 we
 hypothesize
 that,
 relative
 to
 a
 typically
 developing
 (TD)
 group,
 
activity
 elicited
 by
 imitation
 compared
 to
 non-­‐imitative
 execution
 (referred
 to
 from
 
here
 on
 simply
 as
 “execution”)
 might
 be
 decreased
 in
 those
 with
 DD
 in
 this
 frontal-­‐
parietal
 network
 (Werner
 et
 al.,
 2012).
 
 Specifically,
 we
 expect
 this
 IFG/pars
 
opercularis
 and
 the
 adjacent
 ventral
 premotor
 cortex
 (vPMC)
 and
 in
 the
 inferior
 
parietal
 lobule
 (IPL).
 
 In
 addition,
 the
 posterior
 portion
 of
 the
 superior
 temporal
 
sulcus
 (pSTS)
 has
 been
 consistently
 implicated
 in
 imitation
 and
 action
 
understanding
 (Buccino
 et
 al.,
 2001;
 Iacoboni
 et
 al.,
 2001),
 likely
 due
 to
 its
 role
 in
 
biological
 motion
 processing
 (Grossman
 &
 Blake,
 2002;
 Calvo-­‐Merino
 et
 al.,
 2005;
 
2006).
 
 Activity
 in
 this
 region
 may
 also
 be
 compromised
 in
 DD.
 
Previous
 research
 has
 revealed
 differences
 in
 MNS
 activity
 in
 developmental
 
disorders
 which
 are
 sometimes
 co-­‐morbid
 with
 DD,
 such
 as
 autism
 spectrum
 
disorders
 (ASD;
 Dapretto
 et
 al.,
 2006);
 however,
 there
 is
 no
 prior
 existing
 
investigation
 of
 the
 MNS
 as
 it
 relates
 to
 DD.
 
 Furthermore,
 motor
 imitation,
 but
 not
 
necessarily
 social
 functioning,
 is
 impaired
 in
 DD
 whereas
 both
 are
 impaired
 in
 ASD
 
(Reeves
 &
 Cermak,
 2002).
 
 In
 light
 of
 evidence
 for
 a
 putative
 mirror
 neuron
 system
 
in
 humans—a
 network
 of
 shared
 neural
 representation
 for
 observation
 and
 
execution
 of
 actions—we
 would
 expect
 that
 shared
 representation
 in
 DD
 would
 be
 
less
 robust
 compared
 to
 TD
 individuals
 (Werner
 et
 al.,
 2012).
 
 
 

  40
In
 addition
 to
 imitation
 impairments,
 developmental
 dyspraxia
 is
 often
 
described
 as
 a
 disorder
 of
 motor
 planning
 (Ayres,
 1989/2004;
 Dewey,
 1995;
 O’Brien
 
et
 al.,
 2002;
 Gibbs
 et
 al.,
 2007;
 Lalanne,
 Falissard,
 Golse,
 &
 Vaivre-­‐Douret,
 2012;
 
Reeves
 &
 Cermak,
 2002;
 Sinani,
 Sugden,
 Hill,
 2011;
 Vaivre-­‐Douret
 et
 al.,
 2011).
 
 
Behavioral
 investigations
 have
 revealed
 that
 individuals
 with
 dyspraxia
 and
 
developmental
 coordination
 disorder
 (DCD;
 a
 syndrome
 of
 impaired
 motor
 skill
 that
 
may
 include
 dyspraxia)
 complete
 motor
 imagery
 tasks
 with
 less
 accuracy
 than
 TD
 
individuals
 (Maruff,
 Wilson,
 Trebilcock,
 &
 Currie,
 1999;
 Wilson,
 Maruff,
 Ives,
 &
 
Currie,
 2001;
 Wilson
 et
 al.,
 2004),
 but
 there
 is
 currently
 little
 insight
 on
 the
 neural
 
correlates
 of
 motor
 planning
 in
 DD.
 
 In
 two
 related
 functional
 magnetic
 resonance
 
imaging
 (fMRI)
 studies
 conducted
 by
 Zwicker
 and
 colleagues
 (2010;
 2011),
 children
 
with
 DCD
 exhibited
 numerous,
 diffuse
 cortical
 differences
 compared
 to
 a
 control
 
group
 during
 a
 simple
 motor
 task
 (trail
 tracing
 with
 a
 joystick)
 and
 after
 skilled
 
motor
 practice
 that
 required
 planning
 and
 online
 error
 monitoring.
 
 Although
 their
 
results
 included
 between-­‐group
 differences
 in
 MNS
 regions
 (e.g.,
 in
 bilateral
 IPL
 and
 
left
 IFG),
 neither
 study
 was
 designed
 to
 investigate
 the
 MNS
 and
 their
 results
 could
 
reflect
 general
 differences
 in
 sensory
 and
 motor
 processes.
 
 The
 investigators
 
concluded
 that
 their
 results
 could
 reflect
 between
 groups
 differences
 broadly
 
related
 to
 cognitive
 processing.
 
 
 
To
 directly
 examine
 potential
 differences
 in
 brain
 function
 in
 a
 DD
 group
 
compared
 to
 a
 TD
 group,
 we
 designed
 a
 protocol
 to
 isolate
 motor
 planning
 and
 
imitation.
 
 Because
 we
 expect
 stronger
 activity
 in
 the
 TD
 group
 compared
 to
 the
 DD
 

  41
group
 during
 imitation,
 and
 because
 motor
 planning
 precedes
 imitation,
 we
 expect
 
that
 motor
 planning
 will
 show
 a
 similar
 pattern
 to
 that
 of
 imitation.
 
 It
 is
 our
 
hypothesis
 that
 individuals
 with
 DD
 will
 display
 decreased
 levels
 of
 activity
 in
 MNS
 
regions
 during
 a
 motor
 planning
 phase
 prior
 to
 imitation.
 
 We
 further
 predict
 that
 
they
 will
 show
 less
 activity
 than
 the
 TD
 group
 in
 MNS
 regions
 during
 imitation
 as
 
compared
 to
 executing
 a
 non-­‐imitative
 control
 action.
 
It
 is
 unlikely
 that
 DD
 is
 the
 result
 of
 only
 one
 specific
 neural
 mechanism,
 but
 
probably
 encompasses
 systemic
 differences
 in
 the
 functioning
 of
 numerous
 sensory
 
and
 motor
 brain
 areas.
 
 Given
 that
 there
 have
 been
 very
 few
 fMRI
 investigations
 
which
 have
 explored
 DD
 in
 any
 comprehensive
 manner,
 we
 also
 ran
 more
 
exploratory
 whole
 brain
 whole
 brain
 analysis
 to
 examine
 potential
 differences
 
between
 groups.
 
 We
 predicted
 differences
 in
 core
 regions
 related
 to
 imitation
 
processing
 and
 praxis
 [IFG,
 PMC,
 posterior
 parietal
 cortex
 (PPC),
 supplemental
 
motor
 area
 (SMA);
 Heiser
 et
 al,
 2003;
 Iacoboni
 et
 al.,
 1999;
 Krainik
 et
 al.,
 2001;
 
Wheaton,
 Shibasaki,
 &
 Hallett,
 2005;
 Wheaton,
 Yakota,
 &
 Hallett,
 2005].
 
 
In
 summary,
 the
 aims
 of
 the
 current
 fMRI
 study
 were:
 (a)
 to
 determine
 if
 
individuals
 with
 developmental
 dyspraxia
 exhibit
 differences
 in
 mirror-­‐like
 activity,
 
or
 observation-­‐execution
 matching;
 (b)
 to
 understand
 the
 contributions
 of
 regions
 
commonly
 considered
 part
 of
 the
 mirror
 neuron
 system
 to
 imitation
 and
 motor
 
planning
 between
 DD
 and
 TD
 groups;
 and
 (c)
 to
 characterize
 whole
 brain
 neural
 
correlates
 of
 imitation,
 execution,
 and
 observation
 in
 DD
 compared
 to
 TD
 groups.
 

 

  42
Methods
 
Participants
 
Inclusion
 criteria
 for
 all
 participants
 were
 the
 following:
 18-­‐30
 years
 of
 age,
 
right-­‐handed
 as
 assessed
 by
 a
 Modified
 Edinburgh
 Handedness
 Inventory
 (Oldfield,
 
1971),
 safe
 to
 undergo
 MRI,
 normal
 or
 corrected-­‐to-­‐normal
 vision,
 and
 no
 
neurological
 or
 psychiatric
 history
 (except
 DD
 for
 participants
 in
 the
 DD
 group).
 
 In
 
addition,
 all
 potential
 participants
 were
 screened
 for
 autism
 spectrum
 disorder
 
symptoms
 according
 to
 the
 Ritvo
 Autism
 Asperger
 Diagnostic
 Scale-­‐Revised
 (Ritvo
 
et
 al.,
 2011)
 using
 that
 measure’s
 published
 cutoff
 scores
 to
 determine
 if
 ASD
 
symptoms
 were
 likely.
 
 Participants
 were
 excluded
 from
 the
 study
 if
 they
 were
 
suspected
 to
 have
 ASD
 as
 this
 would
 confound
 the
 data
 given
 previous
 findings
 that
 
indicate
 MNS
 differences
 in
 ASD
 (Dapretto
 et
 al.,
 2006).
 
 For
 the
 DD
 group,
 
additional
 inclusion
 criteria
 were:
 (a)
 a
 stated
 history
 and
 current
 difficulty
 with
 
motor
 coordination,
 imitation,
 and/or
 learning
 new
 motor
 skills
 in
 an
 initial
 
screening
 interview;
 (b)
 a
 combined
 score
 within
 the
 probable
 DCD
 range
 on
 the
 
Adult
 DCD/Dyspraxia
 Checklist
 (ADC;
 Kirby,
 Edwards,
 Sugden,
 &
 Rosenblum,
 2010;
 
Kirby
 &
 Rosenblum,
 2011)
 and
 modified
 DCD-­‐Q’07
 (re-­‐worded
 to
 be
 appropriate
 for
 
adults;
 Wilson,
 Kaplan,
 Crawford,
 &
 Roberts,
 2007);
 (c)
 a
 score
 below
 15
th

 percentile
 
for
 age
 and
 gender
 on
 the
 Bruininks-­‐Oseretsky
 Test
 of
 Motor
 Proficiency
 Second
 
Edition
 (BOT-­‐2)
 Short
 Form
 (Bruininks
 &
 Bruininks,
 2005);
 and
 (d)
 raw
 score
 below
 
28
 on
 the
 Sensory
 Integration
 and
 Praxis
 Tests
 (SIPT)
 Postural
 Praxis
 test
 (Ayres,
 
1989/2004).
 
 Because
 the
 SIPT
 Postural
 Praxis
 test
 has
 been
 standardized
 only
 in
 

  43
children,
 we
 collected
 data
 on
 100
 young
 adults
 meeting
 the
 same
 age
 and
 
handedness
 criteria
 as
 our
 study
 participants
 and
 determined
 a
 cutoff
 score
 of
 2
 
standard
 deviations
 below
 the
 mean
 (see
 Appendix
 D).
 

  Written
 informed
 consent
 was
 obtained
 from
 all
 participants
 before
 
inclusion
 in
 the
 study.
 
 Recruitment
 procedures
 (see
 Appendix
 B)
 and
 study
 
protocol
 were
 approved
 by
 the
 Institutional
 Review
 Board
 at
 the
 University
 of
 
Southern
 California
 prior
 to
 recruitment
 and
 data
 collection.
 
 All
 procedures
 were
 
conducted
 with
 regard
 to
 ethical
 standards
 for
 human
 subjects
 research
 in
 
accordance
 with
 the
 1964
 Declaration
 of
 Helsinki.
 
A
 total
 of
 30
 young
 adults
 (range:
 18-­‐28
 years
 old)
 were
 recruited
 in
 two
 age-­‐
 
and
 gender-­‐matched
 groups
 of
 15
 each
 (DD
 and
 TD).
 
 All
 participants
 completed
 the
 
questionnaires,
 motor
 and
 imitation
 testing,
 and
 tasks
 inside
 the
 scanner.
 
 One
 
participant
 in
 the
 DD
 group
 and
 one
 participant
 in
 the
 TD
 group
 were
 excluded
 from
 
analysis
 due
 to
 excessive
 head
 motion
 artifact
 of
 >
 3
 mm
 translational
 motion
 
detected
 during
 the
 motion
 correction
 pre-­‐processing
 step,
 with
 a
 resulting
 total
 of
 
28
 participants
 (14
 in
 each
 group)
 included
 in
 analysis.
 
 Participant
 characteristics
 
are
 listed
 in
 Table
 2.1.
 
 
 

 
Design
 
Task
 Design
 and
 Conditions.
 The
 visual
 stimuli
 consisted
 of
 2-­‐s
 movie
 clips
 of
 
meaningless,
 bilateral
 hand
 gestures
 and
 still
 control
 images
 of
 the
 same
 actor
 with
 

 

  44
TABLE
 2.1.
 
 Participant
 demographics
 

 

 
Typically
 
developing
 
N
 =
 14
 
Developmental
 
dyspraxia
 
N
 =
 14
  p
 
Age
  22.3
 (3.6)
  21.8
 (2.7)
  .679
 
Gender
  8
 male,
 6
 female
  8
 male,
 6
 female
  -­‐
 
Questionnaire
 composite
  84.3
 (15.2)
  100.4
 (15.7)
  <
 .01
 
BOT-­‐2
 Short
 Form
 (%ile)
  45.81
  11.42
  <
 .001
 
SIPT
 Postural
 Praxis
  30.9
 (3.4)
  25.8
 (1.6)
  <
 .01
 
Note.
 
 Questionnaires
 included
 in
 composite
 were
 the
 ADC,
 items
 adapted
 from
 the
 DCDQ’07,
 and
 
additional
 similar
 items
 generated
 for
 this
 investigation.
 
 A
 higher
 composite
 questionnaire
 score
 
indicates
 greater
 perceived
 impairment
 in
 motor
 skill
 or
 coordination
 (possible
 range:
 0-­‐160).
 
 BOT-­‐
2
 Short
 Form
 percentile
 ranks
 were
 derived
 from
 published
 normative
 standards
 for
 gender
 and
 age.
 
 
SIPT
 Postural
 Praxis
 group
 are
 reported,
 with
 higher
 score
 indicating
 greater
 imitation
 skill
 (possible
 
range:
 0-­‐38).
 

 

 

 
hands
 resting.
 
 Movie
 clips
 were
 repeated
 within
 events
 to
 allow
 for
 jittered
 
duration
 events.
 
 Three
 experimental
 conditions
 were
 used:
 imitation,
 execution,
 
and
 observation.
 
 Four
 trials
 of
 each
 condition
 were
 presented
 per
 run,
 with
 four
 
runs
 total.
 
 Each
 trial
 was
 preceded
 by
 a
 color-­‐coded
 cue
 and
 corresponding
 colored
 
frames
 were
 used
 around
 videos
 to
 indicate
 the
 trial
 condition.
 
 All
 conditions
 were
 
presented
 as
 part
 of
 a
 nested
 event-­‐related
 design
 such
 that
 stimuli
 were
 initially
 
presented,
 followed
 by
 a
 delay
 period
 to
 allow
 for
 separate
 analysis
 of
 motor
 
planning,
 and
 finally
 by
 a
 response
 period
 during
 which
 videos
 or
 still
 photos
 were
 
shown
 a
 second
 time
 while
 participants
 either
 imitated,
 executed,
 or
 observed
 (see
 
Figure
 2.1
 for
 schematic
 of
 stimuli
 presentation).
 
 Although
 the
 instructed
 delay
 
representing
 the
 motor
 planning
 phase
 is
 unnaturally
 prolonged
 in
 the
 

  45
experimental
 setting,
 this
 type
 of
 task
 has
 been
 used
 in
 previous
 research
 with
 
evidence
 supporting
 the
 validity
 of
 the
 task
 (Bohlhalter
 et
 al.,
 2009;
 Buccino
 et
 al.,
 
2004;
 Georgopoulos,
 Crutcher,
 &
 Schwartz,
 1989;
 Godschalk,
 Lemon,
 Kuypers,
 &
 van
 
der
 Steen,
 1985;
 Menz
 et
 al.
 2009;
 Weinrich
 &
 Wise,
 1982)
 and
 evidence
 indicating
 
that
 motor
 planning
 may
 occur
 up
 to
 3
 seconds
 prior
 to
 self-­‐paced
 praxis
 
movements
 (Wheaton,
 Shibasaki,
 &
 Hallett,
 2005;
 Wheaton,
 Yakota,
 &
 Hallett,
 
2005).
 
 
 

 


Figure
 2.1.
 
 For
 all
 conditions,
 participants
 viewed
 a
 series
 of
 5
 events:
 (a)
 with
 a
 
color-­‐coded
 cue
 to
 indicate
 trial
 type;
 (b)
 video
 or
 still
 image
 of
 an
 actor;
 (c)
 
instructed
 delay
 for
 motor
 planning
 during
 which
 participants
 were
 trained
 to
 
prepare
 for
 the
 appropriate
 response
 following;
 (d)
 response
 period
 to
 perform
 
imitation,
 execution,
 or
 observation;
 and
 (e)
 jittered
 inter-­‐stimulus
 rest
 after
 each
 
trial.
 
 “Catch”
 trials
 (not
 shown)
 were
 identical
 to
 imitation
 trials
 with
 the
 exception
 
of
 a
 colored
 background
 only
 during
 the
 response
 period
 (d).
 

  46
In
 addition
 to
 the
 three
 experimental
 conditions,
 “catch”
 trials,
 in
 which
 only
 
the
 colored
 frame
 were
 shown
 during
 the
 response
 period,
 were
 included
 to
 ensure
 
participants
 were
 actively
 attending
 and
 preparing
 to
 respond
 in
 advance,
 rather
 
than
 imitating
 online.
 
 A
 6-­‐12
 second
 jittered
 rest
 period
 followed
 each
 trial.
 
 
Participants
 were
 trained
 with
 sham
 stimuli
 in
 a
 mock
 scanner
 prior
 to
 actual
 
scanning
 until
 they
 were
 able
 to
 identify
 color-­‐coded
 trial
 type
 cues
 and
 successfully
 
demonstrate
 the
 task.
 
 
 
Stimuli
 Presentation.
 Visual
 stimuli
 were
 presented
 via
 a
 projector
 onto
 a
 
rear-­‐projection
 screen
 located
 at
 the
 head
 of
 the
 scanner
 bore.
 
 Participants
 viewed
 
the
 screen
 through
 a
 mirror
 mounted
 to
 the
 head
 coil.
 
 Because
 portions
 of
 the
 task
 
required
 participants
 to
 move
 their
 upper
 extremities,
 participants
 were
 trained
 to
 
keep
 their
 heads
 still
 throughout
 the
 scan.
 
 Firm
 foam
 cushions
 placed
 around
 the
 
head
 and
 neck
 and
 medical-­‐grade
 tape
 was
 used
 to
 help
 keep
 participants’
 heads
 
still.
 
 A
 large,
 MRI-­‐safe
 mirror
 (24
 in
2
)
 on
 a
 floor-­‐mount
 stand
 was
 positioned
 so
 that
 
participants’
 movements
 could
 be
 monitored
 in
 the
 scanner
 by
 experimenters
 
through
 a
 window
 between
 the
 scanning
 room
 and
 control
 room,
 and
 participants
 
were
 reminded
 between
 scanning
 runs
 to
 keep
 their
 heads
 as
 still
 as
 possible
 during
 
all
 portions
 of
 the
 task.
 

 
Image
 Acquisition
 
Scanning
 was
 conducted
 with
 a
 Siemens
 MAGNETOM
 Trio
 3T
 scanner
 at
 the
 
Dornsife
 Cognitive
 Neuroscience
 Imaging
 Center
 at
 the
 University
 of
 Southern
 

  47
California.
 
 A
 high-­‐resolution
 T1-­‐weighted
 structural
 scan
 was
 acquired
 with
 a
 
magnetization-­‐prepared
 rapid
 gradient
 echo
 (MPRAGE)
 sequence
 (TR
 =
 1950
 ms;
 
TE
 =
 2.26
 ms;
 224
 x
 256
 voxel
 matrix;
 176
 sagittal
 slices;
 1
 mm
3

 voxels).
 
 Two
 
hundred
 seven
 functional
 volumes
 were
 acquired
 with
 a
 T2*-­‐weighted
 echo
 planar
 
imaging
 (EPI)
 sequence
 (TR
 =
 2000
 ms;
 TE
 =
 30
 ms;
 flip
 angle
 =
 90°;
 64
 x
 64
 voxel
 
matrix;
 37
 interleaved
 axial
 slices
 per
 volume;
 3.5
 mm
3

 voxels).
 
 In
 addition,
 a
 T2-­‐
weighted
 structural
 scan
 was
 acquired
 of
 each
 participant
 and
 screened
 for
 
neurological
 disorders
 by
 a
 qualified
 neuroradiologist
 in
 accordance
 with
 the
 local
 
IRB
 guidelines
 and
 scanning
 center’s
 incidental
 findings
 policy.
 

 
Image
 Processing
 
Imaging
 data
 were
 analyzed
 using
 FSL
 (FMRIB’s
 Software
 Library;
 
www.fmrib.ox.ac.uk/fsl; Jenkinson, Beckmann, Behrens, Woolrich, & Smith, 2012).
 
 
The
 following
 pre-­‐processing
 procedures
 were
 applied
 to
 the
 functional
 data:
 
motion
 correction
 using
 MCFLIRT
 (Jenkinson
 et
 al.,
 2002);
 slice-­‐timing
 correction
 
using
 Fourier-­‐space
 time-­‐series
 phase-­‐shifting;
 non-­‐brain
 removal
 using
 BET
 
(Smith,
 2002);
 spatial
 smoothing
 using
 a
 Gaussian
 kernel
 of
 FWHM
 5
 mm;
 grand-­‐
mean
 intensity
 normalization
 of
 the
 entire
 4D
 dataset
 by
 a
 single
 multiplicative
 
factor;
 and
 high-­‐pass
 temporal
 filtering
 with
 a
 cutoff
 of
 100
 s.
 
 Functional
 images
 
were
 aligned
 and
 co-­‐registered
 to
 the
 high-­‐resolution
 T
1

 structural
 image
 using
 12-­‐
degrees
 of
 freedom
 linear
 registration
 with
 FLIRT
 (FMRIB’s
 Linear
 Registration
 
Tool;
 Jenkinson
 &
 Smith,
 2001;
 Jenkinson
 et
 al.,
 2002)
 and
 all
 images
 were
 

  48
normalized
 to
 a
 2
 mm
3

 Montreal
 Neurological
 Institute
 (MNI-­‐152)
 template
 image.
 
 
Functional
 data
 processing
 was
 carried
 out
 using
 FEAT
 (fMRI
 Expert
 Analysis
 Tool)
 
Version
 6.0,
 part
 of
 FSL.
 
 Event-­‐related
 neural
 activity
 was
 convolved
 to
 a
 double-­‐
gamma
 hemodynamic
 response
 function
 (HRF).
 
 Effects
 at
 each
 voxel
 were
 
estimated
 using
 general
 linear
 modeling
 (GLM).
 
 First-­‐level
 fixed
 effects
 estimations
 
from
 individuals
 were
 entered
 into
 higher-­‐level
 random
 effects
 models
 for
 across-­‐
sessions
 and
 across-­‐subjects
 analyses
 using
 FLAME
 (FMRIB’s
 Local
 Analysis
 of
 
Mixed
 Effects;
 Beckmann,
 Smith,
 &
 Jenkinson,
 2001).
 
 
 

 
Conjunction
 analysis
 
Mirror
 neurons
 are
 active
 for
 both
 execution
 and
 observation,
 and
 BOLD
 
signal
 should
 reflect
 this
 underlying
 neural
 activity.
 
 Thus,
 to
 determine
 which
 
voxels
 were
 active
 for
 both
 execution
 and
 observation,
 we
 performed
 conjunction
 
analysis
 testing
 for
 significant
 activation
 against
 the
 conjunction
 null
 based
 on
 the
 
minimum
 statistic
 (Nichols
 et
 al.,
 2005).
 
 For
 each
 subject,
 execution
 minus
 rest
 was
 
masked
 with
 observation
 minus
 rest.
 
 Gaussianized
 statistic
 images
 were
 
thresholded
 at
 p
 <
 .05
 FDR
 corrected
 for
 multiple
 comparisons
 at
 the
 voxel
 level
 
(Worsley,
 2001).
 
 Surviving
 clusters
 are
 representative
 of
 active
 clusters
 for
 both
 
conditions,
 and
 between
 groups
 comparisons
 were
 then
 carried
 out
 with
 a
 
significance
 threshold
 of
 p
 <
 .05.
 
 
 

 

 

  49
ROI
 analyses
 
To
 compare
 activation
 patterns
 between
 groups
 in
 the
 MNS,
 regions
 of
 
interest
 (ROIs)
 were
 defined
 independently
 of
 the
 current
 dataset
 to
 avoid
 
circularity
 (Krigeskorte
 et
 al.,
 2009).
 
 ROIs
 were
 selected
 on
 the
 basis
 of
 those
 
consistently
 reported
 in
 the
 literature
 (Koski
 et
 al.,
 2003;
 Rizzolatti
 &
 Craighero,
 
2004;
 Van
 Overwalle
 &
 Baetens,
 2009)
 as
 being
 part
 of
 the
 MNS
 and
 active
 during
 
 

 

Figure
 2.2.
 
 ROIs
 were:
 IFG
 pars
 opercularis
 and
 pars
 triangularis,
 and
 IPL
 (top),
 
and
 pSTS
 (bottom).
 
 ROIs
 anatomically
 defined
 using
 50%
 probability
 thresholds
 in
 
the
 Harvard-­‐Oxford
 probabilistic
 structural
 atlas
 (distributed
 with
 the
 FSL
 software
 
package).
 
X
 =
 -­‐56
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 X
 =
 56
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
X
 =
 -­‐48
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 X
 =
 50
 

  50
imitation:
 (a)
 a
 region
 encompassing
 the
 ventral
 premotor
 cortex,
 inferior
 frontal
 
gyrus
 (IFG)
 pars
 opercularis,
 and
 posterior
 portion
 of
 pars
 triangularis,
 and
 (b)
 the
 
inferior
 parietal
 lobule
 (IPL).
 
 In
 addition,
 (c)
 the
 posterior
 superior
 temporal
 sulcus
 
(pSTS),
 although
 not
 typically
 considered
 part
 of
 the
 MNS
 as
 it
 is
 not
 a
 motor
 region,
 
was
 included
 because
 it
 is
 often
 concurrently
 active
 with
 the
 MNS
 and
 presumed
 to
 
underlie
 biological
 motion
 processing
 in
 visual
 tasks
 (Puce
 &
 Perrett,
 2003)
 and
 
may
 underlie
 a
 comparison
 mechanism
 for
 observed
 actions
 and
 reafferent
 motor-­‐
related
 actions
 during
 imitation
 (Iacoboni
 et
 al.,
 2001).
 
 ROI
 masks
 were
 generated
 
from
 50%
 probability
 thresholds
 in
 the
 Harvard-­‐Oxford
 probabilistic
 structural
 
atlas
 (distributed
 with
 the
 FSL
 software
 package;
 www.fmrib.ox.ac.uk/fsl),
 co-­‐
registered
 to
 each
 participant’s
 structural
 image,
 and
 adjusted
 manually
 if
 needed
 
based
 on
 individual
 anatomy.
 
 ROIs
 are
 shown
 in
 Figure
 2.2.
 
 Gaussianized
 statistic
 
images
 within
 ROIs
 were
 thresholded
 at
 p
 <
 .05
 at
 the
 voxel
 level
 (Worsley,
 2001)
 
and
 between
 groups
 comparisons
 were
 then
 carried
 out
 with
 a
 significance
 
threshold
 of
 p
 <
 .05.
 

 
Results
 
Shared
 regions
 for
 execution
 and
 observation
 
In
 the
 TD
 group,
 conjunction
 analysis
 resulted
 in
 significant
 activation
 (p
 <
 
.05,
 corrected)
 in
 pars
 opercularis
 bordering
 vPMC
 on
 the
 left,
 and
 in
 vPMC
 and
 pars
 
triangularis
 on
 the
 right.
 
 In
 addition,
 activation
 in
 bilateral
 IPL
 was
 active
 for
 both
 

  51
execution
 and
 observation
 in
 the
 TD
 group.
 
 In
 the
 DD
 group,
 the
 execution
 plus
 
observation
 conjunction
 yielded
 no
 significant
 voxels.
 
A
 conjunction
 of
 voxels
 active
 for
 both
 execution
 and
 observation
 for
 the
 
contrast
 of
 TD
 minus
 DD
 yielded
 significant
 clusters
 in
 the
 left
 ventral
 premotor
 
cortex
 (vPMC)
 adjacent
 to
 pars
 opercularis,
 and
 another
 slightly
 dorsal
 to
 the
 first
 in
 
the
 left
 vPMC.
 
 In
 the
 right
 hemisphere
 the
 analysis
 yielded
 two
 activation
 peaks:
 
one
 in
 the
 vPMC
 and
 a
 second
 in
 pars
 triangularis
 (see
 Table
 2.2
 for
 peak
 activations
 
and
 Figure
 2.3
 for
 fMRI
 results).
 
 No
 significant
 clusters
 emerged
 for
 the
 contrast
 of
 
DD
 minus
 TD.
 

 

 

 

 
TABLE
 2.2.
 
 Co-­activations
 during
 execution
 and
 observation
 for
 the
 contrast
 
TD-­DD
 

Anatomical
 region
  BA
  Z-­‐value
  Voxels
  MNI
 Coordinates
 
L
 
 
 ventral
 PMC/pars
 opercularis
  44
  2.29
  52
  -­‐62,
 6,
 16
 
L
 
 
 ventral
 PMC
  6
  2.10
  25
  -­‐62,
 -­‐2,
 26
 
R
 
 
 ventral
 PMC
  6
  1.78
  37
  64,
 6,
 26
 
R
 
 
 pars
 triangularis
  45
  1.94
  15
  58,
 32,
 2
 
Note.
 
 Results
 reported
 at
 p
 <
 .05,
 FDR
 corrected
 for
 multiple
 comparisons.
 There
 were
 no
 significant
 
findings
 for
 the
 contrast
 DD-­‐TD.
 


 

 

 

  52

Figure
 2.3.
 
 fMRI
 results
 of
 conjunction
 (execution
 and
 observation;
 p
 <
 .05,
 
corrected)
 for
 TD
 (A),
 DD
 (B),
 and
 TD-­‐DD
 (C).
 
 
 


A












B










C

  53
Region
 of
 interest
 analyses
 for
 imitation
 and
 motor
 planning
 

  Imitation.
 
 In
 the
 contrast
 of
 imitation
 of
 gestures
 minus
 execution
 while
 
viewing
 a
 static
 control,
 the
 TD
 group
 yielded
 significant
 activations
 in
 bilateral
 
vPMC/IFG,
 IPL,
 and
 pSTS
 (p
 <
 .05,
 FDR
 corrected).
 
 For
 the
 same
 contrast,
 the
 DD
 
group
 produced
 significant
 activations
 in
 left
 vPMC/IFG,
 and
 in
 bilateral
 IPL
 and
 
pSTS
 (p
 <
 .05,
 FDR
 corrected).
 
The
 between
 groups
 comparison
 during
 imitation
 of
 gestures
 minus
 
execution
 while
 viewing
 a
 static
 control
 yielded
 significant
 differences
 in
 two
 
regions
 of
 interest:
 left
 IPL
 and
 right
 ventral
 premotor
 cortex/IFG
 in
 the
 direction
 of
 
 
TD
 >
 DD
 (p
 <
 .05,
 FDR
 corrected).
 
 No
 significant
 clusters
 emerged
 in
 the
 
remaining
 ROIs
 or
 for
 any
 ROI
 in
 the
 direction
 of
 DD
 >
 TD.
 
 ROI
 results
 are
 presented
 
in
 Figure
 2.4
 and
 localizations
 of
 significant
 clusters
 in
 ROIs
 for
 this
 contrast
 are
 
shown
 in
 Figure
 2.5.
 

  Motor
 planning.
 In
 the
 contrast
 of
 motor
 planning
 prior
 to
 imitation
 minus
 
the
 same
 event
 prior
 to
 observation,
 bilateral
 vPMC/IFG,
 IPL,
 and
 pSTS
 were
 
significantly
 active
 in
 the
 TD
 group
 (p
 <
 .05,
 FDR
 corrected).
 
 There
 were
 no
 
significant
 activations
 in
 any
 ROIs
 in
 the
 DD
 group
 for
 this
 contrast.
 

  During
 motor
 planning
 prior
 to
 imitation
 compared
 with
 the
 same
 time
 
period
 prior
 to
 observation,
 significant
 differences
 emerged
 in
 the
 direction
 of
 TD
 >
 
DD
 in
 three
 regions
 of
 interest:
 left
 ventral
 premotor
 cortex/IFG,
 left
 IPL,
 and
 right
 
ventral
 premotor
 cortex/IFG.
 
 No
 significant
 clusters
 emerged
 in
 the
 remaining
 ROIs
 

  54
or
 for
 any
 ROI
 in
 the
 direction
 of
 DD
 >
 TD.
 
 ROI
 results
 are
 presented
 in
 Figure
 2.6
 
and
 localizations
 of
 significant
 clusters
 in
 ROIs
 are
 shown
 in
 Figure
 2.7.
 

 

 

 

 

Figure
 2.4.
 
 Mean
 percentage
 signal
 change
 in
 regions
 of
 interest
 for
 TD
 and
 DD
 
groups
 during
 imitation
 minus
 execution
 while
 viewing
 static
 control.
 
 Significant
 
differences
 between
 groups
 (p
 <
 .05,
 corrected)
 were
 found
 in
 the
 left
 IPL
 and
 right
 
vPMC/IFG.
 
 Error
 bars
 reflect
 sample
 standard
 deviation
 of
 the
 mean
 calculated
 for
 
each
 ROI
 separately.
 
 [L
 =
 left;
 R
 =
 right;
 vPMC/IFG
 =
 ventral
 premotor
 
cortex/inferior
 frontal
 gyrus
 pars
 opercularis;
 IPL
 =
 inferior
 parietal
 lobule;
 pSTS
 =
 
posterior
 superior
 temporal
 sulcus].
 

  55


Figure
 2.5.
 
 Localization
 of
 fMRI
 activations
 are
 displayed,
 showing
 significant
 
differences
 for
 TD>DD
 in
 right
 IFG
 (A)
 and
 left
 IPL
 (B)
 during
 imitation
 minus
 
execution
 to
 static
 control.
 
!!!!!!!!"#$ ! !!!!!"%$!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
&!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
&!
'()* !!!!!!!!!!'(+,-!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
.(/0 !!!!!!!!!!.(+)-!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
1(2, !!!!!!!!!!!1(/,!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
3!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
3!

  56

 

 

 

 

Figure
 2.6.
 
 Mean
 percentage
 signal
 change
 in
 regions
 of
 interest
 for
 TD
 and
 DD
 
groups
 during
 motor
 planning
 delay
 before
 imitation
 minus
 delay
 before
 
observation.
 
 Significant
 differences
 between
 groups
 (p
 <
 .05,
 corrected)
 were
 found
 
in
 the
 left
 vPMC/IFG
 and
 IPL
 and
 right
 vPMC/IFG.
 
 Error
 bars
 reflect
 sample
 
standard
 deviation
 of
 the
 mean
 calculated
 for
 each
 ROI
 separately.
 
 [L
 =
 left;
 R
 =
 
right;
 vPMC/IFG
 =
 ventral
 premotor
 cortex/inferior
 frontal
 gyrus
 pars
 opercularis;
 
IPL
 =
 inferior
 parietal
 lobule;
 pSTS
 =
 posterior
 superior
 temporal
 sulcus].
 

  57

 
 

Figure
 2.7.
 
 Localization
 of
 fMRI
 activations
 are
 displayed,
 showing
 significant
 
differences
 for
 TD>DD
 in
 right
 and
 left
 IFG
 (A)
 and
 left
 IPL
 (B)
 during
 motor
 
planning
 prior
 to
 imitation
 minus
 a
 control
 delay
 prior
 to
 observation.
 
!
"#$% ! !!!!!!!
!
!
!
!
!
!
!
!
&#'( ! !!!!!!&#)*(!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
+#', ! !!!!!!!!+#%-!
"#)$%!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!!!!!!.!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!!!!!!.!
!!!!!!!!/01 ! !!!!!!!!!!!!!/21!
!
"#)%,!
!
!
!
!
!
!
!
!
!!!!3!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!!!!3!

  58
Whole
 brain
 results
 for
 individual
 conditions
 compared
 to
 rest
 

  Imitation,
 observation,
 and
 execution
 of
 gestures
 were
 each
 separately
 
contrasted
 with
 rest,
 and
 a
 whole-­‐brain
 analysis
 was
 carried
 out
 at
 the
 p
 <
 .01
 
uncorrected
 level
 with
 a
 cluster
 extent
 threshold
 of
 k
 >7
 voxels.
 
 Table
 2.3
 presents
 a
 
complete
 list
 of
 activations
 by
 condition
 and
 Figure
 2.8
 indicates
 localizations
 of
 
results.
 
 During
 imitation,
 a
 broad
 array
 of
 significant
 clusters
 were
 more
 active
 for
 
TD
 >
 DD
 (p
 <
 .01,
 uncorrected).
 
 These
 were
 mostly
 in
 frontal,
 temporal,
 and
 midline
 
areas
 as
 well
 as
 primary
 sensory
 and
 motor
 cortex,
 and
 premotor
 and
 
supplementary
 motor
 areas.
 
 No
 significant
 clusters
 were
 revealed
 for
 DD
 >
 TD
 
during
 imitation.
 
 
 
Several
 clusters
 were
 active
 during
 observation
 for
 the
 comparison
 of
 TD
 >
 
DD,
 including
 primary
 and
 secondary
 visual
 areas,
 dorsal
 ACC,
 primary
 sensory
 
cortex,
 and
 superior
 parietal
 lobule
 (p
 <
 .01,
 uncorrected).
 
 During
 observation,
 two
 
significant
 clusters
 in
 the
 comparison
 of
 DD
 >
 TD
 were
 found,
 one
 in
 an
 MNS
 region
 
(right
 IPL),
 and
 one
 in
 right
 middle
 temporal
 gyrus
 (p
 <
 .01,
 uncorrected).
 
 
 


  59
TABLE
 2.3.
 
 Whole
 brain
 activations
 for
 individual
 conditions
 
compared
 to
 rest
 

  Anatomical
 Region
  BA
  Z-­‐value
  Voxels
  MNI
 Coordinates
 
Imitation
   
   
   
   
   
 
TD
 >
 DD
   
   
   
   
   
 
R
  dorsolateral
 PFC
  46
  3.00
  158
  38,
 40,
 18
 
L
  precentral
 gyrus
  4
  2.56
  96
  -­‐30,
 -­‐22,
 56
 
R
  rostral
 ACC
  24
  3.35
  83
  6,
 34,
 -­‐2
 
L
  middle
 frontal
 gyrus
  6
  2.77
  70
  -­‐36,
 12,
 56
 
L
  postcentral
 gyrus
  3/1/2
  2.50
  68
  -­‐52,
 -­‐18,
 38
 
L
  middle
 temporal
 gyrus
  21
  2.74
  62
  -­‐70,
 -­‐22,
 -­‐14
 
L
  premotor
 cortex
  6
  2.49
  31
  -­‐30,
 -­‐2,
 58
 
R
  dorsal
 ACC
  24
  2.48
  31
  14,
 44,
 14
 
L
  temporal
 pole
  24/38
  2.79
  26
  -­‐60,
 10,
 -­‐8
 
R
  inferior
 temporal
 gyrus
  20
  3.02
  26
  66,
 -­‐16,
 -­‐30
 
R
  lateral
 occipital
 cortex
  39
  2.71
  23
  54,
 -­‐74,
 16
 
L
 
supplementary
 motor
 cortex
  6
  2.41
  22
  -­‐6,
 8,
 60
 
R
  precentral
 gyrus
  4
  2.46
  22
  44,
 -­‐18,
 62
 
Observation
   
   
   
   
   
 
TD
 >
 DD
   
   
   
   
   
 
R
  primary
 visual
 cortex
  18
  2.65
  154
  26,
 -­‐92,
 0
 
L
  superior
 parietal
 lobule
  7
  2.96
  120
  -­‐16,
 -­‐56,
 68
 
L
  lateral
 occipital
 cortex
  39
  2.96
  87
  -­‐26,
 -­‐88,
 30
 
R
  superior
 parietal
 lobule
  7
  2.78
  69
  18,
 -­‐56,
 62
 
R
  fusiform
 gyrus
  37
  2.82
  58
  42,
 -­‐58,
 -­‐12
 
L
  fusiform
 gyrus
  37
  2.69
  55
  -­‐42,
 -­‐56,
 -­‐14
 
L
  precentral
 gyrus
  4
  2.79
  48
  -­‐32,
 -­‐20,
 54
 
R
  medial
 precentral
 gyrus
  4/6
  2.62
  39
  6,
 -­‐26,
 56
 
R
  fusiform
 gyrus
  20
  2.84
  37
  46,
 -­‐42,
 -­‐16
 
L
  lateral
 occipital
 cortex
  19
  2.69
  35
  -­‐52,
 -­‐80,
 -­‐2
 
R
  postcentral
 gyrus
  3/1/2
  2.56
  33
  14,
 -­‐34,
 60
 
L
  postcentral
 gyrus
  3/1/2
  2.63
  30
  -­‐28,
 -­‐32,
 66
 
R
  lateral
 occipital
 cortex
  39
  2.43
  30
  46,
 -­‐72,
 12
 
L
  dorsal
 ACC
  24
  2.67
  26
  -­‐8,
 0,
 44
 
DD
 >
 TD
   
   
   
   
   
 
R
  IPL/angular
 gyrus
  39
  2.66
  58
  52,
 -­‐50,
 52
 
R
  middle
 temporal
 gyrus
  21
  2.45
  14
  68,
 -­‐46,
 -­‐6
 
Note.
 
 Results
 reported
 at
 p
 <
 0.01
 (uncorrected)
 and
 cluster
 extent
 threshold
 k
 >
 7.
 There
 were
 
clusters
 above
 threshold
 for
 the
 execution
 condition
 and
 none
 for
 the
 contrast
 DD
 >
 TD
 during
 the
 
imitation
 condition.

  60

 


 
Figure
 2.8.
 
 Localizations
 of
 whole
 brain
 activations
 for
 TD
 >
 DD
 for
 individual
 
conditions
 (z
 >
 2.3,
 uncorrected).
 
 Hot
 =
 observation
 compared
 to
 rest;
 Cool
 =
 
imitation
 compared
 to
 rest.
 
 No
 significant
 between-­‐group
 differences
 were
 found
 
for
 execution.
 
 Slices
 shown
 are
 X=(-­‐42,
 -­‐20,
 4,
 8,
 16,
 40,
 46)
 and
 Z=(-­‐16,
 -­‐14,
 -­‐4,
 16,
 
44,
 56,
 64).
 

  61
Discussion
 

 Our
 main
 focus
 in
 this
 study
 was
 to
 explore
 whether
 imitation
 deficits
 
observed
 in
 developmental
 dyspraxia
 are
 related
 to
 reduced
 activity
 in
 brain
 
regions
 known
 to
 be
 important
 for
 imitation
 processing,
 namely
 the
 MNS
 (Heiser
 et
 
al.,
 2003).
 
 Previous
 research
 in
 typically
 developing
 healthy
 adults
 has
 
demonstrated
 that
 the
 putative
 MNS
 regions
 (IFG/vPMC,
 IPL)
 are
 active
 during
 
action
 imitation
 (Iacoboni
 et
 al.,
 1999;
 Buccino
 et
 al.,
 2004),
 observation,
 and
 
execution
 and
 that
 the
 IFG
 in
 particular
 may
 be
 essential
 for
 imitation
 (Heiser
 et
 al.,
 
2003).
 
 In
 the
 present
 study,
 we
 compared
 activity
 in
 the
 putative
 MNS
 in
 
individuals
 with
 developmental
 dyspraxia,
 who
 have
 imitation
 impairments,
 as
 
compared
 to
 TD
 controls.
 
 Supporting
 our
 hypothesis
 of
 greater
 shared
 
representation
 of
 observation
 and
 execution
 (i.e.,
 mirror-­‐like
 activity)
 in
 the
 TD
 
group,
 the
 conjunction
 analysis
 showed
 a
 greater
 pattern
 of
 overlapping
 activity
 for
 
action
 observation
 and
 execution
 in
 bilateral
 IFG/vPMC
 in
 typically
 developing
 
individuals
 compared
 with
 their
 peers
 with
 developmental
 dyspraxia.
 
 Furthermore,
 
our
 ROI
 analyses
 also
 showed
 less
 activity
 in
 the
 DD
 group
 compared
 to
 the
 TD
 
group
 in
 components
 of
 the
 putative
 MNS
 (right
 vPMC/IFG
 and
 left
 IPL)
 during
 
imitation
 (contrasted
 with
 execution
 to
 static
 control)
 and
 in
 bilateral
 vPMC/IFG
 
and
 left
 IPL
 during
 motor
 planning
 (contrasted
 with
 a
 delay
 before
 observation).
 
 
 
Individuals
 with
 developmental
 dyspraxia
 are
 not
 completely
 lacking
 in
 
ability
 to
 imitate
 but
 are
 generally
 described
 as
 slower
 or
 less
 accurate
 at
 imitating
 
novel
 movements
 (including
 participants
 in
 the
 current
 investigation,
 who
 scored
 

  62
lower
 in
 behavioral
 motor
 and
 imitation
 testing
 outside
 the
 scanner).
 
 This
 is
 similar
 
to
 the
 findings
 by
 Heiser
 et
 al.
 (2003),
 who
 showed
 that
 disruption
 using
 repetitive
 
transcranial
 magnetic
 stimulation
 (rTMS)
 to
 a
 component
 of
 the
 putative
 MNS,
 pars
 
opercularis,
 was
 associated
 with
 increased
 errors
 during
 imitation.
 
 Thus,
 we
 
suggest
 that
 our
 results
 may
 indicate
 that
 an
 underlying
 neural
 deficit
 in
 the
 shared
 
representation
 of
 observation
 and
 execution
 could
 contribute
 to
 imitation
 
impairments
 in
 DD.
 
 Of
 course,
 imitation
 is
 a
 complex
 behavior
 that
 likely
 requires
 
numerous
 brain
 regions
 working
 together
 and
 may
 be
 accomplished
 with
 more
 than
 
one
 cognitive
 mechanism
 utilizing
 visual,
 perceptual,
 and
 motor
 components.
 
 For
 
instance,
 the
 present
 results
 could
 indicate
 that
 individuals
 with
 dyspraxia
 are
 using
 
a
 different
 (presumably
 less
 effective)
 cognitive
 strategy
 such
 as
 a
 top-­‐down
 or
 
semantic
 approach.
 
 This
 is
 evidenced
 by
 our
 finding
 that
 those
 with
 imitation
 
impairments—the
 DD
 group—do
 not
 recruit
 MNS
 regions
 thought
 to
 be
 essential
 
for
 imitation
 through
 an
 observation-­‐execution
 matching
 mechanism
 to
 the
 same
 
degree
 that
 the
 TD
 group
 does
 (Heiser
 et
 al.,
 2003;
 Iacoboni
 et
 al.,
 1999;
 Koski
 et
 al.,
 
2003).
 
 This
 interpretation
 would
 also
 predict
 that
 the
 DD
 group
 would
 show
 more
 
activity
 than
 the
 TD
 group
 in
 other
 regions,
 such
 as
 the
 prefrontal
 cortex
 or
 
language
 related
 regions.
 
 However,
 there
 does
 not
 appear
 to
 be
 any
 indication
 of
 
greater
 prefrontal
 activation
 in
 results
 from
 the
 whole
 brain
 analysis,
 although
 a
 
cluster
 in
 right
 middle
 temporal
 gyrus
 (DD
 >
 TD)
 during
 observation
 may
 suggest
 
some
 involvement
 of
 language
 pathways.
 
 

  63
It
 is
 interesting
 to
 note
 that
 our
 findings
 from
 conjunction
 analysis
 
comparing
 TD
 participants
 to
 DD
 participants
 include
 two
 neighboring
 but
 distinct
 
peaks
 in
 each
 hemisphere:
 one
 in
 vPMC
 in
 each
 hemisphere,
 one
 bordering
 vPMC
 
and
 pars
 opercularis
 on
 the
 left,
 and
 one
 in
 pars
 triangularis
 on
 the
 right.
 
 Other
 
investigations
 have
 suggested
 that
 activity
 during
 observation-­‐execution
 matching
 
tasks
 may
 be
 functionally
 segregated
 and
 that
 this
 segregation
 represents
 multiple
 
functions
 of
 the
 vPMC/IFG.
 
 In
 a
 re-­‐analysis
 of
 their
 seven
 previous
 fMRI
 studies,
 
Molnar-­‐Szakacs
 et
 al.
 (2005)
 concluded
 that
 activity
 in
 a
 more
 dorsal
 portion
 of
 pars
 
opercularis
 may
 underlie
 the
 mirroring
 mechanism
 analogous
 to
 activity
 recorded
 
from
 single
 cells
 in
 monkey
 F5,
 whereas
 activity
 in
 the
 ventral
 sector
 of
 pars
 
opercularis
 is
 the
 source
 of
 an
 efference
 copy
 of
 motor
 planning
 sent
 to
 the
 STS
 via
 
the
 IPL.
 
 In
 a
 comparison
 between
 vPMC,
 pars
 opercularis,
 and
 pars
 triangularis
 
during
 hand
 action
 observation,
 Johnson-­‐Frey
 et
 al.
 (2003)
 found
 that
 pars
 
triangularis
 was
 more
 frequently
 active
 than
 pars
 opercularis.
 
 Although
 pars
 
triangularis
 is
 not
 typically
 considered
 to
 be
 a
 motor
 region
 because
 it
 is
 lacking
 in
 
granule
 cell
 layer
 VI,
 it
 may
 represent
 an
 important
 aspect
 of
 the
 observation-­‐
execution
 matching
 system
 as
 it
 has
 been
 found
 to
 be
 active
 during
 mental
 
simulation
 of
 actions,
 action
 observation,
 and
 silent
 generation
 of
 action
 verbs
 
(Grezes
 &
 Decety,
 2001).
 
 The
 multiple
 peaks
 found
 in
 the
 present
 study,
 including
 
one
 in
 pars
 triangularis
 on
 the
 right,
 may
 be
 representative
 of
 differences
 between
 
groups
 in
 these
 multiple
 functional
 areas
 within
 the
 IFG.
 This
 perhaps
 indicates
 that
 
imitation
 impairments
 in
 DD
 could
 be
 due
 to
 underlying
 mental
 simulation
 or
 

  64
imagery
 impairment,
 abstraction,
 or
 to
 a
 difference
 in
 action
 observation
 
processing.
 

  Evidence
 suggests
 that
 activity
 in
 the
 mirror
 neuron
 system
 is
 bilateral,
 as
 is
 
typically
 the
 case
 for
 non-­‐primary
 motor
 systems
 (Aziz-­‐Zadeh
 et
 al.,
 2006).
 
 Region
 
of
 interest
 analysis
 in
 the
 vPMC/IFG
 during
 motor
 planning
 revealed
 bilateral
 
significant
 differences
 but
 was
 only
 found
 on
 the
 right
 vPMC/IFG
 region
 during
 
imitation.
 
 During
 both
 motor
 planning
 and
 imitation,
 we
 found
 a
 consistent
 pattern
 
of
 decreased
 activity
 in
 the
 dyspraxia
 group
 in
 left
 IPL.
 
 Left
 IPL
 differences
 
observed
 in
 the
 present
 investigation
 are
 consistent
 with
 the
 literature
 and
 
numerous
 clinical
 observations
 of
 acquired
 ideomotor
 apraxia
 following
 left
 
hemisphere
 lesions
 (Geschwind,
 1975;
 Mutha,
 Sainburg,
 &
 Haaland,
 2010;
 2011).
 
 
Thus,
 these
 results
 confirmed
 our
 hypothesis
 regarding
 the
 fronto-­‐parietal
 network
 
in
 general
 (i.e.,
 we
 did
 obtain
 significant
 results
 in
 frontal
 and
 parietal
 ROIs),
 but
 
they
 raise
 the
 question
 of
 whether
 laterality
 differences
 could
 modulate
 imitation
 
skill
 in
 developmental
 dyspraxia.
 
 Without
 a
 direct
 comparison
 between
 
hemispheres,
 we
 are
 somewhat
 limited
 in
 speculating
 on
 laterality.
 
 Future
 work
 
should
 specifically
 address
 the
 question
 of
 laterality
 in
 developmental
 dyspraxia
 by
 
using
 a
 protocol
 appropriate
 for
 making
 such
 inferences.
 
 In
 addition,
 an
 
investigation
 involving
 a
 DD
 group
 and
 a
 group
 with
 acquired
 apraxia—a
 disorder
 
with
 known
 left
 hemisphere
 involvement—may
 be
 a
 useful
 comparison.
 
 
 

  Region
 of
 interest
 analysis
 revealed
 no
 significant
 differences
 in
 either
 
hemisphere
 in
 the
 pSTS
 during
 motor
 planning
 or
 imitation
 nor
 did
 whole
 brain
 

  65
analysis
 for
 the
 observation
 condition
 reveal
 any
 significant
 clusters
 in
 pSTS.
 
 This
 
suggests
 that
 biological
 motion
 processing
 per
 se
 may
 not
 be
 a
 likely
 source
 of
 
imitation
 impairments
 in
 this
 disorder.
 
 However,
 this
 does
 not
 rule
 out
 the
 
possibility
 that
 some
 other
 aspect
 of
 biological
 or
 general
 visual
 perception
 may
 be
 
disordered
 in
 developmental
 dyspraxia.
 
 
 
Along
 this
 line,
 whole
 brain
 analysis
 during
 observation
 compared
 with
 rest
 
revealed
 clusters
 in
 bilateral
 fusiform
 gyrus
 consistent
 with
 areas
 known
 as
 
extrastriate
 body
 area
 (EBA;
 Downing,
 Jiang,
 Shuman,
 &
 Kanwisher,
 2001)
 and
 
fusiform
 body
 area
 (FBA;
 Peelen
 &
 Downing,
 2005;
 Schwarzlose,
 Baker
 &
 
Kanwisher,
 2005).
 
 
 While
 the
 EBA
 has
 been
 found
 to
 respond
 to
 dynamic
 
representations
 of
 biological
 forms,
 such
 as
 point-­‐light
 animations
 (Michels,
 Lappe,
 
&
 Vaina,
 2005),
 more
 generally
 it
 seems
 selective
 to
 human
 bodies
 and
 body
 parts
 
(Downing
 et
 al.,
 2001).
 
 Our
 findings
 in
 regard
 to
 EBA
 during
 observation
 were
 not
 
predicted
 a
 priori,
 and
 thus
 we
 are
 limited
 in
 speculating
 whether
 these
 activations
 
would
 have
 occurred
 if
 a
 static
 control
 had
 been
 compared
 to
 dynamic
 observation.
 
 
It
 is
 possible
 that
 between
 groups
 differences
 in
 EBA
 during
 observation
 are
 
attributable
 to
 the
 presence
 of
 a
 human
 figure
 rather
 than
 some
 higher
 deficit
 of
 
biological
 motion
 processing
 and
 could
 conceivably
 make
 a
 difference
 in
 imitation
 
skill
 between
 groups.
 
 Supporting
 this
 interpretation,
 we
 also
 found
 decreased
 
activity
 in
 the
 DD
 group
 in
 primary
 and
 secondary
 visual
 cortices
 during
 
observation
 (in
 whole
 brain
 analysis).
 
 It
 is
 also
 possible
 that
 such
 differences
 in
 
perceiving
 human
 figures
 could
 contribute
 to
 impairment
 in
 biological
 motion
 

  66
processing
 as
 well,
 but
 this
 was
 not
 reflected
 in
 significant
 pSTS
 activation
 in
 the
 
current
 investigation.
 
 In
 support
 of
 this
 interpretation,
 behavioral
 evidence
 
suggests
 children
 with
 dyspraxia
 are
 poorer
 at
 form
 coherence
 (O’Brien
 et
 al.,
 2002)
 
and
 visual
 closure
 tasks
 (Schoemaker
 et
 al.,
 2001).
 

  Interestingly,
 clusters
 in
 the
 anterior
 cingulate
 cortex
 (ACC)
 and
 lateral
 
prefrontal
 cortex
 (specifically,
 right
 middle
 frontal
 gyrus
 and
 right
 dorsolateral
 
prefrontal
 cortex
 [dlPFC],
 all
 TD
 >
 DD)
 emerged
 during
 imitation
 compared
 to
 rest
 
in
 the
 whole
 brain
 analysis.
 
 In
 addition,
 a
 cluster
 in
 the
 dorsal
 ACC
 was
 found
 
during
 observation.
 
 These
 results
 are
 somewhat
 similar
 to
 the
 findings
 of
 Zwicker
 
and
 colleagues,
 who
 found
 that
 a
 TD
 group,
 compared
 to
 a
 group
 of
 children
 with
 
DCD,
 activated
 lateral
 PFC
 during
 a
 joystick
 trail
 tracing
 task
 (2010)
 and
 after
 motor
 
practice
 of
 the
 same
 task
 (2011).
 
 
 
The
 ACC
 (dorsal
 aspect)
 has
 been
 associated
 with
 the
 cognitive,
 or
 executive,
 
aspects
 of
 motor
 control—in
 particular,
 selecting
 action
 plans
 and
 error
 monitoring
 
(Botvinick,
 Cohen,
 &
 Carter,
 2004;
 Holroyd,
 Nieuwenhuis,
 Mars,
 &
 Coles,
 2004;
 
Matthews,
 Paulus,
 Simmons,
 Nelesen,
 &
 Dimsdale,
 2004,
 Picard
 &
 Strick,
 1996).
 
 
Evidence
 for
 this
 comes
 from
 neuroimaging
 and
 EEG
 studies
 showing
 that
 this
 
region
 is
 responsive
 to
 incongruence
 between
 stimuli
 and
 motor
 responses
 and
 
evidence
 that
 ACC
 maintains
 strong
 reciprocal
 connections
 with
 premotor
 and
 
supplementary
 motor
 areas,
 parietal
 cortex,
 and
 lateral
 prefrontal
 cortex
 (Bush,
 
Luu,
 &
 Posner,
 2000).
 In
 light
 of
 the
 ACC
 clusters
 obtained
 from
 whole
 brain
 analysis
 
in
 the
 present
 study,
 these
 between-­‐group
 differences
 (TD
 >
 DD)
 may
 represent
 

  67
brain
 functioning
 aligned
 with
 better
 motor
 planning
 or
 executive
 function.
 
 
Regarding
 the
 rostral
 aspect
 of
 ACC,
 this
 area
 has
 been
 associated
 with
 emotion
 
processing
 because
 of
 its
 connections
 with
 limbic
 structures
 (i.e.,
 insula,
 amygdala,
 
hypothalamus,
 nucleus
 accumbens)
 and
 evidence
 that
 it
 is
 activated
 during
 induced
 
sadness
 tasks
 (Bush,
 Luu,
 &
 Posner,
 2000).
 
 Activity
 in
 this
 region
 also
 has
 been
 
found
 to
 correlate
 with
 heart
 rate
 variability,
 a
 measure
 of
 parasympathetic
 
modulation
 (Matthews
 et
 al.,
 2004).
 
 Individuals
 with
 sensory
 modulation
 disorder,
 
a
 common
 co-­‐morbid
 condition
 in
 those
 with
 DD,
 have
 been
 found
 to
 have
 
parasympathetic
 dysregulation
 (Schaaf,
 Miller,
 Seawell,
 &
 O’Keefe,
 2003;
 Schaaf
 et
 
al.,
 2010).
 
 Thus,
 the
 relative
 lack
 of
 rostral
 ACC
 activity
 in
 the
 DD
 group
 during
 
imitation
 obtained
 from
 whole
 brain
 analysis
 could
 reflect
 disordered
 sensory
 
modulation,
 or
 indicate
 that
 these
 disorders
 share
 similar
 neurological
 
underpinnings.
 
With
 regard
 to
 the
 activations
 in
 the
 lateral
 PFC
 during
 the
 imitation
 task
 for
 
the
 TD
 group
 as
 compared
 to
 the
 DD
 group,
 various
 functions
 under
 the
 umbrella
 
term
 executive
 function
 have
 been
 ascribed
 to
 the
 lateral
 PFC
 including:
 information
 
selection,
 retention,
 and
 monitoring;
 attention
 regulation;
 action
 planning;
 and
 
judgment,
 inference,
 and
 speculation
 (Tanji
 &
 Hoshi,
 2008).
 
 Collectively,
 activations
 
during
 imitation
 in
 the
 ACC
 and
 lateral
 PFC
 in
 the
 current
 study
 could
 indicate
 
impairments
 in
 an
 array
 of
 behaviors
 such
 as
 action
 selection,
 error
 monitoring,
 
attention
 modulation,
 or
 executive
 function
 and
 behavioral
 planning.
 
 Furthermore,
 
it
 is
 possible
 that
 such
 differences
 could
 be
 related
 to
 parasympathetic
 modulation
 

  68
of
 these
 functions.
 
 A
 future
 investigation
 could
 directly
 address
 these
 topics
 by
 first
 
determining
 if
 those
 with
 DD
 are
 slower
 or
 less
 accurate
 at
 stimulus-­‐response
 
selection,
 information
 retention,
 or
 aspects
 of
 executive
 function
 such
 as
 judgment
 
or
 inference,
 and
 then
 determining
 if
 these
 functions
 relate
 to
 functional
 brain
 
activity.
 
 Some
 evidence
 for
 behavioral
 deficits
 of
 this
 type
 in
 DCD
 already
 exist
 
(although
 they
 have
 not
 been
 directly
 linked
 to
 ACC/PFC
 involvement),
 indicating
 
that
 these
 individuals
 may
 be
 impaired
 in
 an
 array
 of
 information
 processing
 
(Wilson
 &
 McKenzie,
 1998),
 attention
 modulation
 (Lingam
 et
 al.,
 2010;
 Querne
 et
 al.,
 
2008),
 and
 executive
 function
 abilities
 (Piek
 et
 al.,
 2004).
 

 
Conclusion
 

  The
 results
 of
 this
 study
 demonstrated
 impaired
 putative
 mirror
 neuron
 
system
 activation
 in
 developmental
 dyspraxia
 as
 evidenced
 by
 decreased
 shared
 
representation
 during
 action
 execution
 and
 action
 observation
 in
 bilateral
 
IFG/vPMC.
 
 In
 addition,
 compared
 with
 typically
 developing
 peers,
 the
 group
 with
 
developmental
 dyspraxia
 had
 significantly
 less
 activation
 in
 some
 regions
 of
 the
 
MNS
 during
 imitation
 compared
 to
 execution,
 and
 during
 motor
 planning
 prior
 to
 
imitation.
 
 Furthermore,
 we
 found
 diffuse
 functional
 brain
 differences
 in
 individuals
 
with
 developmental
 dyspraxia
 during
 imitation
 and
 observation
 at
 the
 whole
 brain
 
level.
 
 Together,
 these
 findings
 suggest
 an
 MNS
 deficit
 in
 developmental
 dyspraxia,
 
which
 may
 reflect
 underlying
 impairments
 in
 visual
 body
 or
 visual
 form
 processing,
 

  69
stimulus-­‐response
 selection
 for
 actions,
 error
 monitoring,
 attention
 modulation,
 or
 
executive
 function.
 

  70
CHAPTER
 THREE:
 
Microstructural
 Differences
 in
 Left
 Arcuate
 Fasciculus
 in
 Young
 Adults
 with
 
Developmental
 Dyspraxia
 

 
Abstract
 
In
 the
 previous
 chapter,
 using
 fMRI,
 we
 found
 that
 individuals
 with
 
developmental
 dyspraxia
 (DD)—a
 disorder
 characterized
 by
 impairments
 in
 
imitation
 and
 motor
 skill—demonstrated
 functional
 differences
 in
 some
 regions
 of
 
the
 human
 mirror
 neuron
 system
 (MNS)
 during
 imitation
 and
 motor
 planning.
 
 A
 
major
 structural
 path
 thought
 to
 connect
 these
 regions
 is
 the
 arcuate
 fasciculus
 
(AF),
 a
 white
 matter
 (WM)
 fiber
 bundle.
 
 Using
 diffusion
 tensor
 imaging
 (DTI),
 
tractography
 between
 cortical
 MNS
 regions
 was
 performed
 and
 used
 to
 constrain
 
measures
 of
 WM
 microstructure
 within
 the
 AF.
 
 Compared
 to
 an
 age-­‐
 and
 gender-­‐
matched
 group
 of
 typically
 developing
 (TD)
 peers,
 the
 DD
 group
 had
 decreased
 
fractional
 anisotropy
 (FA),
 increased
 mean
 diffusivity
 (MD),
 and
 increased
 radial
 
diffusivity
 (RD),
 and
 no
 difference
 in
 axial
 diffusivity
 (AD)
 in
 the
 left
 AF.
 
 The
 overall
 
pattern
 of
 results
 suggests
 dysmyelination
 in
 this
 tract
 in
 the
 DD
 group.
 
 Further
 
research
 is
 needed
 to
 characterize
 WM
 structural
 differences
 in
 DD,
 such
 as
 fiber
 
length
 and
 AF
 spatial
 distribution,
 modulation
 by
 age
 and
 motor
 task
 experience,
 
and
 to
 compare
 these
 results
 with
 functional
 connectivity.
 

  71
Introduction
Individuals
 with
 developmental
 dyspraxia
 (DD)
 are
 impaired
 in
 imitation
 
(Ayres,
 1989/2004;
 O’Brien
 et
 al.,
 2002;
 Reeves
 &
 Cermak,
 2002),
 and
 this
 may
 
negatively
 affect
 their
 participation
 in
 daily
 activities
 and
 present
 challenges
 in
 
learning
 new
 motor
 tasks.
 A
 network
 of
 brain
 regions
 consisting
 of
 the
 superior
 
temporal
 sulcus
 (STS),
 inferior
 parietal
 lobule
 (IPL)
 and
 inferior
 frontal
 gyrus
 (IFG)
 
are
 thought
 to
 comprise
 the
 “core
 circuit”
 for
 imitation
 (Iacoboni
 &
 Dapretto,
 2006).
 
 
Disruptions
 in
 part
 of
 this
 circuit—the
 IFG—are
 associated
 with
 impaired
 imitation
 
(Heiser
 et
 al.,
 2003).
 
 In
 the
 previous
 chapter
 we
 proposed
 that
 functional
 
differences
 in
 this
 network,
 commonly
 called
 the
 mirror
 neuron
 system
 (MNS),
 may
 
underlie
 imitation
 impairments
 found
 in
 individuals
 with
 DD.
 
 Results
 from
 our
 fMRI
 
study
 confirmed
 that
 those
 with
 DD
 demonstrated
 differences
 in
 some
 of
 these
 
regions
 during
 imitation
 and
 motor
 planning
 prior
 to
 imitation
 (see
 Chapter
 2
 
Results).
 
 Because
 brain
 function
 is
 predicated
 on
 brain
 structure,
 the
 present
 
diffusion
 tensor
 imaging
 (DTI)
 investigation
 sought
 to
 determine
 if
 fMRI
 findings
 in
 
the
 previous
 study
 are
 accompanied
 by
 underlying
 differences
 in
 white
 matter
 
fibers
 connecting
 the
 nodes
 of
 the
 MNS.
 
 
One
 structure
 that
 connects
 the
 regions
 of
 the
 MNS
 is
 the
 arcuate
 fasciculus
 
(AF),
 a
 fiber
 bundle
 originating
 in
 the
 superior
 temporal
 gyrus,
 coursing
 around
 the
 
Sylvian
 fissure,
 and
 terminating
 in
 the
 inferior
 frontal
 lobe
 (Catani
 &
 Thiebaut
 de
 
Schotten,
 2008).
 
 Local
 association
 fibers
 and
 portions
 of
 the
 horizontal
 segments
 II
 
and
 III
 of
 the
 superior
 longitudinal
 fasciculus
 (SLF
 II
 &
 III),
 which
 are
 mostly
 

  72
inseparable
 from
 AF
 in
 humans
 (Brauer,
 Anwander,
 &
 Friederici,
 2011;
 Broser,
 
Groeschel,
 Hauser,
 Lidzba,
 &
 Wilke,
 2012;
 Makris
 et
 al.,
 2005),
 directly
 connect
 pars
 
opercularis
 in
 the
 inferior
 frontal
 lobe
 to
 the
 supramarginal
 gyrus
 in
 the
 inferior
 
parietal
 lobule
 in
 both
 the
 right
 and
 left
 hemispheres
 (Catani
 et
 al.,
 2005;
 Glasser
 &
 
Rilling,
 2008;
 Kaplan,
 Naeser,
 Martin,
 Ho,
 Wang,
 et
 al.,
 2010).
 
 It
 should
 be
 noted
 that
 
this
 description
 of
 the
 AF
 and
 SLF
 is
 rooted
 largely
 in
 evidence
 from
 tractography,
 
and
 there
 is
 ongoing
 debate
 in
 the
 literature
 surrounding
 the
 distinction
 between
 
tracts,
 cortical
 termination
 points,
 and
 association
 fiber
 system
 of
 these
 tracts
 in
 
humans
 (Catani,
 Jones,
 &
 Ffytche,
 2005;
 Frey,
 Campbell,
 Pike,
 &
 Petrides,
 2008;
 
Glasser
 &
 Rilling,
 2008;
 Kaplan,
 Naeser,
 Martin,
 Ho,
 Wang,
 et
 al.,
 2010;
 Makris,
 et
 al.,
 
2005;
 Petrides
 &
 Pandya,
 1984).
 
 Recognizing
 this
 debate,
 henceforward
 this
 tract
 
will
 be
 referred
 to
 as
 the
 AF.
 
 
Classically,
 the
 AF,
 particularly
 on
 the
 left,
 has
 been
 implicated
 in
 language
 as
 
it
 is
 thought
 to
 structurally
 and
 functionally
 connect
 Wernicke’s
 and
 Broca’s
 areas
 
(Bernal
 &
 Ardila,
 2009).
 
 Lesions
 in
 this
 tract
 frequently
 result
 in
 aphasia
 (Damasio
 
&
 Damasio,
 1980;
 Geschwind,
 1965;
 Yeatman
 et
 al.,
 2011).
 
 The
 AF
 likely
 contributes
 
to
 a
 number
 of
 other
 functions
 relevant
 to
 the
 present
 investigation,
 including
 
praxis
 (Heilmann
 &
 Watson,
 2008),
 visuospatial
 processing
 (Doricchi
 et
 al.,
 2008;
 
Thiebaut
 de
 Schotten
 et
 al.,
 2008),
 and
 motor
 planning
 and
 feedback
 and
 
feedforward
 of
 motor
 commands
 (Guenther
 et
 al.,
 2006).
 
 Thus,
 the
 AF
 is
 a
 likely
 
physical
 pathway
 between
 frontal
 and
 parietal
 nodes
 of
 the
 MNS
 and
 may
 function
 

  73
as
 a
 relay
 for
 signals
 between
 cortical
 regions
 of
 this
 network
 for
 imitation
 and
 
motor
 planning
 (Iacoboni
 &
 Dapretto,
 2006;
 Thiebaut
 de
 Schotten
 et
 al.,
 2008).

  Fractional
 anisotropy
 (FA)
 is
 a
 sensitive,
 though
 nonspecific,
 biomarker
 of
 
microstructural
 architecture
 (Alexander,
 Lee,
 Lazar,
 &
 Field,
 2007;
 Jones,
 Knosche,
 &
 
Turner,
 2012).
 
 The
 FA
 metric
 provides
 a
 quantification
 of
 the
 directional
 diffusion
 
of
 water
 protons,
 with
 higher
 mean
 values
 thought
 to
 represent
 more
 alignment
 
between
 fibers
 within
 a
 tract
 or
 region
 (Halwani,
 Loui,
 Ruber,
 &
 Schlaug,
 2011).
 
 
Other
 measures
 of
 diffusivity
 (e.g.,
 mean
 diffusivity,
 radial
 diffusivity,
 and
 axial
 
diffusivity)
 further
 describe
 microstructural
 properties
 that
 may
 be
 useful
 for
 
interpreting
 FA
 values,
 and
 these
 should
 be
 examined
 together
 with
 FA
 (Alexander
 
et
 al.,
 2007).
 
 In
 addition,
 volume
 of
 white
 matter
 tracts
 is
 thought
 to
 signify
 the
 
number
 of
 fibers
 or
 amount
 of
 myelin
 contained
 within
 an
 identified
 tract
 (Mori
 &
 
Zhang,
 2006).
 
 Thus,
 as
 arcuate
 fasciculus
 is
 thought
 to
 connect
 regions
 supporting
 
imitation
 and
 motor
 skill,
 the
 above
 microstructural
 properties
 within
 the
 AF
 would
 
likely
 differ
 between
 individuals
 with
 different
 levels
 of
 imitation
 and
 motor
 skill.
 
 
Currently,
 little
 direct
 evidence
 exists
 to
 support
 or
 disprove
 this
 hypothesis.
In
 the
 only
 known
 investigation
 of
 white
 matter
 structure
 comparing
 
individuals
 with
 developmental
 coordination
 disorder
 (DCD;
 a
 diagnosis
 related
 to
 
and
 possibly
 encompassing
 DD)
 and
 typically
 developing
 children,
 Zwicker
 et
 al.
 
(2012)
 collected
 pilot
 data
 for
 a
 DTI
 study
 of
 children
 in
 order
 to
 ascertain
 if
 
functional
 brain
 activity
 differences
 in
 children
 with
 DCD
 found
 in
 their
 previous
 
work
 would
 be
 accompanied
 by
 differences
 in
 white
 matter
 motor
 pathways.
 
 These
 

  74
researchers
 did
 not
 propose
 any
 hypotheses
 specific
 to
 MNS
 regions
 and
 instead
 
focused
 on
 two
 primary
 motor
 pathways:
 the
 corticospinal
 and
 corticobulbar
 tracts.
 
 
No
 significant
 differences
 in
 FA
 values
 were
 found
 in
 any
 region,
 although
 children
 
with
 DCD
 had
 significantly
 lower
 apparent
 diffusion
 coefficient
 (ADC)
 values
 in
 the
 
corticospinal
 tract
 when
 compared
 to
 typically
 developing
 (TD)
 children.
 
 In
 
addition,
 the
 children’s
 scores
 on
 the
 Movement
 ABC
 2
 (M-­‐ABC
 2),
 a
 common
 
pediatric
 motor
 skills
 test
 used
 in
 identifying
 DCD,
 moderately
 correlated
 with
 ADC
 
of
 the
 corticospinal
 tract.
 
 This
 study
 provides
 support
 for
 the
 hypothesis
 that
 broad
 
structural
 white
 matter
 differences
 in
 motor
 pathways
 may
 be
 related
 to
 DCD;
 
however,
 no
 conclusions
 can
 be
 drawn
 regarding
 tracts
 connecting
 the
 fronto-­‐
parietal
 network
 as
 this
 was
 not
 specifically
 investigated.
 
 Furthermore,
 a
 nominal
 
sample
 size
 (DCD
 n
 =
 7;
 TD
 n
 =
 9)
 limits
 generalizability
 of
 the
 results.
 
 
 
Despite
 a
 lack
 of
 gross
 structural
 pathology
 on
 typical
 neuroimaging
 scans,
 
white
 matter
 abnormalities
 identified
 by
 DTI
 have
 been
 found
 to
 correlate
 with
 a
 
number
 of
 related
 and
 commonly
 co-­‐occurring
 neurological
 conditions,
 such
 as
 
attention
 deficit
 hyperactivity
 disorder
 (ADHD;
 Ashtari
 et
 al.,
 2005;
 Silk
 et
 al.,
 2009),
 
preterm
 birth
 and
 low
 birth
 weight
 (Counsell
 et
 al.,
 2006;
 Counsell
 et
 al.,
 2008;
 
Dudink
 et
 al.,
 2007;
 Nagy
 et
 al.,
 2009;
 Skranes
 et
 al.,
 2007;
 Yung
 et
 al.,
 2007),
 and
 
autism
 spectrum
 disorder
 (ASD;
 Alexander
 et
 al.,
 2007;
 Barnea-­‐Goraly
 et
 al.,
 2004;
 
Fletcher
 et
 al.,
 2010;
 Sundaram
 et
 al.,
 2008).
 
 The
 majority
 of
 this
 literature
 concerns
 
children,
 with
 a
 few
 researchers
 reporting
 differences
 in
 adolescents
 with
 
developmental
 disabilities
 (Fletcher
 et
 al.,
 2010;
 Nagy
 et
 al.
 2009;
 Skranes
 et
 al.,
 

  75
2007).
 
 Although
 the
 results
 of
 such
 investigations
 indicate
 diffuse
 abnormalities,
 
with
 sometimes
 conflicting
 data
 among
 studies,
 results
 of
 such
 studies
 are
 generally
 
consistent
 with
 microstructural
 patterns
 suggesting
 dysmyelination.
 
 

  Considering
 the
 evidence
 that
 white
 matter
 is
 abnormal
 in
 individuals
 with
 
developmental
 disabilities
 related
 to
 DD/DCD
 and
 that
 some
 evidence
 already
 
indicates
 broad
 white
 matter
 differences
 in
 DCD
 (Zwicker
 et
 al.,
 2012),
 it
 is
 
reasonable
 to
 suspect
 that
 white
 matter
 differences
 will
 be
 found
 between
 
individuals
 with
 DD
 and
 TD
 individuals.
 
 Specifically,
 we
 hypothesized
 that
 white
 
matter
 microstructural
 properties
 of
 FA
 and
 mean
 diffusivity
 (MD)
 would
 differ
 
between
 groups
 in
 the
 right
 and
 left
 AF.
 
 In
 the
 DD
 group
 we
 predicted
 decreased
 FA
 
and
 increased
 MD—a
 pattern
 broadly
 indicative
 of
 white
 matter
 neuropathology
 
and
 consistent
 with
 abnormal
 brain
 development
 and
 dysmyelination
 (Alexander,
 
Lee,
 Lazar,
 &
 Field,
 2007).
 
 However,
 it
 is
 important
 to
 note
 that
 FA
 and
 MD
 suggest
 
different,
 and
 not
 necessarily
 correlated,
 information
 about
 white
 matter
 
microstructure
 and
 thus
 should
 be
 considered
 separately
 (Burzynska,
 Preuschhof,
 
Backman,
 et
 al.,
 2010).
In
 addition,
 the
 predicted
 decrease
 in
 FA
 and
 increase
 in
 MD
 would
 likely
 be
 
accompanied
 by
 increases
 in
 radial
 diffusivity
 (RD)
 and/or
 axial
 diffusivity
 (AD),
 
two
 orthogonal
 measures
 which
 may
 help
 explain
 which
 components
 of
 the
 
diffusion
 tensor
 contribute
 to
 differences
 in
 FA
 and
 MD.
 
 Because
 fiber
 bundles
 may
 
increase
 in
 volume
 as
 connections
 between
 cortical
 regions
 are
 strengthened,
 it
 was
 
also
 predicted
 that
 the
 DD
 group
 would
 exhibit
 decreased
 volume
 in
 AF.
 

  76
Methods
 

  Participants
 
Young
 adults
 (age
 18-­‐28)
 with
 developmental
 dyspraxia
 and
 their
 age-­‐
 and
 
gender-­‐matched
 typically
 developing
 peers
 were
 recruited
 for
 this
 study.
 
 All
 
participants
 were
 right-­‐handed
 as
 assessed
 by
 a
 Modified
 Edinburgh
 Handedness
 
Inventory
 (Oldfield,
 1971),
 had
 no
 known
 neurological
 or
 psychiatric
 impairment
 
(aside
 from
 motor
 skill
 impairment
 in
 the
 DD
 group),
 and
 were
 deemed
 appropriate
 
for
 MRI
 after
 undergoing
 safety
 screening.
 
 Because
 dyspraxia
 is
 thought
 to
 co-­‐occur
 
with
 autism
 spectrum
 disorders
 (ASD),
 the
 presence
 of
 ASD
 diagnosis
 or
 symptoms
 
was
 an
 exclusion
 criterion
 for
 this
 study
 as
 determined
 by
 the
 Ritvo
 Autism
 
Asperger
 Diagnostic
 Scale-­‐Revised
 (Ritvo
 et
 al.,
 2011).
 
 
 
Additional
 inclusion
 criteria
 for
 the
 developmental
 dyspraxia
 group
 were:
 (a)
 
a
 stated
 history
 and
 current
 difficulty
 with
 motor
 coordination,
 imitation,
 and/or
 
learning
 new
 motor
 skills;
 (b)
 combined
 score
 of
 probable
 DCD/DD
 on
 the
 Adult
 
DCD/Dyspraxia
 Checklist
 (ADC;
 Kirby,
 Edwards,
 Sugden,
 &
 Rosenblum,
 2010;
 Kirby
 
&
 Rosenblum,
 2011)
 and
 modified
 DCD-­‐Q’07
 (re-­‐worded
 to
 be
 appropriate
 for
 
adults);
 (c)
 score
 of
 below
 15
th

 percentile
 for
 age
 and
 gender
 on
 the
 Bruininks-­‐
Oseretsky
 Test
 of
 Motor
 Proficiency
 Second
 Edition
 (BOT-­‐2;
 Bruininks
 &
 Bruininks,
 
2005)
 Short
 Form;
 and
 (d)
 raw
 score
 below
 28
 on
 the
 Sensory
 Integration
 and
 
Praxis
 Tests
 (SIPT;
 Ayres,
 1989/2004)
 Postural
 Praxis
 test.
 
 Because
 the
 SIPT
 
Postural
 Praxis
 test
 has
 been
 standardized
 only
 in
 children,
 we
 collected
 data
 
(unpublished)
 on
 100
 young
 adults
 meeting
 the
 same
 age
 and
 handedness
 criteria
 

  77
as
 our
 study
 participants
 and
 determined
 a
 cutoff
 score
 of
 2
 standard
 deviations
 
below
 the
 mean.
 
A
 group
 of
 14
 individuals
 with
 DD
 and
 14
 TD
 individuals
 were
 included
 in
 the
 
sample.
 
 All
 participants
 met
 the
 inclusion
 and
 exclusion
 criteria
 for
 their
 respective
 
group.
 
 For
 a
 full
 description
 of
 the
 participant
 pool,
 see
 Chapter
 2
 Methods.
 
The
 study
 was
 approved
 by
 the
 Institutional
 Review
 Board
 of
 the
 University
 
of
 Southern
 California
 and
 all
 procedures
 were
 conducted
 according
 to
 the
 
approved
 protocol.
 
 Participants
 gave
 their
 written
 informed
 consent
 prior
 to
 
participation.
 
 All
 procedures
 were
 conducted
 with
 regard
 to
 ethical
 standards
 for
 
human
 subjects
 research
 in
 accordance
 with
 the
 1964
 Declaration
 of
 Helsinki.
 

 

  Image
 acquisition
 
Magnetic
 resonance
 (MR)
 images
 were
 obtained
 using
 a
 3-­‐Tesla
 Siemens
 
MAGNETOM
 Trio
 scanner.
 
 High
 Resolution
 structural
 T1-­‐weighted
 magnetization-­‐
prepared
 rapid
 gradient
 echo
 (MPRAGE)
 data
 were
 acquired
 from
 each
 participant
 
with
 the
 following
 parameters:
 176
 x
 256
 x
 256
 voxel
 matrix
 with
 a
 spatial
 
resolution
 of
 1
 x
 1
 x
 1
 mm,
 TR
 =
 1950
 ms,
 TE
 =
 2.26,
 FOV
 =
 256
 mm,
 flip
 angle
 =
 90°.
 
 
DTI
 was
 performed
 using
 a
 diffusion-­‐weighted,
 spin
 recoil
 echo-­‐planar
 imaging
 
sequence
 with
 the
 following
 parameters:
 128
 x
 128
 x
 60
 voxel
 matrix
 with
 a
 spatial
 
resolution
 of
 2
 x
 2
 x
 2
 mm,
 interleaved
 transverse
 slices
 TR
 =
 10000
 ms,
 TE
 =
 88
 ms,
 
64
 non-­‐collinear
 gradient
 directions
 with
 a
 b-­‐value
 of
 1000
 s/mm
2

 and
 5
 volumes
 
with
 a
 b-­‐value
 of
 0
 s/mm
2
.
 

  78

  Data
 pre-­processing
 
Diffusion
 data
 were
 pre-­‐processed
 using
 FMRIB’s
 Diffusion
 Toolbox
 (FDT)
 
version
 3.0,
 a
 part
 of
 the
 FMRIB
 Software
 Library
 (FSL
 version
 5.0.2;
 
www.fmrib.ox/ac.uk/fsl;
 Jenkinson
 et
 al.,
 2012).
 
 Diffusion
 data
 was
 first
 corrected
 
for
 head
 motion
 artifacts
 and
 eddy
 current
 distortion
 using
 affine
 registration
 to
 a
 
reference
 volume,
 followed
 by
 BET
 for
 brain
 extraction
 from
 non-­‐brain
 tissue
 in
 the
 
image
 (Smith,
 2002).
 
 Next,
 individual
 volumes
 were
 visually
 inspected
 to
 ensure
 
there
 were
 no
 slice-­‐drop
 outs
 or
 problems
 with
 motion
 correction
 in
 the
 dataset,
 as
 
may
 sometimes
 occur
 in
 diffusion
 weighted
 imaging
 (Jones
 et
 al.,
 2012).
 

 

  Tensor
 estimation
 
DTIFIT
 (part
 of
 FSL’s
 FDT)
 was
 used
 for
 local
 fitting
 of
 diffusion
 tensors,
 
yielding
 estimates
 of
 eigenvectors
 and
 eigenvalues
 at
 each
 voxel.
 
 The
 eigenvalues
 
were
 used
 to
 compute
 FA,
 MD
 (mean
 of
 the
 3
 eigenvalues),
 AD
 (diffusivity
 along
 the
 
principle
 axis),
 and
 RD
 (mean
 of
 diffusivities
 along
 the
 two
 minor
 axes)
 at
 each
 
voxel.
 
 
 
A
 probability
 distribution
 for
 fiber
 direction
 was
 calculated
 for
 each
 brain
 
voxel
 using
 Bayesian
 modeling
 via
 BEDPOSTX
 (Behrens
 et
 al.,
 2003a;
 2003b).
 
 
Estimates
 of
 two
 directions
 per
 voxel
 were
 allowed
 to
 account
 for
 crossing
 fibers
 
(Behrens
 et
 al.,
 2007).
 
 The
 data
 was
 then
 visually
 inspected
 to
 ensure
 no
 gross
 
errors
 in
 modeling
 of
 crossing
 fiber
 architecture
 (e.g.,
 a
 single
 coherent
 orientation
 
is
 strongly
 expected
 in
 corpus
 callosum,
 but
 less
 prominent
 elsewhere).
 

  79

  Registration
 
Although
 tractography
 was
 conducted
 in
 diffusion-­‐weighted
 imaging
 space,
 
registration
 to
 structural
 and
 standard
 space
 allows
 for
 tractography
 results
 to
 be
 
binned
 in
 high-­‐resolution
 structural
 space
 for
 better
 visualization
 or
 standard
 space
 
for
 comparisons
 across
 participants.
 
 Transformation
 matrices
 were
 created
 to
 
register
 each
 subject’s
 diffusion
 data
 to
 their
 structural
 image
 using
 FLIRT
 
(Jenkinson
 &
 Smith,
 2001;
 Jenkinson
 et
 al.,
 2002)
 with
 6
 degrees
 of
 freedom,
 the
 
correlation
 ratio
 cost
 function
 and
 normal
 search.
 
 Non-­‐linear
 registration
 of
 
structural
 data
 to
 standard
 space
 was
 carried
 out
 with
 FNIRT
 (Andersson,
 
Jenkinson,
 &
 Smith,
 2007)
 with
 a
 transformation
 matrix
 derived
 using
 12
 degrees
 of
 
freedom,
 the
 correlation
 ratio
 cost
 function
 and
 normal
 search.
 
 
 

 

  ROI
 and
 seed
 definition
 
Cortical
 regions
 of
 interest
 (ROIs)
 were
 defined
 on
 each
 participant’s
 T1-­‐
weighted
 scan
 for
 anatomical
 precision
 using
 FreeSurfer
 (Dale
 et
 al.,
 1999;
 Desikan
 
et
 al.,
 2006;
 Fischl
 et
 al.,
 1999;
 Fischl
 &
 Dale,
 2000;
 Fischl
 et
 al.,
 2004),
 a
 program
 for
 
automated
 parcellation
 of
 anatomical
 locations
 based
 on
 sulcal
 and
 gyral
 anatomy.
 
 
Seeds
 were
 labeled
 at
 the
 gray-­‐white
 matter
 boundary
 underlying
 cortical
 regions
 of
 
interest.
 
 This
 automated
 cortical
 parcellation
 method
 has
 demonstrated
 high
 
validity
 compared
 to
 manual
 labeling
 of
 regions
 of
 interest
 based
 on
 sulcal
 and
 gyral
 
anatomy
 (Desikan
 et
 al.,
 2006)
 and
 high
 face
 validity
 in
 the
 present
 dataset
 based
 on
 
visual
 inspection
 of
 the
 resulting
 parcellation
 in
 each
 subject.
 
 Cortical
 ROIs
 for
 the
 
 

  80

Figure
 3.1.
 
 Cortical
 ROIs
 used
 for
 seeding
 tractography
 in
 a
 single
 subject
 pictured
 
on
 T1
 images.
 
 Arcuate
 fasciculus
 was
 tracked
 at
 the
 gray-­‐white
 boundary
 between
 
posterior
 STS
 (blue,
 top
 image)
 and
 pars
 opercularis
 (red,
 top
 image)
 through
 a
 
waypoint
 mask
 in
 the
 white
 matter
 beneath
 SMG
 (green,
 bottom
 image).
 
 A
 single
 
slice
 midsaggital
 exclusion
 mask
 was
 also
 applied
 (not
 pictured).
 

  81
present
 investigation
 were:
 (1)
 posterior
 aspect
 of
 the
 STS
 (origination
 seed)
 and
 
(2)
 pars
 opercularis
 of
 the
 IFG
 (termination
 seed).
 
 In
 addition,
 a
 waypoint
 mask
 
was
 drawn
 in
 the
 white
 matter
 underlying
 supramarginal
 gyrus
 of
 the
 IPL
 and
 using
 
anatomical
 guidelines
 for
 identifying
 the
 AF
 as
 described
 in
 Catani
 and
 Thiebaut
 de
 
Schotten
 (2008).
 
 A
 single
 slice
 at
 the
 midsaggital
 line
 was
 used
 as
 an
 exclusion
 
mask
 to
 preclude
 fibers
 crossing
 hemispheres
 from
 being
 included
 in
 either
 the
 
right
 or
 left
 AF
 tracts.
 
 Examples
 of
 seed
 regions
 in
 a
 single
 subject
 can
 be
 seen
 in
 
Figure
 3.1.
 
 
 

 

  Tractography
 
Probabilistic
 tractography
 using
 PROBTRACKX
 implemented
 in
 FDT
 was
 
applied
 to
 constrain
 white
 matter
 tracts
 of
 interest
 between
 cortical
 and
 waypoint
 
ROIs.
 
 PROBTRACKX
 repetitively
 samples
 from
 the
 distributions
 of
 voxel-­‐wise
 
principal
 diffusion
 directions
 to
 generate
 a
 probabilistic
 streamline
 on
 the
 
distribution
 in
 orthograde
 and
 retrograde
 directions
 from
 each
 image
 voxel
 
(Behrens,
 Johansen-­‐Berg,
 Jbabdi,
 Rushworth,
 &
 Woolrich,
 2007).
 
 Parameters
 for
 
tractography
 were
 the
 following:
 modified
 Euler
 streamlining
 with
 5000
 streamline
 
samples;
 curvature
 threshold
 =
 0.2;
 step
 length
 0.5
 mm;
 2000
 maximum
 steps;
 
minimum
 FA
 threshold
 =
 0.1.
 
 Resulting
 tracts
 were
 then
 masked
 to
 exclude
 voxels
 
below
 10%
 of
 the
 maximum
 intensity
 value
 of
 each
 tract.
 
 
 

 

  82
Tract
 statistics
 
For
 the
 AF
 in
 each
 hemisphere,
 tract
 volume
 was
 computed
 by
 extracting
 the
 
number
 of
 voxels
 in
 each
 tract
 multiplied
 by
 voxel
 size
 (voxels
 =
 2
 mm
 isotropic;
 1
 
voxel
 =
 4
 mm
3
).
 
 Measures
 of
 mean
 FA,
 MD,
 RD,
 and
 AD
 within
 each
 voxel
 of
 the
 
delineated
 AF
 in
 each
 hemisphere
 were
 extracted
 and
 a
 weighted
 average
 was
 
computed
 across
 the
 entire
 tract
 using
 the
 probabilistic
 distribution
 from
 
tractography
 results.
 
 All
 metrics
 were
 compared
 separately
 in
 each
 hemisphere
 
using
 two-­‐way
 t-­‐tests
 between
 groups
 (TD,
 DD)
 and
 a
 significance
 threshold
 of
 α
 =
 
0.05
 was
 used
 for
 all
 tests.
 
 Although
 directionality
 was
 predicted
 a
 priori,
 no
 
comparable
 DTI
 investigation
 has
 been
 previously
 undertaken
 in
 this
 population
 
and
 two-­‐way
 tests
 were
 chosen
 in
 order
 to
 detect
 possible
 group-­‐wise
 differences
 in
 
either
 direction.
 
 Effect
 sizes
 for
 significant
 results,
 Cohen’s
 d,
 were
 calculated
 as
 the
 
difference
 between
 means
 divided
 by
 the
 pooled
 standard
 deviation
 (Cohen,
 1988;
 
Rosnow
 &
 Rosenthal,
 1996).
 
To
 test
 whether
 whole-­‐brain
 differences
 in
 FA,
 diffusivity,
 and
 volume
 could
 
account
 for
 potential
 differences
 between
 groups,
 each
 measure
 was
 extracted
 at
 
the
 whole-­‐brain
 level
 and
 compared
 in
 three
 additional
 two-­‐way
 t-­‐tests
 (FA,
 MD,
 
volume)
 between
 groups
 (TD,
 DD).
 
 Cortical
 white
 matter
 volume
 was
 derived
 from
 
segmentation
 performed
 with
 FreeSurfer
 and
 consisted
 of
 total
 volume
 inside
 the
 
white
 surface
 minus
 non-­‐white
 matter
 structures
 (i.e.,
 ventricles,
 CSF,
 subcortical
 
gray
 matter
 structures).
 
 
 

  83
Results
 

  Tractography
 

  Probabilistic
 tractography
 between
 cortical
 ROIs
 successfully
 delineated
 the
 
arcuate
 fasciculus
 in
 all
 participants.
 
 Visual
 comparison
 shows
 tracts
 are
 
qualitatively
 similar
 between
 groups
 in
 size,
 but
 bilateral
 AF
 appears
 to
 be
 slightly
 
more
 medial
 in
 the
 DD
 group
 than
 in
 the
 TD
 group.
 
 This
 difference
 is
 most
 apparent
 
in
 the
 axial
 view
 (see
 Figure
 3.2).
 
 
 

 

  Tract
 statistics
 
Table
 3.1
 lists
 results
 of
 left
 and
 right
 AF
 metrics
 for
 each
 group.
 
 Tract
 
volume
 was
 not
 statistically
 significant
 in
 either
 hemisphere
 between
 groups.
 
 In
 the
 
left
 hemisphere
 in
 the
 DD
 group,
 FA
 was
 significantly
 decreased
 [t(2,26)
 =
 2.482,
 p
 =
 
0.019,
 d
 =
 0.95]
 and
 MD
 was
 increased
 [t(2,26)
 =
 2.060,
 p
 =
 0.049,
 d
 =
 0.81].
 
 In
 
addition,
 left
 hemisphere
 RD
 was
 increased
 in
 the
 DD
 group
 [t(2,26)
 =
 2.066,
 p
 =
 
0.048,
 d
 =
 0.74].
 
 No
 differences
 in
 FA
 or
 diffusivity
 were
 found
 between
 groups
 in
 
the
 right
 hemisphere.
 
 Separate
 tests
 for
 whole-­‐brain
 differences
 in
 volume,
 FA,
 and
 
diffusivity
 showed
 no
 significant
 between-­‐groups
 differences
 (all
 ps
 >
 0.05).
 

 

 

 

 

 

  84

 

 


 
Figure
 3.2.
 
 Left
 and
 right
 arcuate
 fasciculus
 (AF)
 in
 typically
 developing
 individuals
 
(red),
 individuals
 with
 developmental
 dyspraxia
 (blue),
 and
 areas
 common
 to
 both
 
groups
 (purple).
 
 Probabilistic
 tractography
 results
 indicate
 that
 left
 and
 right
 AF
 
could
 be
 identified
 in
 all
 brains
 in
 the
 dataset
 by
 tracking
 between
 seed
 regions
 STS,
 
IPL,
 and
 IFG.
 
 
Z =32      Y = -32












X = -38     X = 38

  85

 
TABLE
 3.1.
 
 Arcuate
 Fasciculus
 Tract
 Metrics
 


 

 
TD
 (n
 =
 14)
 
M
 (SD)
 
DD
 (n
 =
 14)
 
M
 (SD)
 
t
 
(df=26)
  p
 
Volume
 (mm
3
)
  L
  7758.77
 (5046.43)
  9162.86
 (3005.82)
  0.167
  0.869
 

  R
  13523.08
 (3308.13)
  12737.14
 (4729.89)
  0.345
  0.733
 
FA
  L
  0.463
 (0.036)
  0.433
 (0.026)
  2.482
  0.019
 

  R
  0.420
 (0.029)
  0.411
 (0.019)
  0.975
  0.339
 
MD
 (10
-­‐3
 
mm
2
/s)
  L
  0.702
 (0.033)
  0.726
 (0.026)
  2.060
  0.049
 

  R
  0.735
 (0.023)
  0.744
 (0.027)
  0.924
  0.364
 
AD
 (10
-­‐3
 
mm
2
/s)
  L
  1.089
 (0.056)
  1.092
 (0.038)
  0.071
  0.944
 

  R
  1.075
 (0.035)
  1.092
 (0.027)
  1.678
  0.105
 
RD
 (10
-­‐3
 
mm
2
/s)
  L
  0.522
 (0.033)
  0.546
 (0.032)
  2.066
  0.048
 

  R
  0.562
 (0.028)
  0.574
 (0.030)
  1.026
  0.314
 
Note.
 FA
 =
 fractional
 anisotropy;
 MD
 =
 mean
 diffusivity;
 AD
 =
 axial
 diffusivity;
 RD
 =
 radial
 diffusivity;
 
TD
 =
 typically
 developing;
 DD
 =
 developmental
 dyspraxia.
 
 Summary
 statistics
 for
 volume
 and
 tensor
 
scalors
 by
 group
 for
 each
 hemisphere
 and
 results
 of
 t-­‐tests
 between
 groups
 are
 presented.
 
 
 

 

 

 
Discussion
 
In
 this
 DTI
 investigation
 a
 comparison
 between
 individuals
 with
 
developmental
 dyspraxia
 and
 typically
 developing
 individuals
 indicated
 differences
 
in
 microstructural
 properties
 in
 left
 arcuate
 fasciculus,
 a
 white
 matter
 fiber
 bundle
 
that
 connects
 regions
 of
 the
 brain
 involved
 in
 imitation
 and
 motor
 planning.
 
 In
 
addition,
 one
 notable
 qualitative
 difference
 in
 morphology
 between
 groups
 
indicates
 a
 slightly
 more
 medial
 distribution
 of
 the
 AF
 in
 both
 hemispheres
 in
 the
 
DD
 group.
 
 The
 AF
 is
 composed
 of
 both
 long
 and
 short
 fibers,
 with
 the
 short
 fibers
 
lying
 in
 a
 more
 lateral
 region
 than
 the
 long
 fibers
 (Catani
 &
 Thiebaut
 de
 Schotten,
 

  86
2008).
 
 One
 explanation
 for
 this
 observable
 difference
 in
 tract
 arrangement
 could
 be
 
found
 in
 the
 distribution
 of
 fiber
 length
 (i.e.,
 number
 of
 short-­‐range
 association
 
fibers
 near
 the
 cortical
 surface
 versus
 long-­‐range
 fibers
 within
 deeper
 white
 matter
 
tracts).
 
 This
 would
 parallel
 the
 finding
 of
 abnormal
 distribution
 in
 the
 number
 of
 
short-­‐
 and
 long-­‐range
 white
 matter
 (WM)
 fibers,
 and
 differences
 in
 FA
 and
 MD
 by
 
fiber
 length
 in
 the
 frontal,
 parietal,
 and
 temporal
 lobes
 of
 children
 with
 ASD—
evidence
 which
 is
 thought
 to
 be
 related
 to
 local
 underconnectivity
 or
 a
 lack
 of
 
inhibitory
 interneurons
 (Shukla,
 Keehn,
 Smylie,
 &
 Muller,
 2011;
 Sundaram,
 Kumar,
 
Makki,
 Behen,
 Chugani,
 &
 Chugani,
 2008).
 
 A
 direct
 comparison
 of
 the
 spatial
 
distribution
 of
 fibers
 in
 DD
 and
 TD
 individuals
 using
 a
 tractography
 protocol
 
capable
 of
 discriminating
 fibers
 by
 length
 could
 be
 used
 to
 quantify
 any
 such
 
potential
 difference
 and
 may
 be
 explored
 in
 a
 future
 investigation.
 
The
 present
 results
 showed
 that
 the
 developmental
 dyspraxia
 group
 had
 
decreased
 FA
 and
 increased
 MD
 in
 the
 left
 AF.
 
 Recognizing
 the
 potentially
 differing
 
contributions
 of
 axial
 and
 radial
 diffusivities,
 RD
 and
 AD
 calculations
 revealed
 
increased
 RD—but
 not
 AD—in
 the
 DD
 group
 compared
 to
 the
 TD
 group.
 
 These
 
differences
 cannot
 be
 accounted
 for
 by
 global
 differences
 in
 white
 matter
 volume
 or
 
whole-­‐brain
 FA
 or
 diffusivity.
 
 
 
Results
 confirm
 the
 predicted
 group
 differences
 and
 directionality
 but
 only
 in
 
the
 left
 hemisphere.
 
 This
 is
 somewhat
 consistent
 with
 results
 obtained
 from
 fMRI
 in
 
this
 sample.
 
 In
 the
 previous
 investigation,
 left
 IPL
 and
 right
 IFG
 were
 significantly
 
different
 between
 groups
 during
 imitation,
 whereas
 left
 IPL
 and
 bilateral
 IFG
 

  87
differed
 during
 motor
 planning
 (for
 complete
 details,
 see
 Chapter
 2
 Results).
 
 The
 
only
 condition
 during
 which
 activity
 in
 both
 IFG
 and
 IPL
 on
 the
 same
 side
 (left)
 was
 
decreased
 in
 the
 DD
 group
 was
 motor
 planning.
 
 Arcuate
 fasciculus
 has
 been
 
implicated
 in
 motor
 planning
 and
 praxis
 (Catani
 &
 Thiebaut
 de
 Schotten,
 2008;
 
Heilmann
 &
 Watson,
 2008)
 but
 not
 specifically
 imitation.
 
 One
 possible
 explanation
 
is
 that
 the
 differences
 in
 left
 AF
 underlie
 functional
 differences
 during
 motor
 
planning
 in
 this
 frontal-­‐parietal
 network.
 
 Because
 the
 AF
 is
 strongly
 associated
 with
 
language
 function
 (Bernal
 &
 Ardila,
 2009;
 Damasio
 &
 Damasio,
 1980;
 Geschwind,
 
1965;
 Yeatman
 et
 al.,
 2011),
 the
 current
 findings
 should
 be
 explored
 further
 with
 
regard
 to
 language
 in
 DD.
 
 No
 explicit
 data
 on
 language
 skill
 was
 collected
 in
 this
 
study
 sample
 (although
 participants
 indicated
 no
 known
 co-­‐occurring
 disorders,
 
such
 as
 dyslexia).
 
 In
 addition,
 future
 research
 endeavors
 could
 utilize
 functional
 
connectivity
 methods
 in
 addition
 to
 DTI
 to
 explore
 the
 relationship
 between
 
function
 in
 IFG
 and
 IPL
 and
 their
 structural-­‐functional
 connectivity
 profile.
 
 
 
The
 finding
 of
 lower
 FA
 in
 the
 DD
 group
 compared
 to
 the
 TD
 group
 is
 
congruent
 with
 general
 DTI
 findings
 throughout
 various
 brain
 regions
 in
 other
 
(related)
 developmental
 disorders
 of
 neurological
 origin,
 such
 as
 ASD
 and
 ADHD
 
(Alexander
 et
 al.,
 2007;
 Ashtari
 et
 al.,
 2005;
 Barnea-­‐Goraly
 et
 al.,
 2004;
 Silk
 et
 al.,
 
2009),
 as
 well
 as
 a
 broad
 spectrum
 of
 other
 CNS
 diseases
 with
 a
 motor
 impairment
 
component
 (Kubicki
 et
 al.,
 2007;
 Melzer,
 et
 al.,
 2013;
 Pagani,
 Filippi,
 Rocca,
 &
 
Horsfield,
 2005).
 
 Decreased
 FA,
 on
 its
 own,
 is
 considered
 a
 fairly
 sensitive
 although
 
nonspecific
 biomarker
 of
 neuropathology
 with
 many
 previous
 studies
 equating
 it
 to
 

  88
decreased
 microstructural
 integrity,
 although
 this
 broad
 interpretation
 has
 been
 
shown
 to
 be
 problematic
 (Jones
 et
 al.,
 2012).
 
 By
 considering
 the
 present
 finding
 
that
 decreased
 FA
 was
 accompanied
 by
 increased
 MD
 in
 DD,
 we
 were
 able
 to
 gain
 a
 
more
 comprehensive
 picture
 of
 white
 matter
 differences
 in
 this
 tract
 between
 those
 
with
 DD
 and
 typically
 developing
 individuals.
 
 
 
Accompanying
 differences
 in
 FA
 and
 MD
 in
 the
 DD
 group,
 an
 increase
 in
 RD
 
with
 no
 difference
 in
 AD
 suggests
 that
 RD
 accounts
 for
 the
 overall
 increase
 in
 MD.
 
 
Histological
 studies
 and
 evidence
 from
 mouse
 models
 suggests
 that
 the
 pattern
 of
 
decreased
 FA
 and
 increased
 MD
 and
 RD,
 without
 an
 increase
 in
 AD,
 is
 indicative
 of
 
dysmyelination
 rather
 than
 differences
 in
 axon
 properties,
 such
 as
 diameter
 or
 
density,
 Wallerian
 degeneration,
 or
 gliosis
 (Burzynska
 et
 al.,
 2010;
 Song,
 et
 al.,
 2002;
 
Song
 et
 al.,
 2005;
 Tyszka
 et
 al.,
 2006).
 
 Considering
 the
 developmental
 nature
 of
 
dyspraxia
 together
 with
 the
 present
 findings,
 dysmyelination
 or
 a
 failure
 of
 normal
 
myelin
 development
 is
 the
 most
 likely
 explanation
 of
 the
 obtained
 results.
 
 
 
While
 it
 is
 assumed
 that
 imitation
 and
 motor
 skill
 are
 predicated
 on
 brain
 
structure,
 it
 is
 also
 recognized
 that
 neural
 pruning
 occurs
 throughout
 the
 lifespan
 
such
 that
 unused
 connections
 are
 pruned
 and
 pertinent
 ones
 are
 strengthened
 
(LaMantia
 &
 Rakic,
 1994).
 
 With
 the
 strengthening
 of
 synaptic
 connections
 come
 
increased
 axon
 diameter
 and
 myelin
 thickness
 (Muller,
 Toni,
 &
 Buchs,
 1999),
 and
 
these
 changes
 influence
 diffusion-­‐weighted
 metrics.
 
 Therefore,
 some
 degree
 of
 the
 
observed
 differences
 in
 DD
 could
 be
 attributed
 to
 experience-­‐dependent
 pruning
 of
 
axons
 as
 individuals
 with
 DD
 may
 have
 less
 comparable
 experience
 with
 imitation
 

  89
and
 motor
 tasks
 through
 behavioral
 avoidance.
 
 Indeed,
 those
 in
 the
 DD
 group
 
reported
 avoidance
 of
 motor
 and
 imitation-­‐learning
 tasks
 during
 initial
 recruitment
 
screening
 and
 through
 questionnaires
 used
 for
 inclusion
 criteria
 (i.e.,
 ADC
 and
 
modified
 DCD-­‐Q’07).
 
 Evidence
 from
 Missiuna
 et
 al.
 (2008)
 indicates
 behavioral
 
avoidance
 of
 skilled
 motor
 tasks
 is
 the
 most
 frequently
 reported
 coping
 strategy
 for
 
managing
 coordination
 impairments
 among
 young
 adults
 with
 DCD.
 
 The
 present
 
study
 sample
 indicated
 that
 they
 had
 such
 difficulties
 since
 early
 childhood
 (as
 did
 
the
 sample
 in
 Missiuna
 et
 al.’s
 investigation),
 so
 experience-­‐dependent
 axonal
 
pruning
 could
 contribute
 to
 an
 increase
 in
 the
 magnitude
 of
 effect
 but
 is
 an
 unlikely
 
primary
 source
 of
 differences.
 
 This
 could
 be
 further
 explored
 with
 a
 longitudinal
 
design
 to
 determine
 if
 age
 and
 experience
 negatively
 modulate
 WM
 microstructural
 
properties
 in
 DD.
 
Finally,
 it
 is
 important
 to
 stress
 the
 fact
 that
 DTI
 cannot
 determine
 specific
 
characteristics
 of
 individual
 neurons
 or
 WM
 fibers
 and
 that
 DTI
 metrics
 are
 derived
 
of
 a
 number
 of
 biological
 factors
 including
 axon
 number,
 caliber,
 and
 fiber
 direction
 
coherence
 as
 well
 as
 the
 amount
 and
 quality
 of
 myelination.
 
 We
 are,
 therefore,
 
limited
 to
 a
 somewhat
 high
 degree
 of
 speculation
 in
 interpreting
 results
 from
 this
 or
 
any
 diffusion-­‐weighted
 imaging
 investigation
 (Jones
 et
 al.,
 2012).
 
 
 

 
Conclusion
 
In
 this
 investigation
 we
 used
 diffusion
 tensor
 imaging
 to
 study
 the
 structural
 
connections
 between
 nodes
 of
 the
 human
 mirror
 neuron
 system—the
 arcuate
 

  90
fasciculus—in
 young
 adults
 with
 developmental
 dyspraxia
 and
 their
 typically
 
developing
 peers.
 
 Results
 indicated
 a
 pattern
 of
 differences
 in
 the
 left
 AF
 of
 the
 DD
 
group
 indicative
 of
 a
 failure
 of
 normal
 myelin
 development,
 or
 dysmyelination.
 
 
While
 these
 results
 may
 have
 been
 modulated
 by
 neural
 pruning
 secondary
 to
 
motor
 task
 behavioral
 avoidance
 in
 this
 group,
 such
 an
 explanation
 alone
 cannot
 
account
 for
 the
 obtained
 results.
 
 Further
 research
 is
 needed
 to
 better
 understand
 
and
 explain
 WM
 differences
 in
 DD,
 such
 as
 by
 classifying
 fiber
 distribution
 by
 length
 
and
 location,
 comparing
 results
 with
 functional
 connectivity
 data,
 and
 incorporating
 
a
 longitudinal
 design
 to
 investigate
 the
 role
 of
 age
 and
 experience.
 

  91
CHAPTER
 FOUR:
 
Imitation
 Skill
 Predicts
 Cortical
 Thickness
 in
 Mirror
 Neuron
 System
 Areas
 in
 
Individuals
 with
 Developmental
 Dyspraxia
 and
 Their
 Typically
 Developing
 
Peers
 

 
Abstract
 

  In
 previous
 chapters,
 using
 fMRI
 and
 DTI,
 we
 found
 that
 individuals
 with
 
developmental
 dyspraxia
 (DD)—a
 disorder
 characterized
 by
 impaired
 motor
 and
 
imitation
 skill—demonstrated
 bilateral
 functional
 differences
 in
 the
 human
 mirror
 
neuron
 system
 (MNS)
 and
 in
 structural
 connections
 between
 MNS
 regions
 in
 the
 left
 
arcuate
 fasciculus.
 
 Underlying
 these
 functional
 activity
 and
 structural
 connectivity
 
differences,
 it
 was
 hypothesized
 that
 gray
 matter
 structure—in
 particular,
 cortical
 
thickness—would
 differ
 as
 well
 in
 individuals
 with
 imitation
 impairments.
 
 
Automated
 surface
 reconstruction
 and
 cortical
 parcellation
 were
 employed
 to
 
measure
 mean
 cortical
 thickness
 in
 five
 MNS
 subdivisions
 based
 on
 
cytoarchetectonics:
 pars
 opercularis
 (POp),
 pars
 triangularis
 (PTr),
 supramarginal
 
gyrus
 (SMG),
 angular
 gyrus
 (AG),
 and
 posterior
 superior
 temporal
 sulcus
 (pSTS).
 
 An
 
adapted
 version
 of
 the
 Sensory
 Integration
 and
 Praxis
 Tests
 Postural
 Praxis
 test
 
(SIPT-­‐PP)
 was
 used
 to
 measure
 imitation
 skill.
 
 Multiple
 regression
 models
 were
 
developed
 for
 predicting
 cortical
 thickness
 in
 MNS
 regions
 of
 interest
 from
 the
 
predictor
 variables
 of
 age,
 gender,
 and
 SIPT-­‐PP.
 
 SIPT-­‐PP
 emerged
 as
 a
 significant
 
zero-­‐order
 predictor
 in
 all
 ROIs
 except
 right
 POp
 and
 right
 pSTS.
 
 The
 full
 three-­‐

  92
predictor
 model
 significantly
 predicted
 cortical
 thickness
 in
 bilateral
 POp
 and
 PTr,
 
and
 left
 SMG,
 AG,
 and
 pSTS,
 accounting
 for
 21-­‐47%
 of
 the
 variance
 in
 these
 regions.
 
 
The
 results,
 together
 with
 MNS
 functional
 and
 white
 matter
 differences
 in
 DD
 
discussed
 previously,
 suggest
 an
 overall
 pattern
 of
 atypical
 brain
 development.
 
 
Future
 investigations
 could
 expand
 and
 integrate
 these
 findings
 to
 inform
 
interventions.
 

 

  93
Introduction
 

  Developmental
 dyspraxia
 (DD)
 is
 a
 neurodevelopmental
 disorder
 of
 
impaired
 imitation
 and
 motor
 skills
 (Ayres,
 1989/2004;
 O’Brien
 et
 al.,
 2002;
 Reeves
 
&
 Cermak,
 2002)
 that
 is
 apparent
 during
 development
 and
 persists
 into
 adulthood
 
in
 affected
 individuals
 (Cantell
 &
 Kooistra,
 2002;
 Cantell,
 Smyth,
 &
 Ahonen,
 2003;
 
Cousins
 &
 Smyth,
 2003;
 Kirby,
 Edwards,
 &
 Sugden,
 2011;
 Kirby,
 Edwards,
 Sugden,
 &
 
Rosenblum,
 2010;
 Kirby,
 Sugden,
 Beveridge,
 &
 Edwards,
 2008;
 Missiuna,
 Moll,
 King,
 
Stewart,
 &
 MacDonald,
 2008).
 
 Drawing
 on
 evidence
 that
 a
 network
 of
 fronto-­‐
parietal
 brain
 regions
 known
 as
 the
 putative
 human
 mirror
 neuron
 system
 (MNS)
 
underlies
 imitation
 ability
 (Heiser
 et
 al.,
 2003;
 Iacoboni
 et
 al.,
 1999),
 it
 has
 been
 
hypothesized
 that
 MNS
 dysfunction
 underlies
 imitation
 impairments
 in
 DD/DCD
 
(Werner,
 Cermak,
 &
 Aziz-­‐Zadeh,
 2012).
 
 Evidence
 from
 fMRI
 and
 DTI
 investigations
 
(detailed
 in
 Chapters
 2
 and
 3)
 lend
 credence
 to
 this
 hypothesis.
 
 Given
 that
 
functional
 activity
 in
 MNS
 regions
 and
 microarchitecture
 of
 structural
 connections
 
between
 MNS
 regions
 differ
 in
 individuals
 with
 DD
 compared
 to
 typically
 
developing
 (TD)
 peers,
 it
 was
 hypothesized
 in
 this
 investigation
 that
 cortical
 
structure
 (in
 particular,
 gray
 matter
 thickness)
 in
 these
 regions
 also
 differs.
 
 
Furthermore,
 these
 differences
 were
 expected
 to
 correlate
 with
 imitation
 skill
 after
 
accounting
 for
 age
 and
 gender
 as
 these
 demographic
 features
 are
 well-­‐documented
 
predictors
 of
 global
 and
 regional
 cortical
 thickness
 (Giorgio
 et
 al.,
 2010;
 Narr
 et
 al.,
 
 

  94
2007;
 Panizzon
 et
 al.,
 2009;
 Sowell
 et
 al.,
 2001;
 2003;
 2004;
 2007;
 Sullivan
 et
 al.,
 
2004;
 Thambisetty
 et
 al.,
 2010;
 Westlye
 et
 al.,
 2010;
 Witelson,
 Glezer,
 &
 Kigar,
 1995;
 
Xu
 et
 al.,
 2000).
 

  Supporting
 the
 hypothesis
 of
 differing
 cortical
 thickness
 between
 DD
 and
 TD
 
individuals,
 evidence
 of
 altered
 cortical
 thickness
 has
 been
 found
 in
 developmental
 
disorders
 associated
 with
 DD,
 namely
 autism
 spectrum
 disorder
 (ASD)
 and
 
attention-­‐deficit/hyperactivity
 disorder
 (ADHD).
 
 Abnormal
 cortical
 thickness
 has
 
been
 found
 globally
 and
 regionally
 in
 inferior
 frontal
 gyrus
 (IFG),
 inferior
 parietal
 
lobule
 (IPL),
 and
 posterior
 superior
 temporal
 sulcus
 (pSTS)
 in
 ASD
 (Hadjikhani,
 
Joseph,
 Snyder,
 &
 Tager-­‐Flusberg,
 2006;
 Hardan,
 Muddasani,
 Vemulapalli,
 Keshavan,
 
&
 Minshew,
 2006;
 Hyde,
 Samson,
 Evans,
 &
 Mottron,
 2010)
 and
 in
 prefrontal
 areas
 
and
 precentral
 gyrus
 in
 ADHD
 (Almeida
 et
 al.,
 2010;
 Shaw,
 et
 al.,
 2006;
 Shaw,
 et
 al.,
 
2007).
 
 At
 least
 one
 study
 (Wolosin,
 Richardson,
 Hennessey,
 Denckla,
 &
 Mostofsky,
 
2009)
 found
 no
 difference
 in
 cortical
 thickness
 in
 children
 with
 ADHD
 compared
 to
 
their
 TD
 peers,
 although
 the
 investigators
 did
 find
 an
 association
 between
 ADHD
 
and
 reduced
 cortical
 folding,
 surface
 area,
 and
 gray
 matter
 volume.
 
 Furthermore,
 
cortical
 structure
 was
 analyzed
 at
 the
 lobar
 and
 whole
 brain
 level
 only
 in
 this
 
investigation,
 which
 may
 have
 masked
 any
 focal
 differences
 between
 groups.
 
 
 
In
 general,
 ADHD
 has
 typically
 been
 associated
 with
 thinner
 cortex
 while
 ASD
 
has
 been
 associated
 with
 both
 thinner
 and
 thicker
 cortex
 (Almeida
 et
 al.,
 2010;
 
Hardan,
 et
 al,
 2006;
 Shaw
 et
 al.,
 2006).
 
 For
 instance,
 decreased
 cortical
 thickness,
 
correlating
 with
 social
 and
 communication
 symptom
 severity,
 has
 been
 found
 in
 

  95
MNS
 regions
 in
 high-­‐functioning
 adults
 with
 ASD
 (Hadjikhani
 et
 al.,
 2006),
 although
 
cortical
 thickening
 in
 temporal
 and
 parietal
 lobes
 has
 been
 found
 in
 children
 with
 
ASD
 (Hardan
 et
 al.,
 2006).
 
 Thus,
 it
 is
 reasonable
 to
 hypothesize
 regional
 cortical
 
thickness
 differences
 in
 MNS
 areas
 associated
 with
 DD
 and
 impaired
 imitation
 
ability,
 but
 it
 is
 difficult
 to
 predict
 directionality
 of
 any
 potential
 differences
 based
 
on
 results
 of
 studies
 involving
 similar
 developmental
 disorders.
 

  Cortical
 cytoarchitectonics
 are
 thought
 to
 be
 established
 almost
 entirely
 
prenatally
 in
 primates
 (Rakic,
 1988;
 2002);
 however,
 this
 claim
 has
 been
 somewhat
 
disputed
 (Gould,
 Reeves,
 Graziano,
 &
 Gross,
 1999).
 
 Nonetheless,
 it
 appears
 that
 the
 
innate
 particulars
 of
 neurogenesis
 affecting
 cortical
 thickness
 in
 an
 individual
 begin
 
very
 early
 in
 life
 (Rakic,
 2000)
 and
 are
 likely
 to
 affect
 the
 development
 of
 cognitive
 
traits,
 such
 as
 intelligence
 (Narr,
 et
 al.,
 2007).
 
 This
 is
 not
 to
 say
 that
 
cytoarchitecture,
 particularly
 cortical
 thickness,
 results
 in
 a
 fixed
 developmental
 
trajectory.
 
 Evidence
 of
 altered
 cortical
 thickness
 in
 adulthood
 has
 been
 extensively
 
documented
 in
 relation
 to
 Alzheimer’s
 disease
 (Lerch,
 et
 al.,
 2005;
 Lerch,
 et
 al.,
 
2008),
 mood
 disorders
 (Ducharme,
 et
 al.,
 2013),
 and
 chronic
 alcohol
 use
 (Durazzo,
 
et
 al.,
 2011).
 
 These
 examples
 represent
 incidences
 in
 which
 cortical
 thickness
 
changes
 are
 associated
 with
 disease,
 although
 there
 is
 increasing
 evidence
 from
 
rodent
 and
 human
 investigations
 that
 behavioral
 interventions
 (e.g.,
 motor
 skill
 
practice)
 along
 with
 functional
 and
 behavioral
 changes
 correlate
 with
 measured
 
alterations
 in
 cortical
 thickness
 (Anderson,
 Eckburg,
 &
 Relucio,
 2002;
 Haier,
 
Karama,
 Leyba,
 &
 Jung,
 2009).
 
 Thus,
 it
 is
 important
 to
 characterize
 cortical
 

  96
thickness
 in
 DD
 with
 the
 long-­‐term
 goal
 that
 this
 information
 could
 potentially
 
inform
 behavioral
 interventions
 or
 validate
 outcomes
 as
 a
 measure
 of
 adaptive
 
plasticity
 (Nudo,
 2003).
 

  In
 this
 investigation,
 we
 sought
 to
 determine
 the
 relationship
 between
 
imitation
 impairments—a
 hallmark
 characteristic
 of
 DD—and
 cortical
 thickness.
 
 
Because
 individuals
 with
 DD
 may
 share
 some
 similar
 features
 with
 ASD
 and
 ADHD,
 
we
 modeled
 imitation
 skill
 in
 particular
 as
 a
 potential
 predictor
 of
 mean
 cortical
 
thickness
 in
 MNS
 regions,
 after
 controlling
 for
 age
 and
 gender.
 

 
Methods
 
Participants
 
Young
 adults
 (age
 18-­‐28)
 with
 developmental
 dyspraxia
 and
 their
 age-­‐
 and
 
gender-­‐matched
 typically
 developing
 peers
 were
 recruited
 for
 this
 study.
 
 All
 
participants
 were
 right-­‐handed
 as
 assessed
 by
 a
 Modified
 Edinburgh
 Handedness
 
Inventory
 (Oldfield,
 1971),
 had
 no
 known
 neurological
 or
 psychiatric
 impairment
 
(aside
 from
 motor
 skill
 impairment
 in
 those
 with
 DD),
 and
 were
 deemed
 
appropriate
 for
 MRI
 after
 undergoing
 safety
 screening.
 
 The
 presence
 of
 ASD
 
diagnosis
 or
 symptoms
 was
 an
 exclusion
 criterion
 for
 this
 study
 as
 determined
 by
 
the
 Ritvo
 Autism
 Asperger
 Diagnostic
 Scale-­‐Revised
 (Ritvo
 et
 al.,
 2011).
 
 Data
 was
 
collected
 on
 ADHD
 symptoms
 using
 the
 Conners’
 Adult
 ADHD
 Rating
 Scales—Self-­‐
Report
 Short
 Version
 (CAARS;
 Conners,
 Erhardt,
 &
 Sparrow,
 1999);
 however,
 ADHD
 

  97
was
 not
 used
 as
 an
 exclusion
 criterion.
 
 (For
 details
 on
 CAARS
 data
 in
 the
 participant
 
pool,
 see
 Appendix
 E.)
 
Additional
 inclusion
 criteria
 for
 the
 DD
 group
 were:
 (a)
 a
 stated
 history
 and
 
current
 difficulty
 with
 motor
 coordination,
 imitation,
 and/or
 learning
 new
 motor
 
skills;
 (b)
 combined
 score
 of
 probable
 DCD/DD
 on
 the
 Adult
 DCD/Dyspraxia
 
Checklist
 (ADC;
 Kirby,
 et
 al.,
 2010;
 Kirby
 &
 Rosenblum,
 2011)
 and
 modified
 
Developmental
 Coordination
 Disorder
 Questionnaire
 (DCD-­‐Q’07;
 re-­‐worded
 to
 be
 
appropriate
 for
 adults);
 (c)
 score
 of
 below
 15
th

 percentile
 for
 age
 and
 gender
 on
 the
 
Bruininks-­‐Oseretsky
 Test
 of
 Motor
 Proficiency
 Second
 Edition
 (BOT-­‐2;
 Bruininks
 &
 
Bruininks,
 2005)
 Short
 Form;
 and
 (d)
 raw
 score
 below
 28
 on
 the
 Sensory
 
Integration
 and
 Praxis
 Tests
 Postural
 Praxis
 test
 (SIPT-­‐PP;
 Ayres,
 1989/2004).
 
 
Because
 the
 SIPT-­‐PP
 has
 been
 standardized
 only
 in
 children,
 we
 collected
 data
 (see
 
Appendix
 D)
 on
 100
 young
 adults
 meeting
 the
 same
 age
 and
 handedness
 criteria
 as
 
our
 study
 participants
 and
 determined
 a
 cutoff
 score
 for
 inclusion
 in
 the
 DD
 group
 
of
 2
 standard
 deviations
 below
 the
 mean.
 
A
 group
 of
 14
 individuals
 with
 DD
 (8
 male,
 6
 female;
 mean
 age
 21.8
 +/-­‐
 2.7)
 
and
 14
 TD
 individuals
 (8
 male,
 6
 female;
 mean
 age
 22.3
 +/-­‐3.6)
 were
 included
 in
 the
 
sample.
 
 All
 participants
 met
 the
 inclusion
 and
 exclusion
 criteria
 for
 their
 respective
 
group.
 
 For
 a
 full
 description
 of
 the
 participant
 pool,
 see
 Chapter
 2
 Methods;
 for
 
descriptive
 statistics,
 see
 Chapter
 2
 Table
 2.1.
 
The
 study
 was
 approved
 by
 the
 Institutional
 Review
 Board
 of
 the
 University
 
of
 Southern
 California
 and
 all
 procedures
 were
 conducted
 according
 to
 the
 

  98
approved
 protocol.
 
 Participants
 gave
 their
 written
 informed
 consent
 prior
 to
 
participation.
 
 All
 procedures
 were
 conducted
 with
 regard
 to
 ethical
 standards
 for
 
human
 subjects
 research
 in
 accordance
 with
 the
 1964
 Declaration
 of
 Helsinki.
 

 
Image
 acquisition
 
Magnetic
 resonance
 (MR)
 images
 were
 obtained
 using
 a
 3-­‐Tesla
 Siemens
 
MAGNETOM
 Trio
 scanner.
 
 High
 Resolution
 structural
 T1-­‐weighted
 magnetization-­‐
prepared
 rapid
 gradient
 echo
 (MPRAGE)
 data
 were
 acquired
 from
 each
 participant
 
with
 the
 following
 parameters:
 176
 x
 256
 x
 256
 voxel
 matrix
 with
 a
 spatial
 
resolution
 of
 1
 x
 1
 x
 1
 mm,
 TR
 =
 1950
 ms,
 TE
 =
 2.26,
 FOV
 =
 256
 mm,
 flip
 angle
 =
 90°.
 
 

 
Cortical
 surface
 reconstruction
 and
 parcellation
 of
 ROIs
 

  Cortical
 regions
 of
 interest
 (ROIs)
 were
 defined
 on
 each
 participant's
 T1-­‐
weighted
 scan
 in
 native
 space
 using
 FreeSurfer,
 a
 set
 of
 automated
 procedures
 for
 
accurate
 cortical
 surface
 reconstruction
 and
 parcellation
 of
 anatomical
 locations
 
based
 on
 sulcal
 and
 gyral
 anatomy
 (Dale,
 Fischl,
 &
 Sereno,
 1999,
 Desikan
 et
 al.,
 
2006;
 Fischl
 et
 al.,
 1999;
 Fischl
 et
 al.,
 2004;
 Fischl
 &
 Dale,
 2000;
 Fischl,
 Sereno,
 &
 
Dale,
 1999).
 
 To
 allow
 for
 later
 co-­‐registration
 between
 brains,
 a
 transformation
 
matrix
 was
 computed
 using
 the
 automated
 Talairach
 registration
 procedure
 
developed
 and
 distributed
 by
 the
 Montreal
 Neurological
 Institute
 (Dale,
 Fischl,
 &
 
Sereno,
 1999;
 Talairach
 &
 Tournoux,
 1998;
 Collins
 et
 al.,
 1994).
 
 Additional
 image
 
pre-­‐processing
 included
 the
 following
 steps:
 (1)
 intensity
 normalization
 to
 correct
 

  99
for
 magnetic
 field
 inhomogeneities;
 (2)
 removal
 of
 skull
 and
 extra-­‐cerebral
 voxels;
 
(3)
 assignment
 of
 cutting
 planes
 to
 delineate
 the
 hemispheres
 and
 subcortical
 
structures,
 with
 any
 interior
 holes
 filled
 and
 representing
 white
 matter;
 (4)
 
polygonal
 tessellation
 and
 deformation
 of
 the
 resulting
 volume
 to
 produce
 an
 
accurate
 and
 smooth
 representation
 of
 the
 gray-­‐white
 interface
 and
 pial
 surface,
 
allowing
 for
 accurate
 measurement
 of
 thickness
 of
 the
 cortical
 surface
 across
 the
 
entire
 brain;
 and
 (5)
 visual
 inspection
 and
 manual
 editing
 of
 the
 parcellation,
 if
 
needed,
 to
 ensure
 accuracy
 (Dale,
 Fischl,
 &
 Sereno,
 1999;
 Fischl,
 Sereno,
 &
 Dale,
 
1999).
 
 
 

  The
 automated
 cortical
 parcellation
 method
 employed
 here
 has
 
demonstrated
 high
 validity
 in
 terms
 of
 surface
 topology
 and
 geometry
 for
 labeling
 
regions
 of
 interest
 based
 on
 sulcal
 and
 gyral
 anatomy
 (Desikan
 et
 al.,
 2006),
 high
 
within-­‐subject
 and
 test-­‐retest
 reliability
 of
 thickness
 measurements
 (Dale,
 Fischl,
 &
 
Sereno,
 1999;
 Fischl
 &
 Dale,
 2000),
 and
 high
 face
 validity
 of
 anatomical
 accuracy
 
based
 on
 visual
 inspection
 in
 the
 present
 dataset.
 
 In
 addition,
 the
 method
 has
 
demonstrated
 high
 qualitative
 validity
 of
 surface
 reconstruction
 geometry
 when
 
compared
 to
 task-­‐specific
 functional
 activation
 in
 primary
 visual,
 motor,
 
somatosensory,
 and
 auditory
 cortices
 (Dale,
 Fischl,
 &
 Sereno,
 1999)
 and
 excellent
 
overall
 agreement
 with
 regionally
 specific
 cortical
 thickness
 measurements
 from
 
postmortem
 samples
 (Fischl
 &
 Dale,
 2000).
 
 Descriptions
 of
 gyral
 anatomy
 used
 to
 
generate
 the
 automated
 parcellation
 atlas
 can
 be
 found
 in
 Desikan
 et
 al.
 (2006).
 

  100

  Broad
 ROIs
 for
 the
 present
 investigation
 were
 the
 IFG,
 IPL,
 and
 pSTS.
 
 As
 the
 
cerebral
 cortex
 is
 known
 to
 be
 organized
 into
 ontogenetic
 columns
 (Mountcastle,
 
1997,
 Rakic,
 1988)
 and
 cortical
 thickness
 may
 be
 influenced
 by
 the
 number,
 size,
 
and
 type
 of
 cells
 within
 these
 columns
 (Panizzon
 et
 al.,
 2009),
 these
 broad
 ROIs
 
were
 further
 subdivided
 to
 delineate
 more
 precise
 ROIs
 based
 on
 cytoarchitecture.
 
 
The
 IFG
 and
 IPL
 can
 each
 be
 thought
 of
 as
 containing
 cytoarchitecturally
 distinct
 
subdivisions—Brodmann
 areas
 (BAs)
 44
 and
 45,
 and
 39
 and
 40,
 respectively—and
 
these
 different
 cytoarchitectural
 properties
 could
 contribute
 differently
 to
 cortical
 
thickness.
 
 Neuroimaging
 resolution
 does
 not
 allow
 differentiation
 of
 cortical
 
territories
 by
 cytoarchitecture.
 
 Thus,
 sulcal
 and
 gyral
 anatomy
 was
 used
 as
 a
 proxy
 
to
 define
 the
 frontal
 ROIs
 [approximately
 corresponding
 to
 pars
 opercularis
 (POp)
 
and
 pars
 triangularis
 (PTr)]
 and
 the
 parietal
 ROIs
 [approximately
 corresponding
 to
 
supramarginal
 gyrus
 (SMG)
 and
 angular
 gyrus
 (AG)].
 
 Mean
 cortical
 thickness
 within
 
each
 of
 the
 five
 ROIs
 (POp,
 PTr,
 SMG,
 AG,
 pSTS)
 in
 each
 hemisphere
 was
 then
 
extracted
 from
 the
 resulting
 parcellation.
 

 
Statistical
 analyses
 

  Multiple
 regression
 models
 were
 used
 to
 analyze
 age,
 gender,
 and
 SIPT-­‐PP
 
score
 at
 the
 zero-­‐order
 and
 full
 model
 level
 for
 predicting
 cortical
 thickness
 in
 each
 
ROI.
 
 A
 significance
 threshold
 of
 .05
 was
 adopted
 for
 zero-­‐order
 and
 model
 fit
 
statistics.
 
 To
 account
 for
 multiple
 comparisons
 in
 computing
 partial
 effects
 of
 the
 
three
 independent
 variables
 in
 the
 model,
 a
 Bonferroni
 correction
 was
 applied
 to
 

  101
hypothesis
 testing
 of
 the
 regression
 coefficients,
 setting
 α
 =
 .0167
 (Cohen
 &
 Cohen,
 
2002;
 Mundfrom,
 Perrett,
 Schaffer,
 Piccone,
 &
 Roozeboom,
 2006).
 

 
Results
 
The
 automated
 cortical
 parcellation
 method
 successfully
 delineated
 ROIs
 in
 
each
 brain,
 and
 visual
 inspection
 confirmed
 excellent
 agreement
 with
 anatomical
 
landmarks.
 
 ROIs
 on
 an
 average
 brain
 are
 shown
 in
 Figure
 4.1.
 
 Means
 and
 standard
 
deviations
 of
 cortical
 thickness
 in
 each
 ROI
 are
 reported
 in
 Table
 4.1.
 
 Correlation
 
coefficients
 between
 the
 predictor
 variables
 (i.e.,
 age,
 gender,
 SIPT-­‐PP)
 are
 shown
 in
 
Table
 4.2.
 
 
 
Multiple
 regression
 models
 were
 developed
 for
 predicting
 cortical
 thickness
 
in
 each
 ROI
 from
 the
 predictor
 variables
 of
 age,
 gender,
 and
 SIPT-­‐PP
 score.
 
 For
 
gender,
 positive
 coefficients
 represent
 male
 gender
 and
 negative
 coefficients
 
represent
 female
 gender.
 
 Regression
 model
 goodness
 of
 fit
 is
 reported
 as
 adjusted
 
multiple
 R
2

 to
 account
 for
 a
 nominal
 sample
 size
 in
 relation
 to
 the
 number
 of
 
predictor
 variables
 in
 each
 model.
 
 Regression
 coefficients
 and
 statistics
 for
 each
 
ROI
 are
 shown
 in
 Table
 4.3.
 

 

 

 

 

 

  102

 

 

 

 

 

 

 
Figure
 4.1.
 
 Regions
 of
 interest
 are
 pictured
 on
 an
 average
 brain.
 
 Orange
 =
 pars
 
triangularis;
 yellow
 =
 pars
 opercularis;
 green
 =
 supramarginal
 gyrus;
 pink
 =
 angular
 
gyrus;
 blue
 =
 posterior
 superior
 temporal
 sulcus.
 

 

 

  103

 

 

 
TABLE
 4.1.
 
 Mean
 Cortical
 Thickness
 in
 Regions
 of
 Interest
 


  Cortical
 thickness
 (N
 =
 28)
 

  Left
  Right
 
POp
  2.51
 (.29)
  2.34
 (.28)
 
PTr
  2.38
 (.36)
  3.03
 (.35)
 
SMG
  2.94
 (.35)
  3.32
 (.48)
 
AG
  3.12
 (.34)
  2.98
 (.56)
 
pSTS
  2.59
 (.30)
  2.74
 (.38)
 
Note.
 
 POp
 =
 pars
 opercularis,
 PTr
 =
 pars
 triangularis,
 SMG
 =
 
supramarginal
 gyrus,
 AG=
 angular
 gyrus,
 pSTS
 =
 posterior
 
superior
 temporal
 sulcus.
 
 Means
 and
 standard
 deviations
 of
 
cortical
 thickness
 (mm)
 in
 each
 region
 of
 interest.




TABLE
 4.2.
 
 Correlations
 Between
 Predictor
 Variables
 


  Age
  Gender
  SIPT-­‐PP
 
Age
  —
   
   
 
Gender
  .284
 (n.s.)
  —
   
 
SIPT-­‐PP
  -­‐.180
 (n.s.)
  .154
 (n.s.)
  —
 
Note.
 
 SIPT-­‐PP
 =
 SIPT
 Postural
 Praxis
 (imitation),
 n.s.
 =
 not
 significant.



  104
TABLE
 4.3.
 
 Predictors
 of
 Cortical
 Thickness
 by
 Region
 of
 Interest
 

 
Left
 POp
 thickness
  Right
 POp
 thickness
 
(A)
 
r

 
β
  t
  p
 
(B)
 
r
  β
  t
  p
 
.09
 
.05
 
.17***
 
.13
 
-­‐.01
 
.20
 
2.90
 
-­‐.32
 
4.61
 
.008
 
.755
 
<
 .001
 
-­‐.10
 
-­‐.10
 
-­‐.09
 
-­‐.10
 
-­‐.06
 
-­‐.09
 
-­‐1.84
 
-­‐1.19
 
-­‐1.86
 
.078
 
.247
 
.075
 
Age
 
Gender
 
SIPT-­‐PP
 
Adj.
 R
2

 =
 .47,
 p
 <
 .001
 
Age
 
Gender
 
SIPT-­‐PP
 
Adj.
 R
2

 =
 .21,
 p
 =
 .035
 
Left
 PTr
 thickness
  Right
 PTr
 thickness
 
(C)
 
r
  β
  t
  p
 
(D)
 
r
  β
  t
  p
 
.01
 
.01
 
-­‐.24***
 
-­‐.05
 
.06
 
-­‐.25
 
-­‐.89
 
1.09
 
-­‐4.42
 
.384
 
.286
 
<
 .001
 
-­‐.03
 
-­‐.02
 
-­‐.21***
 
-­‐.09
 
.04
 
-­‐.23
 
-­‐1.43
 
.64
 
-­‐3.97
 
.167
 
.531
 
<
 .001
 
Age
 
Gender
 
SIPT-­‐PP
 
Adj.
 R
2

 =
 .38,
 p
 =
 .002
 

 
Age
 
Gender
 
SIPT-­‐PP
 
Adj.
 R
2

 =
 .33,
 p
 =
 .006
 
Left
 SMG
 thickness
  Right
 SMG
 thickness
 
(E)
 
r
  β
  t
  p
 
(F)
 
r
  β
  t
  p
 
-­‐.11
 
.12
 
.20**
 
-­‐.11
 
.13
 
.16
 
-­‐2.11
 
2.43
 
3.08
 
.045
 
.023
 
.005
 
-­‐.01
 
-­‐.01
 
.23*
 
.04
 
-­‐.05
 
.24
 
.48
 
-­‐.56
 
2.73
 
.637
 
.580
 
.012
 
Age
 
Gender
 
SIPT-­‐PP
 
Adj.
 R
2

 =
 .44,
 p
 <
 .001
 
Age
 
Gender
 
SIPT-­‐PP
 
Adj.
 R
2

 =
 .14,
 p
 =
 .085
 
Left
 AG
 thickness
  Right
 AG
 thickness
 
(G)
 
r
  β
  t
  p
 
(H)
 
r
  β
  t
  p
 
.13*
 
-­‐.02
 
-­‐.20***
 
.10
 
-­‐.02
 
-­‐.18
 
1.72
 
-­‐.31
 
-­‐3.28
 
.098
 
.757
 
.003
 
-­‐.08
 
-­‐.09
 
-­‐.26*
 
-­‐.12
 
-­‐.01
 
-­‐.28
 
-­‐1.17
 
-­‐.08
 
-­‐2.78
 
.254
 
.939
 
.010
 
Age
 
Gender
 
SIPT-­‐PP
 
Adj.
 R
2

 =
 .35,
 p
 =
 .004
 
Age
 
Gender
 
SIPT-­‐PP
 
Adj.
 R
2

 =
 .18,
 p
 =
 .054
 
Left
 pSTS
 thickness
  Right
 pSTS
 thickness
 
(I)
 
r
  β
  t
  p
 
(J)
 
r
  β
  t
  p
 
-­‐.02
 
-­‐.12*
 
-­‐.19***
 
-­‐.02
 
-­‐.09
 
-­‐.18
 
-­‐.50
 
-­‐1.88
 
-­‐3.93
 
.625
 
.072
 
<
 .001
 
-­‐.01
 
-­‐.06
 
.18
 
.02
 
.03
 
.18
 
.34
 
.38
 
2.61
 
.740
 
.707
 
.015
 
Age
 
Gender
 
SIPT-­‐PP
 
Adj.
 R
2

 =
 .43,
 p
 <
 .001
 

 
Age
 
Gender
 
SIPT-­‐PP
 
Adj.
 R
2

 =
 .15,
 p
 =
 .077
 
Note.
 
 POp
 =
 pars
 opercularis
 (A,
 B),
 PTr
 =
 pars
 triangularis
 (C,
 D),
 SMG
 =
 supramarginal
 gyrus
 (E,
 F),
 
AG=
 angular
 gyrus
 (G,
 H),
 pSTS
 =
 posterior
 superior
 temporal
 sulcus
 (I,
 J).
 
 SIPT-­‐PP
 =
 SIPT
 Postural
 
Praxis.
 
 Zero-­‐order
 correlations,
 r,
 of
 predictor
 variables
 (age,
 gender,
 SIPT-­‐PP)
 against
 criterion
 
variable
 (cortical
 thickness)
 for
 each
 region
 of
 interest
 are
 reported.
 
 Significance
 levels
 for
 zero-­‐
order
 correlations
 are
 indicated
 with
 asterisks
 (*p
 <
 .05,
 **p
 <
 .01,
 ***
 p
 <
 .001).
 
 For
 gender,
 negative
 
coefficients
 indicate
 female.
 
 Full
 model
 standardized
 beta
 coefficients,
 t-­‐values,
 exact
 p-­‐values,
 and
 
adjusted-­‐R
2

 are
 reported
 for
 each
 region
 of
 interest.
 

  105

  At
 the
 zero-­‐order
 level,
 SIPT-­‐PP
 had
 a
 significant
 positive
 correlation
 with
 
cortical
 thickness
 in
 left
 POp
 (p
 <
 .001),
 left
 SMG
 (p
 =
 .001),
 and
 right
 SMG
 (p
 =
 .011),
 
and
 a
 significant
 negative
 correlation
 with
 left
 PTr
 (p
 <
 .001),
 right
 PTr
 (p
 <
 .001),
 
left
 AG
 (p
 <
 .001),
 right
 AG
 (p
 =
 .012),
 and
 left
 pSTS
 (p
 <
 .001).
 
 In
 addition,
 age
 was
 a
 
significant
 zero-­‐order
 predictor
 (p
 =
 .050)
 of
 cortical
 thickness
 in
 left
 AG,
 and
 female
 
gender
 was
 a
 significant
 zero-­‐order
 predictor
 (p
 =
 .032)
 of
 cortical
 thickness
 in
 left
 
pSTS.
 
In
 left
 POp,
 both
 age
 and
 SIPT-­‐PP
 had
 significant
 partial
 effects
 in
 the
 full
 
model
 (see
 Figure
 4.2).
 
 The
 three-­‐predictor
 model
 was
 able
 to
 account
 for
 47%
 of
 
the
 variance
 in
 left
 POp
 cortical
 thickness
 (F3,
 24
 =
 8.829,
 p
 <
 .001).
 
 In
 right
 POp,
 age
 
and
 SIPT-­‐PP
 both
 trended
 toward
 significance
 as
 negative
 predictors
 of
 cortical
 
thickness
 (p
 =
 .078
 and
 p
 =
 .075,
 respectively),
 but
 no
 predictor
 reached
 the
 
significance
 threshold
 (Figure
 4.3
 shows
 partial
 leverage
 plot
 for
 non-­‐significant
 
SIPT-­‐PP).
 
 However,
 the
 overall
 regression
 model
 significantly
 accounted
 for
 21%
 of
 
the
 variance
 in
 right
 POp
 (F3,
 24
 =
 3.369,
 p
 =
 .035).
 
 SIPT-­‐PP
 was
 retained
 as
 a
 strong
 
negative
 predictor
 in
 both
 left
 and
 right
 PTr
 (Figures
 4.4
 and
 4.5).
 
 In
 left
 PTr,
 38%
 
of
 the
 variance
 was
 accounted
 for
 by
 the
 regression
 model
 (F3,
 24
 =
 6.516,
 p
 =
 .002),
 
and
 in
 right
 PTr
 33%
 of
 the
 variance
 was
 accounted
 for
 by
 the
 regression
 model
 (F3,
 
24
 =
 5.382,
 p
 =
 .006).
 
 
 

  106

 

 

 

 

 
Figure
 4.2.
 
 Partial
 regression
 leverage
 plot
 for
 SIPT-­‐PP
 adjusted
 for
 age
 and
 
gender,
 plotted
 against
 left
 POp
 cortical
 thickness
 residuals.
 
 The
 standardized
 β-­‐
coefficient
 is
 represented
 by
 the
 solid
 line;
 dotted
 lines
 indicate
 95%
 confidence
 
intervals.
 

  107

 

 

 

 

 
Figure
 4.3.
 
 Partial
 regression
 leverage
 plot
 for
 SIPT-­‐PP
 adjusted
 for
 age
 and
 
gender,
 plotted
 against
 right
 POp
 cortical
 thickness
 residuals.
 
 SIPT-­‐PP
 did
 not
 reach
 
significance
 in
 right
 POp
 (p
 =
 .075),
 although
 the
 3-­‐predictor
 regression
 model
 did.
 
 
 
The
 standardized
 β-­‐coefficient
 is
 represented
 by
 the
 solid
 line;
 dotted
 lines
 indicate
 
95%
 confidence
 intervals.
 

  108

 

 

 

 

 

 
Figure
 4.4.
 
 Partial
 regression
 leverage
 plot
 for
 SIPT-­‐PP
 adjusted
 for
 age
 and
 
gender,
 plotted
 against
 left
 PTr
 cortical
 thickness
 residuals.
 
 The
 standardized
 β-­‐
coefficient
 is
 represented
 by
 the
 solid
 line;
 dotted
 lines
 indicate
 95%
 confidence
 
intervals.
 

  109

 

 

 

 

 

 
 
Figure
 4.5.
 
 Partial
 regression
 leverage
 plot
 for
 SIPT-­‐PP
 adjusted
 for
 age
 and
 
gender,
 plotted
 against
 right
 PTr
 cortical
 thickness
 residuals.
 
 The
 standardized
 β-­‐
coefficient
 is
 represented
 by
 the
 solid
 line;
 dotted
 lines
 indicate
 95%
 confidence
 
intervals.
 

  110

  Age
 and
 male
 gender
 approached
 significance,
 but
 only
 SIPT-­‐PP
 was
 a
 
significant
 positive
 predictor
 of
 left
 SMG
 cortical
 thickness
 (Figure
 4.6).
 
 The
 three-­‐
predictor
 model
 accounted
 for
 44%
 of
 the
 variance
 in
 left
 SMG
 (F3,
 24
 =
 7.961,
 p
 <
 
.001).
 
 In
 right
 SMG,
 only
 SIPT-­‐PP
 had
 significant
 partial
 effects
 (Figure
 4.7),
 and
 the
 
full
 regression
 model
 failed
 to
 reach
 significance
 (F3,
 24
 =
 2.485,
 p
 =
 .085).
 
 In
 left
 AG,
 
SIPT-­‐PP
 remained
 a
 significant
 negative
 predictor
 when
 age
 and
 gender
 were
 
accounted
 for
 (Figure
 4.8),
 with
 35%
 of
 variance
 explained
 by
 the
 three-­‐predictor
 
regression
 (F3,
 24
 =
 5.794,
 p
 =
 .004).
 
 In
 right
 AG,
 only
 SIPT-­‐PP
 had
 significant
 partial
 
effects
 as
 a
 negative
 predictor
 (Figure
 4.9),
 and
 the
 full
 regression
 model
 failed
 to
 
the
 reach
 significance
 threshold
 (F3,
 24
 =
 2.931,
 p
 =
 .054).
 
 
 
SIPT-­‐PP
 positively
 predicted
 cortical
 thickness
 in
 left
 pSTS
 (Figure
 4.10),
 and
 
female
 gender
 approached
 significance
 as
 a
 predictor
 in
 this
 region
 (p
 =
 .072).
 
 The
 
three-­‐predictor
 model
 was
 able
 to
 account
 for
 43%
 of
 the
 variance
 in
 cortical
 
thickness
 in
 left
 pSTS
 (F3,
 24
 =
 7.812,
 p
 <
 .001).
 
 In
 right
 pSTS,
 SIPT-­‐PP
 positively
 
predicted
 cortical
 thickness
 as
 a
 partial
 effect
 (Figure
 4.11),
 but
 the
 full
 model
 did
 
not
 reach
 significance
 (F3,
 24
 =
 2.583,
 p
 =
 .077).
 

  111

 

 

 

 

 
 
Figure
 4.6.
 
 Partial
 regression
 leverage
 plot
 for
 SIPT-­‐PP
 adjusted
 for
 age
 and
 
gender,
 plotted
 against
 left
 SMG
 cortical
 thickness
 residuals.
 
 The
 standardized
 β-­‐
coefficient
 is
 represented
 by
 the
 solid
 line;
 dotted
 lines
 indicate
 95%
 confidence
 
intervals.
 

  112

 

 

 

 

 
 
Figure
 4.7.
 
 Partial
 regression
 leverage
 plot
 for
 SIPT-­‐PP
 adjusted
 for
 age
 and
 
gender,
 plotted
 against
 right
 SMG
 cortical
 thickness
 residuals.
 
 The
 standardized
 β-­‐
coefficient
 is
 represented
 by
 the
 solid
 line;
 dotted
 lines
 indicate
 95%
 confidence
 
intervals.
 

  113

 

 

 

 

 
 
Figure
 4.8.
 
 Partial
 regression
 leverage
 plot
 for
 SIPT-­‐PP
 adjusted
 for
 age
 and
 
gender,
 plotted
 against
 left
 AG
 cortical
 thickness
 residuals.
 
 The
 standardized
 β-­‐
coefficient
 is
 represented
 by
 the
 solid
 line;
 dotted
 lines
 indicate
 95%
 confidence
 
intervals.
 

  114

 

 

 

 

 
 
Figure
 4.9.
 
 Partial
 regression
 leverage
 plot
 for
 SIPT-­‐PP
 adjusted
 for
 age
 and
 
gender,
 plotted
 against
 right
 AG
 cortical
 thickness
 residuals.
 
 The
 standardized
 β-­‐
coefficient
 is
 represented
 by
 the
 solid
 line;
 dotted
 lines
 indicate
 95%
 confidence
 
intervals.
 

  115

 

 

 

 

 
 
Figure
 4.10.
 
 Partial
 regression
 leverage
 plot
 for
 SIPT-­‐PP
 adjusted
 for
 age
 and
 
gender,
 plotted
 against
 left
 pSTS
 cortical
 thickness
 residuals.
 
 The
 standardized
 β-­‐
coefficient
 is
 represented
 by
 the
 solid
 line;
 dotted
 lines
 indicate
 95%
 confidence
 
intervals.
 

  116

 

 

 

 

 
 
Figure
 4.11.
 
 Partial
 regression
 leverage
 plot
 for
 SIPT-­‐PP
 adjusted
 for
 age
 and
 
gender,
 plotted
 against
 right
 pSTS
 cortical
 thickness
 residuals.
 
 The
 standardized
 β-­‐
coefficient
 is
 represented
 by
 the
 solid
 line;
 dotted
 lines
 indicate
 95%
 confidence
 
intervals.
 

 

  117
Discussion
 

  The
 results
 show
 that
 SIPT-­‐PP
 score
 had
 partial
 effects
 in
 bilateral
 PTr
 
(higher
 SIPT-­‐PP
 was
 associated
 with
 decreased
 thickness),
 bilateral
 SMG
 (increased
 
thickness),
 bilateral
 AG
 (decreased
 thickness
 on
 the
 left,
 increased
 thickness
 on
 the
 
right),
 and
 left
 pSTS
 (decreased
 thickness).
 
 In
 left
 POp,
 both
 SIPT-­‐PP
 and
 age
 had
 
significant
 positive
 partial
 effects
 in
 predicting
 cortical
 thickness.
 
 Furthermore,
 the
 
three-­‐predictor
 model
 (age,
 gender,
 SIPT-­‐PP)
 significantly
 accounted
 for
 21-­‐47%
 of
 
the
 variance
 in
 cortical
 thickness
 in
 bilateral
 POp
 and
 PTr,
 and
 in
 left
 SMG,
 AG,
 and
 
pSTS.
 
 The
 use
 of
 hierarchical
 or
 stepwise
 regression
 modeling
 in
 future
 work
 could
 
result
 in
 increased
 power
 in
 predicting
 regional
 cortical
 thickness
 with
 regard
 to
 
demographic
 and
 imitation
 skills
 differences.
 
 Nonetheless,
 the
 results
 show
 that
 
SIPT-­‐PP
 emerged
 as
 a
 significant
 predictor
 of
 cortical
 thickness,
 with
 or
 without
 
accounting
 for
 demographic
 variables,
 in
 all
 ROIs
 in
 the
 left
 hemisphere.
 
 This
 is
 
congruent
 with
 functional
 differences
 in
 MNS
 regions
 and
 white
 matter
 differences
 
in
 the
 arcuate
 fasciculus
 between
 DD
 and
 TD
 individuals
 previously
 found
 in
 the
 left
 
hemisphere
 (see
 Chapters
 2
 and
 3
 Results).
 
 SIPT-­‐PP
 score
 as
 a
 zero-­‐order
 predictor
 
was
 associated
 with
 cortical
 thickness
 in
 three
 of
 the
 right
 hemisphere
 ROIs
 
(excluding
 POp
 and
 pSTS).
 
 However,
 the
 full
 model
 was
 significant
 only
 in
 right
 PTr,
 
indicating
 that
 the
 inclusion
 of
 age
 and
 gender
 may
 have
 actually
 reduced
 the
 
predictive
 power
 of
 the
 model
 for
 cortical
 thickness.
 
 
 
Interestingly,
 in
 right
 POp
 none
 of
 the
 predictors
 reached
 significance,
 
although
 the
 full
 model
 did.
 
 This
 can
 occur
 with
 high
 levels
 of
 multicollinearity.
 
 

  118
However,
 recruitment
 efforts
 for
 this
 study
 intentionally
 balanced
 age
 and
 gender
 
with
 relatively
 higher
 and
 lower
 SIPT-­‐PP
 scores
 for
 the
 purpose
 of
 controlling
 for
 
age
 and
 gender
 in
 between-­‐groups
 comparisons
 for
 functional
 and
 white
 matter
 
structural
 analyses
 (see
 Chapters
 2
 and
 3).
 
 Correlation
 coefficients
 between
 each
 of
 
the
 three
 predictor
 variables
 confirm
 that
 none
 of
 the
 predictors
 were
 significantly
 
correlated
 with
 each
 other
 (see
 Table
 4.2).
 
 More
 likely,
 the
 presence
 of
 two
 
predictors
 in
 the
 model
 that
 trend
 toward
 significance
 (age,
 p
 =
 .078,
 and
 SIPT-­‐PP,
 p
 
=
 .075)
 accounts
 for
 the
 significant
 full
 model
 result.
 
 A
 larger
 sample
 size
 with
 a
 
greater
 range
 of
 ages
 in
 the
 participant
 pool
 would
 be
 useful
 to
 clarify
 the
 
relationship
 between
 age,
 gender,
 SIPT-­‐PP,
 and
 cortical
 thickness
 in
 right
 POp.
 
 In
 
addition,
 thickness
 may
 both
 increase
 and
 decrease
 throughout
 the
 lifespan,
 so
 any
 
investigation
 including
 age
 as
 a
 predictor
 could
 be
 limited
 by
 the
 general
 linear
 
model
 (as
 opposed
 to
 a
 quadratic
 model).
 

  In
 general,
 the
 results
 indicate
 a
 lack
 of
 age
 and
 gender
 effects
 with
 the
 
exception
 of
 a
 positive
 partial
 correlation
 between
 age
 and
 thickness
 in
 left
 POp
 and
 
a
 trend
 toward
 partial
 negative
 correlations
 between
 age
 and
 male
 gender
 with
 
thickness
 in
 left
 SMG.
 
 It
 is
 possible
 that
 the
 lack
 of
 predictive
 power
 of
 age
 and
 
gender
 results
 from
 caveats
 in
 the
 dataset,
 namely,
 a
 relatively
 small
 age
 range
 was
 
included
 in
 the
 participant
 pool
 (18-­‐28)
 and
 this
 age
 range
 (post-­‐adolescent
 and
 
prior
 to
 age
 30)
 represents
 a
 time
 period
 associated
 with
 relative
 stability
 in
 brain
 
development
 (Sowell
 et
 al.,
 2003).
 
 In
 previous
 investigations
 in
 which
 age
 and
 sex
 
differences
 were
 compared
 to
 cortical
 thickness
 in
 adults,
 a
 much
 larger
 sample
 size
 

  119
(e.g.,
 N
 =
 176)
 and
 greater
 age
 span
 (e.g.,
 7-­‐87
 years)
 has
 been
 used
 (Sowell
 et
 al.,
 
2001;
 2003;
 2007;
 Sullivan
 et
 al.,
 2004).
 
 
 
In
 regard
 to
 gender
 differences,
 previous
 studies
 have
 indicated
 that
 regions
 
with
 the
 largest
 gray
 matter
 thickness
 differences
 between
 the
 genders
 are
 typically
 
found
 in
 right
 hemisphere
 temporal
 and
 parietal
 association
 cortices—regions
 
generally
 overlapping
 with
 the
 ROIs
 used
 in
 the
 present
 investigation
 (Sowell
 et
 al.,
 
2007;
 Sullivan
 et
 al.,
 2004;
 Witelson
 et
 al.,
 1995;
 Xu
 et
 al.,
 2000).
 
 However,
 such
 
investigations
 scaled
 for
 overall
 body
 size
 and/or
 brain
 size
 within
 their
 samples,
 a
 
noteworthy
 caveat
 that
 should
 be
 considered
 in
 future
 work
 when
 modeling
 gender
 
differences
 as
 a
 predictor
 of
 thickness
 (Luders
 et
 al.,
 2005).
 
 Together,
 the
 relatively
 
small
 sample
 size,
 limited
 age
 range,
 and
 lack
 of
 size
 scaling
 in
 the
 present
 
investigation
 presents
 a
 limitation
 in
 interpreting
 age
 and
 gender
 effects
 along
 with
 
imitation
 in
 modeling
 cortical
 thickness.
 
Compared
 with
 developmental
 disorders
 characterized
 by
 motor
 or
 imitation
 
impairment
 or
 with
 documented
 MNS
 involvement
 (such
 as
 ASD
 or
 ADHD),
 the
 
results
 of
 the
 present
 investigation
 are
 fairly
 consistent
 in
 that
 general
 differences
 in
 
cortical
 structure
 correlating
 with
 imitation
 skill
 were
 found
 in
 IFG,
 IPL,
 and
 pSTS.
 
 
With
 respect
 to
 directionality,
 ASD
 in
 children
 has
 been
 associated
 with
 increased
 
cortical
 thickness,
 particularly
 in
 right
 IFG
 and
 IPL
 and
 bilateral
 STS
 (Hyde
 et
 al.,
 
2010).
 
 In
 comparable
 brain
 regions
 in
 the
 present
 study,
 poor
 imitation
 was
 only
 
associated
 with
 an
 increase
 in
 thickness
 (higher
 SIPT-­‐PP
 associated
 with
 decreased
 
thickness)
 in
 right
 IFG,
 both
 in
 POp
 and
 PTr.
 
 Somewhat
 more
 consistent
 with
 the
 

  120
obtained
 results,
 social
 symptom
 severity
 in
 adults
 with
 ASD
 has
 been
 associated
 
with
 decreased
 cortical
 thickness
 (higher
 SIPT-­‐PP
 associated
 with
 increased
 
thickness)
 in
 bilateral
 IFG
 and
 IPL
 and
 right
 STS
 (Hadjikhani
 et
 al.,
 2006).
 
 Compared
 
to
 ADHD
 in
 which,
 relative
 to
 TD
 children,
 diffuse
 cortical
 thinning
 throughout
 the
 
prefrontal
 cortex
 has
 been
 found
 (Shaw
 et
 al.,
 2006;
 2007),
 only
 left
 POp
 (higher
 
SIPT-­‐PP
 associated
 with
 increased
 cortical
 thickness)
 in
 the
 present
 results
 was
 
found
 to
 be
 congruent.
 
 Longitudinal
 studies
 suggest
 that
 cortical
 thickness
 
developmental
 trajectories
 in
 ADHD
 converge
 with
 those
 of
 typically
 developing
 
peers
 over
 time,
 suggesting
 that
 structural
 gray
 matter
 differences
 in
 ADHD
 
represent
 a
 delay
 in
 cortical
 maturation
 (Rubia,
 2007;
 Shaw
 et
 al.,
 2006;
 2007).
 
 In
 
comparison,
 the
 participant
 pool
 of
 the
 present
 investigation
 consisted
 of
 young
 
adults
 whose
 self-­‐reported
 imitation
 and
 motor
 impairments
 have
 persisted
 since
 
childhood.
 
 In
 light
 of
 Wolosin
 et
 al.’s
 (2009)
 finding
 that
 cortical
 surface
 area
 and
 
folding
 is
 decreased
 in
 children
 with
 ADHD,
 as
 well
 as
 evidence
 that
 there
 are
 
distinct
 genetic
 influences
 on
 surface
 area
 and
 thickness,
 future
 work
 should
 
address
 potential
 differences
 in
 these
 measures
 in
 DD
 as
 well.
 
 
 
In
 conjunction
 with
 fMRI
 and
 DTI
 results
 in
 the
 previous
 chapters,
 these
 
results
 are
 evidence
 of
 generalized
 differences
 in
 brain
 structure
 and
 function
 in
 
MNS
 regions
 in
 individuals
 with
 DD,
 a
 disorder
 characterized
 by
 imitation
 
impairments.
 
 In
 general,
 these
 differences
 appear
 to
 be
 left
 lateralized,
 reflecting
 a
 
similarity
 to
 the
 lateralization
 of
 lesions
 typically
 responsible
 for
 acquired
 apraxia
 
(Morris,
 1997;
 Mutha,
 Sainburg,
 &
 Haaland,
 2011).
 
 Presumably,
 structural
 

  121
differences,
 such
 as
 abnormal
 cortical
 thickness
 and
 white
 matter
 microstructure,
 
underlie
 functional
 differences
 in
 the
 MNS
 in
 this
 population.
 
 In
 light
 of
 the
 radial
 
unit
 hypothesis
 (Rakic,
 1988)
 and
 the
 typical
 trajectory
 of
 white
 matter
 
strengthening
 and
 pruning
 of
 synapses
 during
 the
 first
 months
 of
 life
 (Kandel,
 
Schwartz,
 &
 Jessell,
 2000),
 functional
 brain
 and
 behavioral
 differences
 in
 individuals
 
with
 DD
 may
 be
 a
 result
 of
 very
 early
 alterations
 in
 development.
 
 This
 can
 also
 help
 
explain
 the
 developmental
 aspect
 of
 this
 disorder.
 
 One
 important
 question
 is
 to
 
what
 degree,
 if
 any,
 can
 early
 therapeutic
 interventions
 alter
 these
 brain-­‐based
 
differences
 and
 improve
 motor
 and
 imitation
 skill.
 
 Limited
 evidence
 suggests
 this
 
may
 be
 possible
 (Anderson
 et
 al.,
 2002;
 Haier
 et
 al.,
 2009).
 
 Furthermore,
 it
 has
 yet
 
to
 be
 determined
 if
 neuroimaging
 can
 be
 used
 to
 identify
 DD
 perhaps
 for
 the
 
purpose
 of
 implementing
 early
 intervention
 prior
 to
 observed
 behavioral
 
impairments.
 

  In
 future
 work,
 the
 inclusion
 of
 additional
 predictor
 variables,
 such
 as
 motor
 
skill
 or
 a
 measure
 of
 ADHD,
 could
 further
 elucidate
 the
 relationship
 between
 cortical
 
thickness
 and
 developmental
 dyspraxia.
 
 Entering
 variables
 into
 each
 model
 
hierarchically
 or
 in
 a
 forward-­‐backward
 stepwise
 fashion
 may
 serve
 to
 increase
 
model
 parsimony.
 
 With
 more
 predictor
 variables
 and
 more
 complex
 modeling,
 a
 
much
 higher
 number
 of
 participants
 will
 certainly
 be
 needed
 to
 achieve
 adequate
 
power.
 
 
 

 

 

  122
Conclusions
 

  This
 investigation
 identified
 cortical
 thickness
 differences
 in
 areas
 of
 the
 
mirror
 neuron
 system
 associated
 with
 imitation
 skill
 after
 accounting
 for
 age
 and
 
gender,
 although
 these
 results
 are
 likely
 driven
 by
 SIPT-­‐PP
 more
 than
 demographic
 
variables.
 
 Small
 to
 moderate
 effect
 sizes
 were
 obtained.
 
 Therefore,
 individual
 body
 
and
 brain
 size
 scaling,
 a
 larger
 sample
 size,
 inclusion
 of
 more
 predictor
 variables,
 
and
 more
 sophisticated
 statistical
 modeling
 would
 likely
 improve
 the
 ability
 to
 
predict
 cortical
 thickness.
 
 Future
 work
 should
 take
 into
 account
 ways
 in
 which
 this
 
information
 could
 apply
 to
 intervention.
 

  123
CHAPTER
 FIVE:
 
Conclusions
 

 

  Overall,
 this
 research
 suggests
 that
 multiple
 aspects
 (structural
 and
 
functional)
 of
 the
 putative
 human
 mirror
 neuron
 system
 (MNS)
 are
 atypical
 in
 
individuals
 with
 developmental
 imitation
 and
 motor
 coordination
 impairments.
 
 
Previous
 research
 has
 demonstrated
 a
 strong
 association
 between
 the
 MNS
 and
 
imitation
 (Heiser
 et
 al.,
 2003;
 Iacoboni
 et
 al.,
 1999).
 
 The
 current
 work
 is
 the
 first
 to
 
examine
 this
 neural
 system
 in
 developmental
 dyspraxia
 (DD),
 a
 disorder
 
characterized
 by
 impaired
 imitation
 and
 motor
 coordination,
 using
 multiple
 
neuroimaging
 techniques.
 
 Although
 evidence
 of
 general
 brain-­‐based
 differences
 
exists
 in
 individuals
 with
 developmental
 motor
 coordination
 disorders
 (Kashiwagi,
 
et
 al.,
 2009;
 Querne
 et
 al.,
 2008;
 Zwicker
 et
 al.,
 2010;
 2011;
 2012),
 the
 neural
 
correlates
 of
 DD
 have
 not
 previously
 been
 examined
 in
 a
 comprehensive,
 
hypothesis-­‐driven
 manner
 with
 a
 focus
 on
 the
 etiology
 of
 the
 cardinal
 features
 of
 the
 
disorder,
 namely
 imitation
 and
 motor
 planning.
 
 In
 addition,
 the
 majority
 of
 
previous
 research
 in
 this
 population
 has
 focused
 on
 children,
 despite
 evidence
 that
 
motor
 coordination
 difficulties
 persist
 into
 adulthood
 (Cantell
 &
 Kooistra,
 2002;
 
Cantell,
 et
 al.,
 2003;
 Cousins
 &
 Smyth,
 2003;
 Kirby
 et
 al.,
 2008;
 2010;
 2011;
 
Missiuna,
 et
 al.,
 2008).
 
 The
 studies
 described
 in
 this
 dissertation
 involved
 young
 
adults
 and
 included
 a
 larger
 sample
 size
 than
 any
 previous
 neuroimaging
 
investigation
 in
 this
 population.
 
 
 

  124

  The
 central
 goals
 of
 the
 research
 were:
 (a)
 to
 determine
 if
 DD
 is
 associated
 
with
 brain-­‐based
 differences
 that
 would
 indicate
 dysfunction
 in
 the
 MNS
 and
 (b)
 to
 
ascertain
 whether
 the
 relationship
 between
 DD
 and
 potential
 MNS
 dysfunction
 
would
 be
 manifest
 across
 different
 neural
 properties,
 including
 gray
 and
 white
 
matter
 structure
 and
 function.
 
 The
 implications
 for
 the
 first
 goal
 would
 be
 to
 better
 
understand
 the
 cardinal
 impairments
 of
 DD
 in
 light
 of
 what
 is
 understood
 about
 the
 
human
 MNS.
 
 Addressing
 the
 second
 goal
 could
 gain
 a
 more
 comprehensive
 picture
 
of
 the
 possible
 etiology
 of
 DD,
 and
 a
 better
 description
 of
 the
 underlying
 
neurobiological
 features
 of
 the
 disorder
 could
 be
 described.
 
 Results
 support
 the
 
theory
 that
 a
 dysfunctional
 MNS
 underlies
 imitation
 impairments
 found
 in
 DD.
 
 
Furthermore,
 results
 from
 across
 all
 of
 the
 studies
 bolsters
 this
 idea
 by
 providing
 
support
 that
 multiple
 structural
 features
 of
 the
 MNS
 are
 abnormal
 in
 DD,
 and
 these
 
likely
 underlie
 the
 observed
 functional
 differences.
 

 
Summary
 of
 the
 Research
 

  In
 Chapter
 2,
 an
 analysis
 of
 shared
 regions
 for
 action
 observation
 and
 action
 
execution
 revealed
 significant
 activation
 in
 bilateral
 inferior
 fronal
 gyrus
 (IFG)/
 
ventral
 premotor
 cortex
 (vPMC)
 and
 inferior
 parietal
 lobule
 (IPL)—the
 fronto-­‐
parietal
 MNS—in
 the
 typically
 developing
 (TD)
 group,
 and
 no
 significant
 activation
 
in
 the
 DD
 group.
 
 A
 comparison
 between
 groups
 resulted
 in
 significant
 bilateral
 
IFG/vPMC
 activity
 (TD
 >
 DD).
 
 Within
 anatomically-­‐defined
 MNS
 regions
 of
 interest
 
(ROIs),
 analysis
 of
 bimanual,
 meaningless
 gesture
 imitation
 (compared
 to
 non-­‐

  125
imitative
 execution)
 between
 groups
 yielded
 significant
 differences,
 all
 in
 the
 
direction
 of
 TD
 >
 DD,
 in
 left
 IPL
 and
 right
 IFG/vPMC.
 
 During
 motor
 planning
 prior
 to
 
imitation
 (compared
 to
 the
 analogous
 period
 prior
 to
 observation),
 the
 TD
 group
 
demonstrated
 significantly
 greater
 activity
 in
 left
 IPL
 and
 bilateral
 IFG/vPMC.
 
 
Finally,
 in
 a
 whole-­‐brain
 analysis
 of
 the
 three
 experimental
 conditions—imitation,
 
execution,
 and
 observation
 (each
 contrasted
 with
 rest)—diffuse
 differences
 across
 
multiple
 brain
 areas
 were
 shown,
 including
 in
 the
 prefrontal
 and
 cortical
 midline
 
structures
 during
 imitation
 (TD
 >
 DD),
 in
 primary
 and
 secondary
 visual
 processing
 
areas
 during
 observation
 (TD
 >
 DD),
 and
 in
 the
 right
 temporo-­‐parietal
 region
 during
 
observation
 (DD
 >
 TD).
 
 There
 were
 no
 significant
 differences
 between
 groups
 for
 
action
 execution.
 
 Altogether
 these
 results
 support
 the
 notion
 of
 atypical
 MNS
 
functioning
 in
 developmental
 dyspraxia.
 
 In
 particular,
 there
 is
 a
 comparative
 lack
 of
 
shared
 representation
 for
 observation
 and
 execution,
 possibly
 accompanied
 by
 
underlying
 error
 monitoring,
 attention,
 and
 visual
 processing
 differences,
 which
 
together
 may
 be
 responsible
 for
 a
 visual-­‐motor
 incongruence
 affecting
 imitation
 
ability.
 

  In
 Chapter
 3,
 white
 matter
 (WM)
 fiber
 bundles
 connecting
 cortical
 MNS
 
regions
 were
 defined
 using
 diffusion
 tensor
 imaging
 (DTI)
 tractography.
 
 This
 
revealed
 a
 tract
 consistent
 with
 the
 arcuate
 fasciculus
 bilaterally
 in
 both
 the
 TD
 
group
 and
 the
 DD
 group.
 
 Upon
 visual
 inspection,
 it
 was
 noted
 that
 the
 bilateral
 
tracts
 identified
 were
 arranged
 somewhat
 more
 medially
 in
 the
 DD
 group
 compared
 
with
 the
 TD
 group.
 
 An
 analysis
 of
 microstructural
 properties
 in
 the
 arcuate
 

  126
fasciculus
 indicated
 that
 the
 DD
 group
 had
 decreased
 fractional
 anisotropy
 (FA),
 
increased
 mean
 diffusivity
 (MD),
 and
 increased
 radial
 diffusivity
 (RD)
 in
 the
 left
 
arcuate
 fasciculus.
 
 There
 were
 no
 significant
 differences
 between
 groups
 on
 the
 
right.
 
 This
 pattern
 is
 consistent
 with
 developmental
 dysmyelination
 in
 the
 DD
 
group
 on
 the
 left.
 
 Although
 functional
 imaging
 results
 indicated
 bilateral
 differences
 
between
 TD
 and
 DD
 individuals,
 it
 should
 be
 noted
 that
 both
 frontal
 and
 parietal
 
MNS
 differences
 were
 found
 only
 on
 the
 left,
 during
 motor
 planning.
 
 These
 DTI
 
results
 suggest
 abnormal
 WM
 structural
 connections
 between
 left
 frontal
 and
 
parietal
 MNS
 regions
 in
 DD,
 which
 are
 in
 general
 agreement
 with
 findings
 from
 the
 
functional
 study.
 
 However,
 functional
 connectivity
 analysis
 should
 be
 employed
 in
 a
 
future
 investigation
 to
 better
 understand
 the
 structure-­‐function
 relationship.
 

  In
 Chapter
 4,
 cortical
 thickness,
 a
 metric
 of
 gray
 matter
 structure,
 was
 
measured
 in
 MNS
 regions
 in
 individuals
 with
 DD
 and
 their
 typically
 developing
 
peers.
 
 It
 was
 hypothesized
 that
 gray
 matter
 structure
 could
 underlie
 the
 obtained
 
findings
 from
 both
 functional
 and
 WM
 structural
 studies.
 
 For
 this
 study,
 frontal
 and
 
parietal
 MNS
 regions
 of
 interest
 were
 subdivided
 into
 pars
 opercularis
 (POp)
 and
 
pars
 triangularis
 (PTr),
 and
 supramarginal
 gyrus
 (SMG)
 and
 angular
 gyrus
 (AG),
 
respectively,
 on
 the
 basis
 of
 differing
 cytoarchitectonics
 contributing
 to
 cortical
 
thickness
 within
 the
 IFG
 and
 IPL.
 
 Multiple
 regression
 models,
 including
 imitation
 
skill,
 age,
 and
 gender,
 were
 developed
 to
 predict
 cortical
 thickness
 in
 each
 of
 the
 
above
 four
 ROIs
 and
 in
 pSTS.
 
 Imitation
 (measured
 with
 the
 SIPT
 Postural
 Praxis
 
test;
 SIPT-­‐PP)
 significantly
 predicted
 thickness
 at
 the
 zero-­‐order
 level
 in
 all
 ROIs
 

  127
except
 right
 POp
 and
 right
 pSTS
 and
 was
 retained
 at
 the
 higher-­‐order
 level
 in
 all
 
ROIs
 except
 right
 POp.
 
 The
 full
 model,
 including
 demographic
 variables
 (age,
 
gender)
 and
 imitation
 as
 predictors,
 reached
 significance
 in
 bilateral
 POp
 and
 PTr,
 
and
 left
 SMG,
 AG,
 and
 pSTS,
 accounting
 for
 21-­‐47%
 of
 the
 variance
 in
 these
 regions.
 
 
The
 strong
 relationship
 between
 behavioral
 skill
 and
 gray
 matter
 structure
 in
 the
 
left
 hemisphere
 found
 here
 parallels
 functional
 and
 WM
 structural
 findings
 in
 the
 
previous
 studies.
 
 The
 results
 in
 this
 study
 provide
 evidence
 of
 structural
 
abnormalities
 at
 the
 level
 of
 the
 cortex
 in
 individuals
 with
 imitation
 impairments
 or
 
developmental
 dyspraxia.
 

  These
 results
 are
 based
 on
 studies
 involving
 right
 hand
 dominant
 young
 
adult
 participants
 with
 developmental
 dyspraxia,
 that
 is,
 impairments
 of
 imitation
 
and
 motor
 coordination,
 and
 their
 typically
 developing
 peers.
 
 The
 work
 used
 
structural
 MRI,
 fMRI,
 and
 DTI
 to
 describe
 brain
 structure
 and
 function
 as
 the
 
participants
 completed
 observation,
 execution,
 and
 imitation
 of
 meaningless
 
gestures
 with
 their
 bilateral
 upper
 extremities.
 
 The
 major
 findings—that
 there
 are
 
numerous
 differences
 in
 the
 structure
 underlying
 the
 mirror
 neuron
 system,
 and
 in
 
MNS
 function,
 in
 individuals
 with
 DD—support
 the
 notion
 that
 imitation
 
impairments
 could
 be
 due
 to
 developmental
 impairments
 in
 this
 neural
 system.
 
 
Future
 work
 is
 needed
 to
 further
 refine
 this
 theory
 and
 outline
 more
 particulars
 of
 
the
 MNS
 in
 DD
 and
 to
 better
 inform
 therapeutic
 intervention
 strategies.
 

 

 

  128
Implications
 and
 Future
 Directions
 

  In
 general,
 the
 results
 of
 this
 research
 lend
 support
 to
 the
 notion
 of
 left
 
hemisphere
 dominance
 for
 praxis
 (Mutha
 et
 al.,
 2011;
 Torres
 et
 al.,
 2010),
 
concurrent
 with
 findings
 that
 action
 representation
 in
 the
 brain
 is
 privileged
 to
 the
 
left
 hemisphere,
 and
 this
 lateralization
 is
 thought
 to
 have
 supported
 the
 
development
 of
 language
 in
 the
 left
 hemisphere
 (Aziz-­‐Zadeh,
 2003).
 
 Tasks
 used
 in
 
the
 functional
 imaging
 portion
 of
 the
 present
 research,
 however,
 were
 all
 bimanual,
 
meaningless
 gestures
 presented
 to
 both
 visual
 fields
 and
 participants
 were
 not
 
specifically
 assessed
 for
 language
 abilities
 (although
 no
 participants
 had
 frank
 
language
 impairments).
 
 Nonetheless,
 findings
 from
 structural
 imaging
 support
 a
 
leftward
 inclination
 in
 differences
 between
 DD
 and
 TD
 groups.
 
 Furthermore,
 
evidence
 suggests
 there
 may
 be
 a
 relationship
 between
 developmental
 perceptual-­‐
motor,
 speech,
 and
 language
 disabilities
 (Dewey,
 2002)
 and
 that
 left
 hand
 
dominance
 is
 more
 highly
 represented
 in
 DD/DCD
 than
 in
 the
 general
 population
 
(Cairney
 et
 al.,
 2008;
 Goez
 &
 Zelnik,
 2008).
 
 Future
 work
 should
 address
 these
 
details,
 such
 as
 through
 direct
 comparisons
 of
 lateralized
 stimuli
 and
 meaningless
 
versus
 meaningful
 (i.e.,
 semantic)
 gestures,
 and
 through
 measurement
 and
 
comparison
 of
 participants
 with
 and
 without
 co-­‐morbid
 speech
 and
 language
 
impairments
 and
 differing
 hand
 dominance.
 
 Of
 course,
 the
 inclusion
 of
 more
 
between-­‐group
 comparisons
 would
 necessitate
 a
 much
 larger
 sample
 size,
 
presenting
 a
 challenge
 to
 study
 recruitment
 as
 formal
 diagnosis
 and
 identification
 of
 
the
 disorder
 is
 still
 somewhat
 limited
 and
 compounded
 by
 co-­‐morbid
 conditions.
 

  129

  Despite
 evidence
 of
 impaired
 attention,
 executive
 function,
 and
 even
 
empathy
 and
 social
 skills
 in
 DD/DCD
 (Dewey
 et
 al.,
 2002),
 supplemental
 data
 from
 
the
 present
 research
 indicated
 no
 significant
 differences
 in
 these
 domains
 (see
 
Appendix
 E).
 
 This
 may
 have
 been
 due
 to
 the
 fact
 that
 participants
 were
 largely
 
recruited
 at
 a
 high-­‐ranking
 academic
 research
 institution,
 and
 participants
 can
 be
 
assumed
 to
 be
 relatively
 high-­‐functioning
 with
 above
 average
 intelligence
 and
 
possibly
 to
 have
 above
 average
 social-­‐demographic
 resources.
 
 The
 relationship
 
between
 behavioral
 factors
 such
 as
 attention,
 executive
 function,
 empathy,
 and
 
social
 skills,
 and
 brain-­‐based
 differences
 associated
 with
 DD
 needs
 to
 be
 explored
 
further.
 

  Although
 functional
 and
 structural
 imaging
 components
 were
 included
 in
 
this
 body
 of
 work
 and
 can
 be
 interpreted
 with
 respect
 to
 each
 other,
 they
 were
 not
 
directly
 compared
 here.
 
 Functional
 connectivity
 analysis
 paired
 with
 a
 replication
 
of
 these
 results
 would
 better
 inform
 the
 structure-­‐function
 relationship
 in
 the
 MNS
 
of
 individuals
 with
 DD.
 
 An
 analysis
 of
 this
 type
 was
 not
 included
 in
 this
 research
 
due
 to
 design
 constraints,
 namely,
 concerns
 with
 the
 validity
 of
 functional
 
connectivity
 analysis
 in
 event-­‐related
 fMRI
 designs
 and
 the
 need
 for
 a
 relatively
 long
 
functional
 imaging
 acquisition
 time
 in
 order
 to
 include
 a
 sufficient
 number
 of
 trials
 
for
 reaching
 adequate
 power.
 
 In
 light
 of
 the
 functional
 differences
 observed
 in
 
cortical
 midline
 structures
 in
 whole
 brain
 analysis
 in
 the
 first
 investigation,
 resting
 
state
 activity
 and
 functional
 connectivity
 also
 might
 reveal
 differences
 in
 the
 brains
 

  130
of
 individuals
 with
 DD.
 
 Coupled
 with
 diffuse
 structural
 differences,
 such
 results
 may
 
point
 to
 a
 cohesive
 picture
 of
 generalized
 brain
 abnormalities.
 
 
 

  Evidence
 from
 this
 research
 supports
 the
 hypothesis
 of
 dysfunction
 and
 
atypical
 structural
 features
 in
 the
 MNS.
 
 It
 does
 not,
 however,
 indicate
 that
 this
 is
 the
 
only
 neural
 circuit
 involved.
 
 It
 is
 highly
 likely
 that
 a
 number
 of
 brain
 structures
 and
 
regions
 are
 affected
 in
 DD.
 
 These
 potentially
 include
 numerous
 primary
 and
 
secondary
 motor
 and
 sensory
 areas,
 such
 as
 primary
 motor
 cortex
 (M1),
 the
 entire
 
premotor
 area
 and
 supplementary
 motor
 area
 (SMA),
 primary
 sensory
 cortex
 (S1)
 
and
 secondary
 sensory
 cortex
 (S2),
 and
 superior-­‐posterior
 parietal
 cortex,
 as
 well
 as
 
cortical
 midline
 structures,
 visual
 processing
 areas,
 the
 basal
 ganglia,
 and
 
cerebellum
 (see
 Figure
 5.1).
 
 
 

 
Figure
 5.1.
 
 Potential
 additional
 regions
 that
 may
 underlie
 functional
 and
 structural
 
differences
 in
 developmental
 dyspraxia
 are
 shown
 on
 lateral
 surface
 (left)
 and
 a
 
coronal
 slice
 (right).
 
 PPC
 =
 posterior
 parietal
 cortex,
 S1
 =
 primary
 somatosensory,
 
S2
 =
 secondary
 somatosensory,
 M1
 =
 primary
 motor,
 SMC
 =
 supplemental
 motor
 
cortex,
 PFC
 =
 prefrontal
 cortex,
 BG
 =
 basal
 ganglia,
 ACC
 =
 anterior
 cingulate
 cortex.
 

  131

  Despite
 the
 limitations
 presented
 above
 and
 an
 apparent
 need
 for
 expanded
 
investigation
 into
 this
 topic,
 it
 is
 possible
 to
 speculate
 from
 the
 data
 obtained
 here
 
on
 the
 developmental
 origin
 of
 imitation
 and
 motor
 coordination
 impairments
 in
 
DD.
 
 Figure
 5.2
 depicts
 a
 schematic
 summarizing
 this
 interaction
 model
 of
 
developmental
 functional
 and
 structural
 differences
 in
 DD.
 
Beginning
 with
 findings
 from
 structural
 imaging
 and
 in
 light
 of
 the
 radial
 unit
 
hypothesis
 of
 cortical
 development
 (Rakic,
 1988),
 it
 is
 possible
 that
 genetic
 or
 
prenatal
 environmental
 factors
 during
 mid-­‐gestation—affecting
 neurogenesis
 and
 
apoptosis
 of
 progenitor
 cells
 in
 the
 embryonic
 cerebral
 ventricle—result
 in
 cortical
 
thickness
 differences
 in
 MNS
 regions,
 affecting
 imitation
 and
 motor
 skill.
 
 Because
 
neuron
 migration
 to
 the
 neocortex
 is
 also
 dependent
 on
 glial
 scaffolding,
 it
 is
 
possible
 that
 abnormal
 glia
 formation
 or
 functioning
 prevents
 proper
 migration,
 
resulting
 in
 both
 observable
 cortical
 gray
 matter
 and
 subcortical
 white
 matter
 
structural
 abnormalities.
 
 Any
 combination
 of
 these
 events
 would
 likely
 affect
 brain
 
function.
 
 Compounding
 functional
 differences
 based
 on
 basic
 structural
 differences,
 
there
 is
 evidence
 that
 mirror
 neurons
 (or,
 more
 generally,
 multisensory
 integration
 
neurons)
 develop
 via
 an
 associative
 learning
 mechanism
 through
 the
 consistent
 
pairing
 of
 visual
 perceptual
 input
 and
 motor
 output
 (Heyes,
 2010);
 and
 a
 decrease
 
in
 the
 quantity
 or
 quality
 of
 visual
 perceptual
 information
 or
 motor
 execution
 
(Wallace
 et
 al.,
 2004)
 could
 negatively
 impact
 this
 development.
 
 Thus,
 it
 is
 possible
 
that
 any
 early
 impairment
 in
 basic
 sensory-­‐motor
 functions
 serves
 to
 compound
 

  132

 

 
Figure
 5.2.
 
 The
 proposed
 model
 postulates
 that
 prenatal
 and
 postnatal
 
development
 of
 cortical
 gray
 matter
 in
 the
 MNS
 and
 the
 arcuate
 fasciculus
 interact
 
with
 genetic
 and
 environmental
 factors
 affecting
 brain
 structure
 and
 function.
 
 
Associative
 learning
 may
 further
 modulate
 imitation
 and
 motor
 planning
 skills.
 
 
Early
 atypical
 development
 may
 result
 in
 a
 cascade
 of
 changes
 leading
 to
 
developmental
 dyspraxia.
 
 The
 pattern
 of
 structural
 and
 functional
 differences
 
found
 in
 the
 present
 work
 is
 pictured
 in
 the
 context
 of
 this
 model.
 

  133
impairments,
 diminishing
 development
 of
 imitation
 or
 motor
 coordination
 skills
 
further.
 
 Longitudinal
 data
 would
 be
 useful
 to
 support
 this
 model.
 
 
In
 light
 of
 these
 explanations,
 there
 is
 a
 need
 for
 a
 better
 understanding
 of
 
prenatal
 or
 genetic
 factors
 that
 may
 cause
 these
 brain
 abnormalities,
 with
 the
 
overarching
 goal
 of
 prenatal
 prevention
 or
 treatment
 early
 in
 postnatal
 
development.
 
 In
 the
 persisting
 absence
 of
 in
 vivo
 imaging
 techniques
 with
 spatial
 
resolution
 at
 the
 cellular
 level
 that
 can
 safely
 be
 used
 on
 human
 research
 
participants,
 postmortem
 neurobiological
 investigations
 would
 be
 required
 to
 fully
 
understand
 cellular
 development
 in
 this
 population
 as
 it
 pertains
 to
 their
 
impairments.
 
 In
 addition,
 it
 remains
 to
 be
 demonstrated
 to
 what
 degree
 early
 
behavioral
 or
 motor
 skills
 interventions
 can
 alter
 both
 brain
 structure
 and
 function
 
and
 if
 altering
 brain
 structure
 definitively
 results
 in
 improved
 functional
 outcomes
 
for
 affected
 individuals
 (Liew,
 Garrison,
 Werner,
 &
 Aziz-­‐Zadeh,
 2012;
 Orton,
 Spittle,
 
Doyle,
 Anderson,
 &
 Boyd,
 2009).
 
 Therapeutic
 interventions
 aimed
 at
 increasing
 the
 
quantity
 or
 quality
 of
 early
 sensory
 input
 paired
 with
 appropriate
 motor
 output,
 
such
 as
 the
 sensory
 integration
 techniques
 utilized
 by
 occupational
 therapists
 
(Bundy,
 Lane,
 &
 Murray,
 2002;
 Smith
 Roley,
 Blanche,
 &
 Schaaf,
 2001)
 or
 reciprocal
 
imitation
 training
 (Ingersoll,
 2010),
 assume
 a
 model
 of
 associative
 learning,
 
although
 there
 is
 very
 limited
 convincing
 evidence
 on
 the
 effectiveness
 of
 such
 
interventions.
 
 Randomized
 clinical
 trials
 are
 a
 necessary
 future
 step.
 

  134
REFERENCES
Alexander,
 A.L.,
 Lee,
 J.E.,
 Lazar,
 M.,
 Boudos,
 R.,
 DuBray,
 M.B.,
 Oakes,
 T.R….Lainhart,
 
J.E.
 (2007).
 Diffusion
 tensor
 imaging
 of
 the
 corpus
 callosum
 in
 autism.
 
NeuroImage,
 34,
 61-­‐73.
 
Alexander,
 A.L.,
 Lee,
 J.E.,
 Lazar,
 M.,
 &
 Field,
 A.S.
 (2007).
 Diffusion
 tensor
 imaging
 of
 
the
 brain.
 Neurotherapeutics,
 4,
 316-­‐329.
Alizadeh,
 H.
 &
 Zadehipour,
 M.
 (2005).
 Executive
 functions
 in
 children
 with
 and
 
without
 developmental
 coordination
 disorder.
 Advances
 in
 Cognitive
 Science,
 
6(3-­‐4),
 49-­‐56.
 
Almeida,
 L.G.,
 Ricardo-­‐Garcell,
 J.,
 Prado,
 H.,
 Barajas,
 L.,
 Fernandez-­‐Bouzas,
 A.,
 Avila,
 
D.,
 &
 Martinez,
 R.B.
 (2010).
 Reduced
 right
 frontal
 cortical
 thickness
 in
 
children,
 adolescents
 and
 adults
 with
 ADHD
 and
 its
 correlation
 to
 clinical
 
variables:
 A
 cross-­‐sectional
 study.
 Journal
 of
 Psychiatric
 Research,
 44,
 1214-­‐
1223.
American
 Psychiatric
 Association
 (2013).
 Diagnostic
 and
 statistical
 manual
 of
 mental
 
disorders:
 DSM-­V.
 Washington,
 DC:
 American
 Psychiatric
 Association.
 
Anderson,
 B.J.,
 Eckburg,
 P.B.,
 &
 Relucio,
 K.I.
 (2002).
 Alterations
 in
 the
 thickness
 of
 
motor
 cortical
 subregions
 after
 motor-­‐skill
 learning
 and
 exercise.
 Learning
 &
 
Memory,
 9,
 1-­‐9.
 
Andersson,
 J.L.R.,
 Jenkinson,
 M.,
 &
 Smith,
 S.
 (2007).
 Non-­‐linear
 registration,
 a.k.a.
 
spatial
 normalization,
 FMRIB
 Technial
 Report
 TR07JA2,
 FMRIB
 Centre,
 
Oxford,
 United
 Kingdom.
 
http://www.fmrib.ox.ac.uk/analysis/techrep/tr07ja2/tr07ja2.pdf
Arbib,
 M.
 A.
 (2002)
 The
 mirror
 neuron
 system,
 imitation,
 and
 the
 evolution
 of
 
language.
 In
 K.
 Dautenhahn
 &
 C.
 L.
 Nehaniv
 (Eds.)
 Imitation
 in
 animals
 and
 
artifacts,
 p.229-­‐280.
 Cambridge,
 MA:
 The
 MIT
 Press.
Ashtari,
 M.,
 Kumra,
 S.,
 Bhaskar,
 S.L.,
 Clarke,
 T.,
 Thaden,
 E.,
 Cervellione,
 K.L.
 ...
 
Ardekani,
 B.A.
 (2005).
 Attention-­‐deficit/hyperactivity
 disorder:
 A
 
preliminary
 diffusion
 tensor
 imaging
 study.
 Biological
 Psychiatry,
 57,
 448-­‐
455.
 
Ayres,
 A.
 J.
 (1965).
 Patterns
 of
 perceptual
 motor
 dysfunction
 in
 children:
 A
 factor-­‐
analytic
 study.
 Perceptual
 and
 Motor
 Skills,
 20,
 335-­‐368.
 

  135
Ayres,
 A.J.
 (1972).
 Sensory
 integration
 and
 learning
 disorders.
 Los
 Angeles:
 Western
 
Psychological
 Services.
 
Ayres,
 A.J.
 (1985/2011).
 Developmental
 dyspraxia
 and
 adult-­‐onset
 apraxia.
 In
 Z.
 
Mailloux,
 S.
 Smith
 Roley,
 &
 G.
 Coleman
 (Eds.):
 Ayres’
 dyspraxia
 monograph,
 
25
th

 anniversary
 ed.
 Torrance,
 CA:
 Pediatric
 Therapy
 Network.
Ayres,
 A.J.
 (1989/2004).
 Sensory
 integration
 and
 praxis
 tests:
 Manual,
 Updated
 Ed.
 
Los
 Angeles:
 Western
 Psychological
 Services.
 
Aziz-­‐Zadeh,
 L.,
 Koski,
 L.,
 Zaidel,
 E.,
 Mazziotta,
 J.,
 &
 Iacoboni,
 M.
 (2006).
 Lateralization
 
of
 the
 human
 mirror
 neuron
 system.
 The
 Journal
 of
 Neuroscience,
 26,
 2964-­‐
2970.
 
Aziz-­‐Zadeh,
 L.,
 Sheng,
 T.,
 &
 Gheytanchi,
 A.
 (2010).
 Common
 premotor
 regions
 for
 the
 
perception
 and
 production
 of
 prosody
 and
 correlations
 with
 empathy
 and
 
prosodic
 ability.
 PLoS
 One,
 5,
 e8759.
 doi:
 10.1371/journal.pone.0008759
 
Aziz-­‐Zadeh,
 L.S.
 (2003).
 Precursors
 to
 language:
 Sensory-­‐motor
 integration,
 the
 
mirror
 neuron
 system,
 and
 laterality.
 (Doctoral
 dissertation.)
 University
 of
 
California,
 Los
 Angeles.
 Retrieved
 from
 ProQuest
 UMI
 Dissertations
 
Publishing
 (3104328).
Baird,
 A.A.,
 Colvin,
 M.K.,
 Van
 Horn,
 J.D.,
 Inati,
 S.,
 &
 Gazzaniga,
 M.S.
 (2005).
 Functional
 
connectivity:
 Integrating
 behavioral,
 diffusion
 tensor
 imaging,
 and
 functional
 
magnetic
 resonance
 imaging
 data
 sets.
 Journal
 of
 Cognitive
 Neuroscience,
 17,
 
687-­‐693.
 
Barnea-­‐Goraly,
 N.,
 Kwon,
 H.,
 Menon,
 V.,
 Eliez,
 S.,
 Lotspeich,
 L.,
 &
 Reiss,
 A.L.
 (2004).
 
White
 matter
 structure
 in
 autism:
 Preliminary
 evidence
 from
 diffusion
 tensor
 
imaging.
 Biological
 Psychiatry,
 55,
 323-­‐326.
Barnett,
 A.
 (2006).
 Handwriting:
 Its
 assessment
 and
 role
 in
 the
 diagnosis
 of
 
developmental
 coordination
 disorder.
 In
 D.A.
 Sugden,
 Ed.:
 Developmental
 
coordination
 disorder
 as
 a
 specific
 learning
 difficulty:
 Leeds
 consensus
 
statement,
 University
 of
 Leeds,
 pp.
 18-­‐21.
 
Basser,
 P.J.,
 Mattiello,
 J.,
 Turner,
 R.,
 &
 Le
 Bihan,
 D.
 (1993).
 Diffusion
 tensor
 echo-­‐
planar
 imaging
 of
 the
 human
 brain.
 Proceedings
 of
 the
 SMRM:
 Functional
 MRI
 
of
 the
 Brain,
 56,
 584-­‐562.
 
Bax,
 M.,
 Tydeman,
 C.,
 &
 Flodmark,
 O.
 (2006).
 Clinical
 and
 MRI
 correlates
 of
 cerebral
 
palsy.
 JAMA:
 The
 Journal
 of
 the
 American
 Medical
 Association,
 296,
 1602-­‐1608.
 

  136
Beckmann,
 C.F.,
 Smith,
 S.,
 &
 Jenkinson,
 M.
 (2001).
 General
 multi-­‐level
 linear
 
modeling
 for
 group
 analysis
 in
 fMRI.
 FMRIB
 Technical
 Report
 TR01CB1.
 
http://www.fmrib.ox.ac.uk/analysis/techrep/tr01cb1/tr01cb1.pdf
Behrens,
 T.E.J.,
 Johansen-­‐Berg,
 H.,
 Jbabdi,
 S.,
 Rushworth,
 M.F.S.
 &
 Woolrich,
 M.W.
 
(2007).
 Probabilistic
 diffusion
 tractography
 with
 multiple
 fibre
 orientations.
 
What
 can
 we
 gain?
 NeuroImage,
 23,
 144-­‐155.
 
Behrens,
 T.E.J.,
 Johansen-­‐Berg,
 H.,
 Woolrich,
 M.W.,
 Smith,
 S.M.,
 Wheeler-­‐Kingshott,
 
C.A.M.,
 Boulby,
 P.A.,
 Barker,
 G.J.,
 Sillery,
 E.L.
 Sheehan,
 K.,
 Ciccarelli,
 O.,
 
Thompson,
 A.J.,
 Brady,
 J.M.,
 &
 Matthews,
 P.M.
 (2003a).
 Non-­‐invasive
 mapping
 
of
 connections
 between
 human
 thalamus
 and
 cortex
 using
 diffusion
 imaging.
 
Nature
 Neuroscience,
 6,
 750-­‐757.
 
Behrens,
 T.E.J.,
 Woolrich,
 M.W.,
 Jenkinson,
 M.,
 Johansen-­‐Berg,
 H.,
 Nunes,
 R.G.,
 Clare,
 
S.,
 Matthews,
 P.M.,
 Brady,
 J.M.,
 &
 Smith,
 S.M.
 (2003b).
 Characterization
 and
 
propagation
 of
 uncertainty
 in
 diffusion-­‐weighted
 MR
 imaging.
 Magnetic
 
Resonance
 Medicine,
 50,
 1077-­‐1088.
 
Bekkering,
 H.,
 Wohlschlager,
 A.,
 &
 Gattis,
 M.
 (2000).
 Imitation
 of
 gestures
 in
 children
 
is
 goal-­‐directed.
 Quarterly
 Journal
 of
 Experimental
 Psychology
 A:
 Human
 
Experimental
 Psychology,
 53A,
 153-­‐164.
 
Berlucchi,
 G.
 &
 Aglioti,
 S.M.
 (1997).
 The
 body
 in
 the
 brain:
 Neural
 bases
 of
 corporeal
 
awareness.
 Trends
 in
 Neuroscience,
 20,
 560-­‐564.
Berlucchi,
 G.
 &
 Aglioti,
 S.M.
 (2010).
 The
 body
 in
 the
 brain
 revisited.
 Experimental
 
Brain
 Research,
 200,
 25-­‐35.
 
Bernal,
 B.
 &
 Ardila,
 A.
 (2009).
 The
 role
 of
 the
 arcuate
 fasciculus
 in
 conduction
 
aphasia.
 Brain,
 132,
 2309-­‐2316.
 
Biancotto,
 M.,
 Skabar,
 A.,
 Bulgheroni,
 M.,
 Carrozzi,
 M.,
 &
 Zoia,
 S.
 (2011).
 Neuromotor
 
deficits
 in
 developmental
 coordination
 disorder:
 Evidence
 from
 a
 reach-­‐to-­‐
grasp
 task.
 Research
 in
 Developmental
 Disabilities,
 32,
 1293-­‐1300.
 
Binkofski,
 F.,
 Amunts,
 K.,
 Stephan,
 K.M.,
 Posse,
 S.,
 Schormann,
 T.,
 Freund,
 H.-­‐J.,
 Zilles,
 
K.,
 &
 Seitz,
 R.J.
 (2000).
 Broca’s
 region
 subserves
 imagery
 of
 motion:
 A
 
combined
 cytoarchitectonic
 and
 fMRI
 study.
 Human
 Brain
 Mapping,
 11,
 273-­‐
285.
 
Bohlhalter,
 S.,
 Hatori,
 N.,
 Wheaton,
 L.,
 Fridman,
 E.,
 Shamim,
 E.
 A.,
 Garraux,
 G.,
 &
 
Hallett,
 M.
 (2009).
 Gesture
 subtype-­‐dependent
 left
 lateralization
 of
 praxis
 
planning:
 An
 event-­‐related
 fMRI
 study.
 Cerebral
 Cortex,
 19,
 1256-­‐1262.
 

  137
Botvinick,
 M.M.,
 Cohen,
 J.D.,
 &
 Carter,
 C.S.
 (2004).
 Trends
 in
 Cognitive
 Sciences,
 8,
 
539-­‐546.
 
Brainard,
 D.
 H.
 (1997).
 The
 Psychophysics
 Toolbox.
 Spatial
 Vision,
 10,
 433-­‐436.
 
 
Brass,
 M.
 &
 Heyes,
 C.
 (2005).
 Imitation:
 Is
 cognitive
 neuroscience
 solving
 the
 
correspondence
 problem?
 Trends
 in
 Cognitive
 Sciences,
 9,
 489-­‐495.
 
Brauer,
 J.,
 Anwander,
 A.,
 &
 Friederici,
 A.D.
 (2011).
 Neuroanatomical
 prerequisites
 
for
 language
 functions
 in
 the
 maturing
 brain.
 Cerebral
 Cortex,
 21,
 459-­‐466.
 
Broser,
 P.J.,
 Groeschel,
 S.,
 Hauser,
 T.-­‐K.,
 Lidzba,
 K.,
 &
 Wilke,
 M.
 (2012).
 Functional
 
MRI-­‐guided
 probabilistic
 tractography
 of
 cortico-­‐cortical
 and
 cortico-­‐
subcortical
 language
 networks
 in
 children.
 NeuroImage,
 63,
 1561-­‐1570.
 
Bruininks,
 R.H.
 &
 Bruininks,
 B.D.
 (2005).
 BOT-­2:
 Bruininks-­Oseretsky
 test
 of
 motor
 
proficiency:
 Manual,
 2
nd

 Ed.
 Circle
 Pines,
 MN:
 AGS
 Publishing.
 
Buccino
 G.,
 Binkofski,
 F.,
 Fink,
 G.
 R.,
 Fadiga,
 L.,
 Fogassi,
 L.,
 Gallese,
 V.,
 …Freund,
 H.-­‐J.
 
(2001).
 Action
 observation
 activates
 premotor
 and
 parietal
 areas
 in
 a
 
somatotopic
 manner:
 An
 fMRI
 study.
 European
 Journal
 of
 Neuroscience,
 13,
 
400-­‐404.
 
Buccino,
 G.,
 Solodkin,
 A.,
 &
 Small,
 S.L.
 (2006).
 Functions
 of
 the
 mirror
 neuron
 
system:
 Implications
 for
 rehabilitation.
 Cognitive
 and
 Behavioral
 Neurology,
 
19,
 55-­‐63.
Buccino,
 G.,
 Vogt,
 S.,
 Ritzl,
 A.,
 Fink,
 G.
 R.,
 Zilles,
 K.,
 Freund,
 H.-­‐J.,
 &
 Rizzolatti,
 G.
 
(2004).
 Neural
 circuits
 underlying
 imitation
 learning
 of
 hand
 actions:
 An
 
event-­‐related
 fMRI
 study.
 Neuron,
 42,
 323-­‐334.
 
Bundy,
 A.
 C.
 &
 Murray,
 E.
 A.
 (2002).
 Sensory
 integration:
 A.
 Jean
 Ayres’
 theory
 
revisited.
 In
 Bundy,
 A.
 C.,
 Lane,
 S.
 J.,
 &
 Murray,
 E.
 A.
 (Eds.)
 Sensory
 integration:
 
Theory
 and
 practice,
 2
nd

 Edition,
 p.
 3-­‐33.
 Philadelphia:
 F.
 A.
 Davis
 Company.
 
Bundy,
 A.C.,
 Lane,
 S.J.,
 &
 Murray,
 E.A.
 (2002).
 Sensory
 Integration:
 Theory
 and
 
Practice,
 2
nd

 ed.
 Philadelphia:
 F.A.
 Davis
 Company.
 
Burzynska,
 A.Z.,
 Preuschhof,
 C.,
 Backman,
 L.,
 Nyberg,
 L.,
 Lindenberger,
 U.,
 &
 
Heekeren,
 H.R.
 (2010).
 NeuroImage,
 49,
 2104-­‐2112.
 
Bush,
 G.,
 Luu,
 P.,
 &
 Posner,
 M.I.
 (2000).
 Cognitive
 and
 emotional
 influences
 in
 
anterior
 cingulate
 cortex.
 Trends
 in
 Cognitive
 Sciences,
 4,
 215-­‐222.
Buxbaum,
 L.J.
 (2001).
 Ideomotor
 apraxia:
 A
 call
 to
 action.
 Neurocase,
 7,
 445-­‐458.
 

  138
Cairney,
 J.,
 Schmidt,
 L.A.,
 Veldhuizen,
 S.,
 Kurdyak,
 P.,
 Hay,
 J.,
 &
 Faught,
 B.E.
 (2008).
 
Left-­‐handedness
 and
 developmental
 coordination
 disorder.
 Canadian
 Journal
 
of
 Psychiatry,
 53,
 696-­‐699.
 
Calvo-­‐Merino,
 B.,
 Glaser,
 D.
 E.,
 Grezes,
 J.,
 Passingham,
 R.
 E.,
 &
 Haggard,
 P.
 (2005).
 
Action
 observation
 and
 acquired
 motor
 skills:
 An
 fMRI
 study
 with
 expert
 
dancers.
 Cerebral
 Cortex,
 15,
 1243-­‐1249.
 
 
Calvo-­‐Merino,
 B.,
 Grezes,
 J.,
 Glaser,
 D.E.,
 Passingham,
 R.E.,
 &
 Haggard,
 P.
 (2006).
 
Seeing
 or
 doing?
 Influence
 of
 visual
 and
 motor
 familiarity
 in
 action
 
observation.
 Current
 Biology,
 16,
 1905-­‐1910.
 
Cantell,
 M.
 &
 Kooistra,
 L.
 (2002).
 Long-­‐term
 outcomes
 of
 developmental
 
coordination
 disorder.
 In
 S.
 A.
 Cermak
 &
 D.
 Larkin
 (Eds.)
 Developmental
 
coordination
 disorder
 (pp.
 23-­‐38).
 Canada:
 Thomson
 Learning,
 Inc.
 
Cantell,
 M.
 H.,
 Smyth,
 M.
 M.,
 &
 Ahonen,
 T.
 P.
 (2003).
 Two
 distinct
 pathways
 for
 
developmental
 coordination
 disorder:
 Persistence
 and
 resolution.
 Human
 
Movement
 Science,
 22,
 413-­‐431.
 doi:
 10.1016/j.humov.2003.09.002
 
Carr,
 L.,
 Iacoboni,
 M.,
 Dubeau,
 M.-­‐C.,
 Mazziotta,
 J.
 C.,
 &
 Lenzi,
 G.
 L.
 (2003).
 Neural
 
mechanisms
 of
 empathy
 in
 humans:
 A
 relay
 from
 neural
 systems
 for
 
imitation
 to
 limbic
 areas.
 Proceedings
 of
 the
 National
 Academy
 of
 Sciences
 of
 
the
 United
 States
 of
 America,
 100,
 5497-­‐5502.
 
Catani,
 M.,
 Jones,
 D.K.,
 &
 Ffytche,
 D.H.
 (2005).
 Perisylvian
 language
 networks
 of
 the
 
human
 brain.
 Annals
 of
 Neurology,
 57,
 8-­‐16.
 
Catani,
 M.
 &
 Thiebaut
 de
 Schotten,
 M.
 (2008).
 A
 diffusion
 tensor
 imagin
 tractography
 
atlas
 for
 virtural
 in
 vivo
 dissections.
 Cortex,
 44,
 1105-­‐1132.
 
Cermak,
 S.,
 Gubbay,
 S.
 S.,
 &
 Larkin,
 D.
 (2002).
 What
 is
 developmental
 coordination
 
disorder?
 In
 Cermak
 &
 Larkin
 (Eds.)
 Developmental
 coordination
 disorder
 
(pp.
 2-­‐22).
 Canada:
 Thomson
 Learning,
 Inc.
 
Chaminade,
 T.,
 Meltzoff,
 A.
 N.,
 Decety,
 J.
 (2002).
 Does
 the
 end
 justify
 the
 means?
 A
 
PET
 exploration
 of
 the
 mechanisms
 involved
 in
 human
 imitation.
 
Neuroimage,
 15,
 318-­‐328.
 
Chaminade,
 T.,
 Meltzoff,
 A.
 N.,
 Decety,
 J.
 (2005).
 An
 fMRI
 study
 of
 imitation:
 Action
 
representation
 and
 body
 schema.
 Neuropsychologia,
 43,
 115-­‐127.
Chartrand,
 T.
 L.
 &
 Bargh,
 J.
 A.
 (1999).
 The
 chameleon
 effect:
 The
 perception-­‐
behavior
 link
 and
 social
 interaction.
 Journal
 of
 Personality
 and
 Social
 
Psychology,
 76,
 893-­‐910.

  139
Chen,
 H.-­‐F.
 &
 Cohn,
 E.S.
 (2003).
 Social
 participation
 for
 children
 with
 developmental
 
coordination
 disorder:
 Conceptual,
 evaluation
 and
 intervention
 
considerations.
 Physical
 &
 Occupational
 Therapy
 in
 Pediatrics,
 23,
 61-­‐78.
Chen,
 Y.
 W.,
 Tseng,
 M.
 H.,
 Hu,
 F.
 C.,
 &
 Cermak,
 S.
 A.
 (2009).
 Psychosocial
 adjustment
 
and
 attention
 in
 children
 with
 developmental
 coordination
 disorder
 using
 
different
 motor
 tasks.
 Research
 in
 Developmental
 Disabilities,
 30,
 1367-­‐
1377.
 
 
Cohen,
 J.
 (1988).
 Statistical
 Power
 Analysis
 for
 the
 Behavioral
 Sciences
 (2
nd

 ed.).
 
Hillsdale,
 NJ:
 Lawrence
 Earlbaum
 Associates.
 
Cohen,
 J.
 &
 Cohen,
 P.
 (2002).
 Applied
 Multiple
 Regression/Correlation
 Analysis
 for
 the
 
Behavioral
 Sciences,
 3
rd

 ed.,
 Hillsdale,
 NJ:
 Lawrence
 Erlbaum
 Associates.
 
Collins,
 D.L.,
 Neelin,
 P.,
 Peters,
 T.M.,
 &
 Evans,
 A.C.
 (1994).
 Automatic
 3D
 inter-­‐subject
 
registration
 of
 MR
 volumetric
 data
 in
 standardized
 Talairach
 space.
 Journal
 of
 
Computer
 Assisted
 Tomography,
 18,
 192-­‐205.
 
Conners,
 C.
 K.,
 Erhardt,
 D.,
 &
 Sparrow,
 E.
 (1999).
 CAARS:
 Conners’
 ADHD
 rating
 scales
 
technical
 manual.
 Toronto:
 Multi-­‐Health
 Systems
 Inc.
 
Conners,
 C.K.,
 Erhardt,
 D.,
 Epstein,
 J.N.,
 Parker,
 J.D.A.,
 Sitarenios,
 G.,
 &
 Sparrow,
 E.
 
(1999).
 Self-­‐ratings
 of
 ADHD
 symptoms
 in
 adults
 I:
 Factor
 structure
 and
 
normative
 data.
 Journal
 of
 Attention
 Disorders,
 3,
 141-­‐151.
 
Counsell,
 S.J.,
 Edwards,
 A.D.,
 Chew,
 A.T.,
 Anjarai,
 M.,
 Dyet,
 L.E.,
 Srinivasan,
 L….Cowan,
 
F.M.
 (2008).
 Specific
 relations
 between
 neurodevelopmental
 abilities
 and
 
white
 matter
 microstructure
 in
 children
 born
 preterm.
 Brain,
 131,
 3201-­‐
3208.
 
Counsell,
 S.J.,
 Shen,
 Y.,
 Boardman,
 J.P.,
 Larkman,
 D.J.,
 Kapellou,
 O.,
 Ward,
 
P….Rutherford,
 M.A.
 (2006).
 Axial
 and
 radial
 diffusivity
 in
 preterm
 infants
 
who
 have
 diffuse
 white
 matter
 changes
 on
 magnetic
 resonance
 imaging
 at
 
term-­‐equivalent
 age.
 Pediatrics,
 117,
 376-­‐386.
 
Cousins,
 M.,
 &
 Smyth,
 M.
 M.
 (2003).
 Developmental
 coordination
 impairments
 in
 
adulthood.
 Human
 Movement
 Science,
 22,
 433-­‐459.
 
Cross,
 E.
 S.,
 Hamilton,
 A.
 F.
 de
 C.,
 &
 Grafton,
 S.
 T.
 (2006).
 Building
 a
 motor
 simulation
 
de
 novo:
 Observation
 of
 dance
 by
 dancers.
 Neuroimage,
 31,
 1257-­‐1267.
 
 
Cross,
 E.
 S.,
 Kraemer,
 D.
 J.
 M.,
 Hamilton,
 A.
 F.
 de
 C.,
 Kelley,
 W.
 M.,
 &
 Grafton,
 S.
 T.
 
(2009).
 Sensitivity
 of
 the
 action
 observation
 network
 to
 physical
 and
 
observational
 learning.
 Cerebral
 Cortex,
 19,
 315-­‐326.
 
 

  140
Cummins,
 A.,
 Piek,
 J.P.,
 &
 Dyck,
 M.J.
 (2005).
 Motor
 coordination,
 empathy,
 and
 social
 
behavior
 in
 school-­‐aged
 children.
 Developmental
 Medicine
 &
 Child
 Neurology,
 
47,
 437-­‐442.
 
 
Dale,
 A.M.,
 Fischl,
 B.,
 &
 Sereno,
 M.I.
 (1999).
 Cortical
 surface-­‐based
 analysis
 I:
 
Segmentation
 and
 surface
 reconstruction.
 NeuroImage,
 9,
 179-­‐194.
 
Damasio,
 H.
 &
 Damasio,
 A.R.
 (1980).
 The
 anatomical
 basis
 of
 conduction
 aphasia.
 
Brain,
 103,
 337-­‐350.
 
Dapretto,
 M.,
 Davies,
 M.
 S.,
 Pfeifer,
 J.
 H.,
 Scott,
 A.
 A.,
 Sigman,
 M.,
 Bookheimer,
 S.
 Y.,
 &
 
Iacoboni,
 M.
 (2006).
 Understanding
 emotions
 in
 others:
 Mirror
 neuron
 
dysfunction
 in
 children
 with
 autism
 spectrum
 disorders.
 Nature
 
Neuroscience,
 9,
 28–30.
 
Dare,
 M.
 T.
 &
 Gordon,
 N.
 (1970).
 Clumsy
 children:
 A
 disorder
 of
 perception
 and
 
motor
 organization.
 Developmental
 Medicine
 and
 Child
 Neurology,
 12,
 178-­‐
185.
 
Davis,
 M.H.
 (1983).
 Measuring
 individual
 differences
 in
 empathy:
 Evidence
 for
 a
 
multidimensional
 approach.
 Journal
 of
 Personality
 and
 Social
 Psychology,
 44,
 
113-­‐126.
 
Decety,
 J.
 (1996).
 The
 neurological
 basis
 of
 motor
 imagery.
 Behavioral
 Brain
 
Research,
 77,
 45-­‐52.
Decety,
 J.
 &
 Sommerville,
 J.
 A.
 (2003).
 Shared
 representations
 between
 self
 and
 
other:
 A
 social
 cognitive
 neuroscience
 view.
 Trends
 in
 Cognitive
 Sciences,
 7,
 
527-­‐533.
 
 
Decety,
 J.,
 Chaminade,
 T.,
 Grezes,
 J.,
 &
 Meltzoff,
 A.
 N.
 (2002).
 A
 PET
 exploration
 of
 the
 
neural
 mechanisms
 involved
 in
 reciprocal
 imitation.
 Neuroimage,
 15,
 265-­‐
272.
 doi:
 10.1006/nimg.2001.0938
 
Decety,
 J.,
 Grezes,
 J.,
 Costes,
 N.,
 Perani,
 D.,
 Jeannerod,
 M.,
 Procyk,
 E.,
 Grassi,
 F.,
 &
 
Fazio,
 F.
 (1997).
 Brain
 activity
 during
 observation
 of
 actions:
 Influence
 of
 
action
 content
 and
 subject’s
 strategy.
 Brain,
 120,
 1763-­‐1777.
 
Desikan,
 R.S.,
 Segonne,
 F.,
 Fischl,
 B.,
 Quinn,
 B.T.,
 Dickerson,
 B.C.,
 Blacker,
 D.,
 Buckner,
 
R.L.,
 et
 al.
 (2006).
 An
 automated
 labeling
 system
 for
 subdividing
 the
 human
 
cerebral
 cortex
 on
 MRI
 scans
 into
 gyral
 based
 regions
 of
 interest.
 
NeuroImage,
 31,
 968-­‐980.
 
Dewey,
 D.
 (1995).
 What
 is
 developmental
 dyspraxia?
 Brain
 and
 Cognition,
 29,
 254-­‐
273.
 

  141
Dewey,
 D.
 (2002).
 Subtypes
 of
 developmental
 coordination
 disorder.
 In
 Cermak
 &
 
Larkin
 (Eds.)
 Developmental
 Coordination
 Disorder
 (pp.
 40-­‐53).
 Canada:
 
Thomson
 Learning,
 Inc.
 
Dewey,
 D.,
 Cantell,
 M.,
 &
 Crawford,
 S.G.
 (2007).
 Motor
 and
 gestural
 performance
 in
 
children
 with
 autism
 spectrum
 disorders,
 developmental
 coordination
 
disorder,
 and/or
 attention
 deficit
 hyperactivity
 disorder.
 Journal
 of
 the
 
International
 Neuropsychological
 Society,
 13,
 246-­‐256.
 
 
Dewey,
 D.,
 Kaplan,
 B.J.,
 Crawford,
 S.G.,
 &
 Wilson,
 B.N.
 (2002).
 Developmental
 
coordination
 disorder:
 associated
 problems
 in
 attention,
 learning,
 and
 
psychosocial
 adjustment.
 Human
 Movement
 Science,
 21,
 905-­‐918.
 
Di
 Pellegrino,
 G.,
 Fadiga,
 L.,
 Fogassi,
 L.,
 &
 Gallese,
 V.
 (1992).
 Understanding
 motor
 
events:
 A
 neuropsychological
 study.
 Experimental
 Brain
 Research,
 91,
 176-­‐
180.
 
Doricchi,
 F.,
 Thiebaut
 de
 Schotten,
 M.,
 Tomaiuolo,
 F.,
 &
 Bartolomeo,
 P.
 (2008).
 White
 
matter
 (dis)connections
 and
 gray
 matter
 (dys)functions
 in
 visual
 neglect:
 
Gaining
 insights
 into
 the
 brain
 networks
 of
 spatial
 awereness.
 Cortex,
 44,
 
983-­‐995.
Dowell,
 L.R.,
 Mahone,
 E.M.,
 &
 Mostofsky,
 S.H.
 (2009).
 Associations
 of
 postural
 
knowledge
 and
 basic
 motor
 skill
 with
 dyspraxia
 in
 autism:
 Association
 with
 
motor,
 social,
 and
 communicative
 deficits.
 Developmental
 Medicine
 and
 Child
 
Neurology,
 49,
 734-­‐739.
Downing,
 P.E.,
 Jiang,
 Y.,
 Shuman,
 M.,
 &
 Kanwisher,
 N.
 (2001).
 A
 cortical
 area
 selective
 
for
 visual
 processing
 of
 the
 human
 body.
 Science,
 293,
 2470-­‐2473.
 
Ducharme,
 S.,
 Albaugh,
 M.D.,
 Hudziak,
 J.J.,
 Botteron,
 K.N.,
 Nguyen,
 T.-­‐V.,
 Truong,
 C.
 
…Karama,
 S.
 (2013).
 Anxious/depressed
 symptoms
 are
 linked
 to
 right
 
ventromedial
 prefrontal
 cortical
 thickness
 maturation
 in
 healthy
 children
 
and
 young
 adults.
 Cerebral
 Cortex,
 23,
 1-­‐10.
 
Dudink,
 J.,
 Lequin,
 M.,
 van
 Pul,
 C.,
 Buijs,
 J.,
 Conneman,
 N.,
 van
 Goudoever,
 J.,
 &
 
Govaert,
 P.
 (2007).
 Fractional
 anisotropy
 in
 white
 matter
 tracts
 of
 very-­‐low-­‐
birth-­‐weight
 infants.
 Pediatric
 Radiology,
 37,
 1216-­‐1223.
Durazzo,
 T.C.,
 Tosun,
 D.,
 Buckley,
 S.,
 Gazdzinski,
 S.,
 Mon,
 A.,
 Fryer,
 S.L.,
 &
 Meyerhoff,
 
D.J.
 (2011).
 Cortical
 thickness,
 surface
 area,
 and
 volume
 of
 the
 brain
 reward
 
system
 in
 alcohol
 dependence:
 Relationships
 to
 relapse
 and
 extended
 
abstinence.
 Alcoholism:
 Clinical
 &
 Experimental
 Research,
 35,
 1187-­‐1200.
 

  142
Eickhoff,
 S.B.,
 Heim,
 S.,
 Zilles,
 K.,
 &
 Amunts,
 K.
 (2006).
 Testing
 anatomically
 specified
 
hypotheses
 in
 functional
 imaging
 using
 cytoarchitectonic
 maps.
 NeuroImage,
 
32,
 570-­‐582.
 
Eickhoff,
 S.B.,
 Paus,
 T.,
 Caspers,
 S.,
 Grosbras,
 M.-­‐H.,
 Evans,
 A.C.,
 Zilles,
 K.,
 &
 Amunts,
 K.
 
(2007).
 Assignment
 of
 functional
 activations
 to
 probabilistic
 
cytoarchitectonic
 areas
 revisted.
 NeuroImage,
 36,
 511-­‐521.
 
Erhardt,
 D.,
 Conners,
 C.K.,
 Epstein,
 J.N.,
 Parker,
 J.D.A.,
 &
 Sitarenios,
 G.
 (1999).Self-­‐
ratings
 of
 ADHD
 symptoms
 in
 adults
 II:
 Reliability,
 validity,
 and
 diagnostic
 
sensitivity.
 Journal
 of
 Attention
 Disorders,
 3,
 153-­‐158.
 
Ferrari,
 P.F.,
 Rozzi,
 S.,
 &
 Fogassi,
 L.
 (2005).
 Mirror
 neurons
 responding
 to
 
observation
 of
 actions
 made
 with
 tools
 in
 monkey
 ventral
 premotor
 cortex.
 
Journal
 of
 Cognitive
 Neuroscience,
 17,
 212-­‐226.
Fischl,
 B.
 &
 Dale,
 A.M.
 (2000).
 Measuring
 the
 thickness
 of
 human
 cerebral
 cortex
 
from
 magnetic
 resonance
 images.
 Proceedings
 of
 the
 National
 Academy
 of
 
Sciences,
 97,
 11044-­‐11049.
 
Fischl,
 B.,
 Sereno,
 M.I.,
 &
 Dale,
 A.M.
 (1999).
 Cortical
 surface-­‐based
 analysis
 II:
 
Inflation,
 flattening,
 and
 surface-­‐based
 coordinate
 system.
 NeuroImage,
 9,
 
195-­‐207.
 
Fischl,
 B.,
 van
 der
 Kouwe,
 A.,
 Destrieux,
 C.,
 Halgren,
 E.,
 Segonne,
 F.,
 Salat,
 D.H.,
 Busa,
 
E.,
 et
 al.
 (2004).
 Automatically
 parcellating
 the
 human
 cerebral
 cortex.
 
Cerebral
 Cortex,
 14,
 11-­‐22.
 
Fleming,
 D.E.,
 Anderson,
 R.H.,
 &
 Rhees,
 R.W.
 (1986).
 Effects
 of
 prenatal
 stress
 on
 
sexually
 dimorphic
 asymmetries
 in
 the
 cerebral
 cortex
 of
 the
 male
 rat.
 Brain
 
Research
 Bulletin,
 16,
 395-­‐398.
 
Fletcher,
 P.T.,
 Whitaker,
 R.T.,
 Tao,
 R.,
 DuBray,
 M.B.,
 Froehlich,
 A.,
 Ravichandran,
 C.
 ...
 
Lainhart,
 J.E.
 (2010).
 Microstructural
 connectivity
 of
 the
 arcuate
 fasciculus
 in
 
adolescents
 with
 high-­‐functioning
 autism.
 NeuroImage,
 51,
 1117-­‐1125.
 
Fotopoulou,
 A.,
 Rudd,
 A.,
 Holmes,
 P.,
 &
 Kopelman,
 M.
 (2009).
 Self-­‐observation
 
reinstates
 motor
 awareness
 in
 anosognosia
 for
 hemiplegia.
 
Neuropsychologia,
 47,
 1256-­‐1260.
 
Frey,
 S.,
 Campbell,
 J.S.W.,
 Pike,
 G.B.,
 &
 Petrides,
 M.
 (2008).
 Dissociating
 the
 human
 
language
 pathways
 with
 high
 angular
 resolution
 diffusion
 fiber
 tractography.
 
Journal
 of
 Neuroscience,
 5,
 11435-­‐11444.

  143
Gabbard,
 C.P.
 (2011).
 Lifelong
 motor
 development,
 6
th

 Ed.
 San
 Francisco,
 CA:
 Pearson
 
Benjamin
 Cummings.
 
Gallese,
 V.
 (2001).
 The
 ‘shared
 manifold’
 hypothesis:
 From
 mirror
 neurons
 to
 
empathy.
 Journal
 of
 Consciousness
 Studies,
 8,
 33-­‐50.
Gallese,
 V.,
 Fadiga,
 L.,
 Fogassi,
 L.,
 &
 Rizzolatti,
 G.
 (1996).
 Action
 recognition
 in
 the
 
pre-­‐motor
 cortex.
 Brain,
 119,
 593-­‐609.
 
 
Gallese,
 V.,
 Fadiga,
 L.,
 Fogassi,
 L.,
 &
 Rizzolatti,
 G.
 (2002).
 Action
 representation
 and
 
the
 inferior
 parietal
 lobule.
 Common
 Mechanisms
 in
 Perception
 and
 Action
 
Attention
 and
 Performance,
 19,
 247-­‐266.
 
Gallese,
 V.,
 Keysers,
 C.,
 &
 Rizzolatti,
 G.
 (2004).
 A
 unifying
 view
 of
 the
 basis
 of
 social
 
cognition.
 Trends
 in
 Cognitive
 Science,
 8,
 396-­‐403.
 
Gazzola,
 V.
 &
 Keysers,
 C.
 (2009).
 The
 observation
 and
 execution
 of
 actions
 share
 
motor
 and
 somatosensory
 voxels
 in
 all
 tested
 participants:
 Single-­‐participant
 
analyses
 of
 unsmoothed
 fMRI
 data.
 Cerebral
 Cortex,
 19,
 1239-­‐1255.
 doi:
 
10.1093/cercor/bhn181.
 
 
Gazzola,
 V.,
 Aziz-­‐Zadeh,
 L.,
 &
 Keysers,
 C.
 (2006).
 Empathy
 and
 the
 somatotopic
 
auditory
 mirror
 neuron
 system
 in
 humans.
 Current
 Biology,
 16,
 1824-­‐1829.
 
 
Georgopoulos
 A.P.,
 Crutcher,
 M.D.,
 &
 Schwartz,
 A.B.
 (1989).
 Cognitive
 spatial-­‐motor
 
processes:
 Motor
 cortical
 prediction
 of
 movement
 direction
 during
 an
 
instructed
 delay
 period.
 Experimental
 Brain
 Research,
 75,
 183-­‐194.
 
Gerardin,
 E.,
 Sirigu,
 A.,
 Lehericy,
 S.,
 Poline,
 J.-­‐B.,
 Gaymard,
 B.,
 Marsault,
 C.,
 Agid,
 Y.,
 &
 
Le
 Bihan,
 D.
 (2000).
 Partially
 overlapping
 neural
 networks
 for
 real
 and
 
imagined
 hand
 movements.
 Cerebral
 Cortex,
 10,
 1093-­‐1104.
 
Geschwind,
 N.
 (1965).
 Disconnexion
 syndromes
 in
 animals
 and
 man.
 Brain,
 88,
 585-­‐
644.
 
Geschwind,
 N.
 (1975).
 The
 apraxias:
 Neural
 mechanisms
 of
 disorders
 of
 learned
 
movement.
 American
 Scientist,
 63,
 188-­‐195.
 
Gheysen,
 F.,
 Van
 Waelvelde,
 H.,
 &
 Fias,
 W.
 (2011).
 Impaired
 visuo-­‐motor
 sequence
 
learning
 in
 developmental
 coordination
 disorder.
 Research
 in
 Developmental
 
Disabilities,
 32,
 749-­‐756.
 
Gibbs,
 J.,
 Appleton,
 J.,
 &
 Appleton,
 R.
 (2007).
 Dyspraxia
 or
 developmental
 
coordination
 disorder?
 Unravelling
 the
 enigma.
 Archives
 of
 Disease
 in
 
Childhood,
 92,
 534-­‐539.
 

  144
Gillberg,
 C.,
 Gillger,
 I.C.,
 Rasmussen,
 P.,
 Kadesjo,
 B.,
 Soderstrom,
 H.,
 Rastam,
 
M….Niklasson,
 L.
 (2004).
 Co-­‐existing
 disorders
 in
 ADHD—implications
 for
 
diagnosis
 and
 intervention.
 European
 Child
 &
 Adolescent
 Psychiatry,
 13,
 80-­‐
92.
 
Giorgio,
 A.,
 Watkins,
 K.E.,
 Chadwick,
 S.,
 James,
 S.,
 Winmill,
 L.,
 Douaud,
 G.,
 ...
 James,
 
A.C.
 (2010).
 Longitudinal
 changes
 in
 grey
 and
 white
 matter
 during
 
adolescence.
 NeuroImage,
 49,
 94-­‐103.
 
Glasser,
 M.F.
 &
 Rilling,
 J.K.
 (2008).
 DTI
 tractography
 of
 the
 human
 brain's
 language
 
pathways.
 Cerebral
 Cortex,
 18,
 2471-­‐2482.
 
Gleissner,
 B.,
 Meltzoff,
 A.
 N.,
 &
 Bekkering,
 H.
 (2000).
 Children’s
 coding
 of
 human
 
action:
 Cognitive
 factors
 influencing
 imitation
 in
 3-­‐year-­‐olds.
 Developmental
 
Science,
 3,
 405-­‐414.
 
Godschalk
 M.,
 Lemon,
 R.N.,
 Kuypers,
 H.,
 &
 van
 der
 Steen,
 J.
 (1985).
 The
 involvement
 
of
 monkey
 premotor
 cortex
 neurons
 in
 preparation
 of
 visually
 cued
 arm
 
movements.
 Behavioral
 Brain
 Research,
 18,
 143-­‐157.
 
Goez,
 H.
 &
 Zelnik,
 N.
 (2008).
 Handedness
 in
 patients
 with
 developmental
 
coordination
 disorder.
 Journal
 of
 Child
 Neurology,
 23,
 151-­‐154.
 
Goldenberg,
 G.
 (2009).
 Apraxia
 and
 the
 parietal
 lobes.
 Neuropsychologia,
 47,
 1449-­‐
1459.
 
Goodgold-­‐Edwards,
 S.
 A.
 &
 Cermak,
 S.
 A.
 (1990).
 Integrating
 motor
 control
 and
 
motor
 learning
 concepts
 with
 neuropsychological
 perspectives
 on
 apraxia
 
and
 developmental
 dyspraxia.
 American
 Journal
 of
 Occupational
 Therapy,
 44,
 
431-­‐439.
 
 
Gould,
 E.,
 Reeves,
 A.J.,
 Graziano,
 M.S.A.,
 Gross,
 C.G.
 (1999).
 Neurogenesis
 in
 the
 
neocortex
 of
 adult
 primates.
 Science,
 286,
 548-­‐552.
 
Grezes,
 J.
 &
 Decety,
 J.
 (2001).
 Functional
 anatomy
 of
 execution,
 mental
 simulation,
 
observation,
 and
 verb
 generation
 of
 actions:
 A
 meta-­‐analysis.
 Human
 Brain
 
Mapping,
 12,
 1-­‐19.
 
Grossman,
 E.D.
 &
 Blake,
 R.
 (2002).
 Brain
 areas
 active
 during
 visual
 perception
 of
 
biological
 motion.
 Neuron,
 35,
 1167-­‐1175.
 
Gubbay,
 S.
 S.,
 Ellis,
 E.,
 Walton,
 J.
 N.,
 &
 Court,
 S.
 D.
 M.
 (1969).
 Clumsy
 children:
 A
 study
 
of
 apraxic
 and
 agnostic
 defects
 in
 21
 children.
 Brain,
 88,
 295-­‐312.
 

  145
Guenther,
 F.H.,
 Ghosh,
 S.S.,
 &
 Tourville,
 J.A.
 (2006).
 Neural
 modeling
 and
 imaging
 of
 
the
 cortical
 interaction
 underlying
 syllable
 production.
 Brain
 and
 Language,
 
96,
 280-­‐301.
 
Haacke,
 E.M.,
 Brown,
 R.W.,
 Thompson,
 M.R.,
 &
 Venkatesan,
 R.
 (1999).
 Magnetic
 
resonance
 imaging:
 Physical
 principles
 and
 sequence
 design.
 New
 York:
 John
 
Wiley
 &
 Sons.
 
Haaland,
 K.
 Y.,
 Harrington,
 D.
 L.,
 &
 Knight,
 R.
 T.
 (2000).
 Neural
 representations
 of
 
skilled
 movement.
 Brain,
 123,
 2306-­‐2313.
 
Hadjikhani,
 N.,
 Joseph,
 R.M.,
 Snyder,
 J.,
 &
 Tager-­‐Flusberg,
 H.
 (2006).
 Anatomical
 
differences
 in
 the
 mirror
 neuron
 system
 and
 social
 cognition
 network
 in
 
autism.
 Cerebral
 Cortex,
 16,
 1276-­‐1282.
Haier,
 R.J.,
 Karama,
 S.,
 Leyba,
 L.,
 &
 Jung,
 R.E.
 (2009).
 MRI
 assessment
 of
 cortical
 
thickness
 and
 functional
 activity
 changes
 in
 adolescent
 girls
 following
 three
 
months
 of
 practice
 on
 a
 visual-­‐spatial
 task.
 BMC
 Research
 Notes,
 2,
 174.
 
Halwani,
 G.F.,
 Loui,
 P.,
 Ruber,
 T.,
 &
 Schlaug,
 G.
 (2011).
 Effects
 of
 practice
 and
 
experience
 on
 the
 arcuate
 fasciculus:
 Comparing
 singers,
 instrumentalists,
 
and
 non-­‐musicians.
 Frontiers
 in
 Psychology,
 2,
 156.
 
Hardan,
 A.Y.,
 Muddasani,
 S.,
 Vemulapalli,
 M.,
 Keshavan,
 M.S.,
 &
 Minshew,
 N.J.
 (2006).
 
An
 MRI
 study
 of
 increased
 cortical
 thickness
 in
 autism.
 American
 Journal
 of
 
Pyschiatry,
 163,
 1290-­‐1292.
 
Heilman,
 K.M.
 &
 Watson,
 R.T.
 (2008).
 The
 disconnection
 apraxias.
 Cortex,
 44,
 975-­‐
982.
 
Heiser,
 M.,
 Iacoboni,
 M.,
 Maeda,
 F.,
 Marcus,
 J.,
 &
 Mazziotta,
 J.
 C.
 (2003).
 The
 essential
 
role
 of
 Broca’s
 area
 in
 imitation.
 European
 Journal
 of
 Neuroscience,
 17,
 1123-­‐
1128.
 
Henderson,
 S.E.
 &
 Sugden,
 D.A.
 (2007).
 The
 Movement
 Assessment
 Battery
 for
 
Children,
 Examiner’s
 manual
 (2
nd

 ed.).
 London:
 Pearson
 Assessments.
Heyes,
 C.
 (2010).
 Causes
 and
 consequences
 of
 imitation.
 Trends
 in
 Cognitive
 Sciences,
 
5,
 253-­‐261.
 
Holroyd,
 C.B.,
 Nieuwenhuis,
 S.,
 Yeung,
 N.,
 Nystrom,
 L.,
 Mars,
 R.B.,
 &
 Coles,
 M.G.H.,
 &
 
Cohen,
 J.D.
 (2004).
 Dorsal
 anterior
 cingulate
 cortex
 shows
 fMRI
 response
 to
 
internal
 and
 external
 error
 signals.
 Nature
 Neuroscience,
 7,
 497-­‐498.
 

  146
Huettel,
 S.
 A.,
 Song,
 A.
 W.,
 &
 McCarthy,
 G.
 (2009).
 Functional
 magnetic
 resonance
 
imaging,
 2
nd

 Ed.
 Sunderland,
 MA:
 Sinauer
 Associates,
 Inc.
 
Human
 Connectome
 Project
 (2013).
 Components
 of
 the
 Human
 Connectome
 
Project:
 Diffusion
 Tractography.
 
 Retreived
 from:
 
http://www.humanconnectome.org/about/project/tractography.html
Hyde,
 K.L.,
 Samson,
 F.,
 Evans,
 A.C.,
 &
 Mottron,
 L.
 (2010).
 Neuroanatomical
 
differences
 in
 brain
 areas
 implicated
 in
 perceptual
 and
 other
 core
 features
 of
 
autism
 revealed
 by
 cortical
 thickness
 analysis
 and
 voxel-­‐based
 
morphometry.
 Human
 Brain
 Mapping,
 31,
 556-­‐566.
 
Iacoboni,
 M.
 (2005).
 Neural
 mechanisms
 of
 imitation.
 Current
 Opinion
 in
 Biology,
 
15,
 632-­‐636.
Iacoboni,
 M.
 (2009).
 Imitation,
 empathy,
 and
 mirror
 neurons.
 Annual
 Review
 of
 
Psychology,
 60,
 653-­‐670.
Iacoboni,
 M.
 &
 Dapretto,
 M.
 (2006).
 The
 mirror
 neuron
 system
 and
 consequences
 of
 
its
 dysfunction.
 Nature
 Reviews
 Neuroscience,
 7,
 942-­‐951.
Iacoboni,
 M.
 &
 Mazziotta,
 J.
 C.
 (2007).
 Mirror
 neuron
 system:
 Basic
 findings
 and
 
clinical
 applications.
 Annals
 of
 Neurology,
 62(3),
 213-­‐218.
 
Iacoboni,
 M.,
 Koski,
 L.M.,
 Brass,
 M.,
 Bekkering,
 H.,
 Woods,
 R.P.,
 Dubeau,
 M.-­‐C.,
 
Mazziotta,
 J.C.,
 &
 Rizzolatti,
 G.
 (2001).
 Reafferent
 copies
 of
 imitated
 actions
 in
 
the
 right
 superior
 temporal
 cortex.
 PNAS,
 98(24),
 13995-­‐13999.
 
Iacoboni,
 M.,
 Molnar-­‐Szakacs,
 I.,
 Gallese,
 V.,
 Buccino,
 G.,
 Mazziotta,
 J.
 C.,
 &
 Rizzolatti,
 
G.
 (2005).
 Grasping
 the
 intentions
 of
 others
 with
 one’s
 own
 mirror
 neuron
 
system.
 PLoS
 Biology,
 3(3),
 e79.
 doi:
 10.1371/journal.pbio.0030079.
 
Iacoboni,
 M.,
 Woods,
 R.
 P.,
 Brass,
 M.,
 Bekkering,
 H.,
 Mazziotta,
 J.
 C.,
 &
 Rizzolatti,
 G.
 
(1999).
 Cortical
 mechanisms
 of
 imitation.
 Science,
 286,
 2526-­‐2528.
Ingersoll,
 B.
 (2010).
 Pilot
 randomized
 controlled
 trial
 of
 reciprocal
 imitation
 training
 
for
 teaching
 elicited
 and
 spontaneous
 imitation
 to
 children
 with
 autism.
 
Journal
 of
 Autism
 and
 Developmental
 Disorders,
 40,
 1154-­‐1160.
Jackson,
 P.
 L.,
 Meltzoff,
 A.
 N.,
 &
 Decety,
 J.
 (2006).
 Neural
 circuits
 involved
 in
 imitation
 
and
 perspective-­‐taking.
 Neuroimage,
 31,
 429-­‐439.
 
Jbabdi,
 S.,
 Sotiropoulos,
 S.N.,
 Savio,
 S.,
 Grana,
 M.,
 &
 Behrens,
 T.E.J.
 (2012).
 Model-­‐
based
 analysis
 of
 multishell
 diffusion
 MR
 data
 for
 tractography:
 How
 to
 get
 
over
 fitting
 problems.
 Magnetic
 Resonance
 Medicine,
 68,
 1846-­‐1855.
 

  147
Jeannerod,
 M.
 (1994).
 The
 representing
 brain:
 Neural
 correlates
 of
 motor
 intention
 
and
 imagery.
 Behavioral
 and
 Brain
 Science,
 17,
 187-­‐245.
Jeannerod,
 M.
 (1997).
 The
 cognitive
 neuroscience
 of
 action.
 London:
 Blackwell.
 
Jellema,
 J.,
 Baker,
 C.
 I.,
 Wicker,
 B.,
 &
 Perrett,
 D.
 I.
 (2000).
 Neural
 representation
 for
 
the
 perception
 of
 the
 intentionality
 of
 actions.
 Brain
 and
 Cognition,
 44,
 280-­‐
302.
 
Jenkinson,
 M.
 &
 Smith,
 S.M.
 (2001).
 A
 global
 optimisation
 method
 for
 robust
 affine
 
registration
 of
 brain
 images.
 Medical
 Image
 Analysis
 5,
 143-­‐156.
 
Jenkinson,
 M.,
 Bannister,
 P.,
 Brady,
 M.
 &
 Smith,
 S.
 (2002).
 Improved
 optimisation
 for
 
the
 robust
 and
 accurate
 linear
 registration
 and
 motion
 correction
 of
 brain
 
images.
 NeuroImage,
 17,
 825-­‐841.
 
Jenkinson,
 M.,
 Beckmann,
 C.F.,
 Behrens,
 T.E.,
 Woolrich,
 M.W.,
 &
 Smith,
 S.M.
 (2012).
 
FSL.
 NeuroImage,
 62,
 782-­‐90.
 
Johansen-­‐Berg,
 H.,
 Behrens,
 T.E.J.,
 Robson,
 M.D.,
 Drobnjak,
 I.,
 Rushworth,
 M.F.S.,
 
Brady,
 J.M.,
 Smith,
 S.M.,
 Higham,
 D.J.
 &
 Matthews,
 P.M.
 (2004).
 Changes
 in
 
connectivity
 profiles
 define
 functionally
 distinct
 regions
 in
 human
 medial
 
frontal
 cortex.
 Procedings
 of
 the
 National
 Academy
 of
 Science
 U.S.A.,
 101,
 
13335-­‐13340.
 
Johnson-­‐Frey,
 S.,
 Maloof,
 F.,
 Newman-­‐Norlund,
 C.,
 Farrer,
 C.,
 Inati,
 S.,
 &
 Grafton,
 S.
 
(2003).
 Actions
 or
 hand-­‐object
 interactions?
 Human
 inferior
 frontal
 cortex
 
and
 action
 observation.
 Neuron,
 39,
 1053-­‐1058.
 
Johnson,
 S.
 &
 Marlow,
 N.
 (2011).
 Preterm
 birth
 and
 childhood
 psychiatric
 disorders.
 
Pediatric
 Research,
 69,
 11R-­‐18R.
Johnson,
 S.,
 Hollis,
 C.,
 Kochhar,
 P.,
 Hennessy,
 E.,
 Wolke,
 D.,
 &
 Marlow,
 N.
 (2010).
 
Autism
 spectrum
 disorders
 in
 extremely
 preterm
 children.
 The
 Journal
 of
 
Pediatrics,
 154,
 525-­‐531.
Jones,
 D.K.,
 Knosche,
 T.R.,
 &
 Turner,
 R.
 (2012).
 White
 matter
 integrity,
 fiber
 count,
 
and
 other
 fallacies:
 The
 do’s
 and
 don’ts
 of
 diffusion
 MRI.
 NeuroImage,
 73,
 
239-­‐254.
 
Just,
 M.A.,
 Cherkassky,
 V.L.,
 Keller,
 T.A.,
 Kana,
 R.K.,
 &
 Minshew,
 N.J.
 (2007).
 
Functional
 and
 anatomical
 cortical
 underconnectivity
 in
 autism:
 Evidence
 
from
 an
 fMRI
 study
 of
 an
 executive
 function
 task
 and
 corpus
 callosum
 
morphometry.
 Cerebral
 Cortex,
 17,
 951-­‐961.
 

  148
Kandel,
 E.R.,
 Schwartz,
 J.H.,
 Jessell,
 T.M.
 (2000).
 The
 guidance
 of
 axons
 to
 their
 
targets.
 &
 The
 formation
 and
 regeneration
 of
 synapses.
 pp.
 1063-­‐1114.
 In
 
Principles
 of
 Neural
 Science,
 4
th

 Ed.
 New
 York:
 McGraw
 Hill
 Companies.
 
Kapellou,
 O.,
 Counsell,
 S.J.,
 Kennea,
 N.,
 Dyet,
 L.,
 Saeed,
 N.,
 Stark,
 J.
 ...Edwards,
 A.D.
 
(2006).
 Abnormal
 cortical
 development
 after
 premature
 birth
 shown
 by
 
altered
 allometric
 scaling
 of
 brain
 growth.
 PLoS
 Medicine,
 3,
 e265.
 
Kaplan,
 B.,
 Crawford,
 S.,
 Cantell,
 ,
 M.,
 Kooistra,
 L.,
 &
 Dewey,
 D.
 (2006).
 Comorbidity,
 
co-­‐occurrence,
 continuum:
 What’s
 in
 a
 name?
 Child:
 Care,
 Health
 and
 
Development,
 32,
 723-­‐731.
 
Kaplan,
 J.T.
 &
 Iacoboni,
 M.
 (2006).
 Getting
 a
 grip
 on
 other
 minds:
 Mirror
 neurons,
 
intention
 understanding,
 and
 cognitive
 empathy.
 Social
 Neuroscience,
 1,
 175-­‐
183.
 
Kaplan,
 E.,
 Naeser,
 M.A.,
 Martin,
 P.I.,
 Ho,
 M.,
 Wang,
 Y.,
 Baker,
 E.,
 &
 Pascual-­‐Leone,
 A.
 
(2010).
 Horizontal
 portion
 of
 arcuate
 fasciculus
 fibers
 track
 to
 pars
 
opercularis,
 not
 pars
 triangularis,
 in
 right
 and
 left
 hemispheres:
 A
 DTI
 study.
 
NeuroImage,
 52,
 436-­‐444.
 
Kashiwagi,
 M.,
 Iwaki,
 S.,
 Narumi,
 Y.,
 Tamai,
 H.,
 &
 Suzuki,
 S.
 (2009).
 Parietal
 
dysfunction
 in
 developmental
 coordination
 disorder:
 A
 functional
 MRI
 study.
 
Brain
 Imaging,
 20,
 1319-­‐1324.
 
Keysers,
 C.,
 Kohler,
 E.,
 Umilta,
 M.
 A.,
 Nanetti,
 L.,
 Fogassi,
 L.,
 &
 Gallese,
 V.
 (2003).
 
Audiovisual
 mirror
 neurons
 and
 action
 recognition.
 Experimental
 Brain
 
Research,
 153,
 628-­‐636.
Kirby,
 A.,
 &
 Rosenblum,
 S.
 (2011).
 The
 Adult
 DCD/Dyspraxia
 Checklist
 (ADC)
 
instructions
 for
 use
 &
 revision
 of
 scoring.
 Retrieved
 from:
 
http://www.newport.ac.uk/research/researchcentres/Centres/Dyscovery%
20Centre/Research/Screening%20Tools%20-­‐
%20Adults/Pages/default.aspx.
 
 
Kirby,
 A.,
 Edwards,
 L.,
 &
 Sugden,
 D.
 (2011).
 Emerging
 adulthood
 in
 developmental
 
co-­‐ordination
 disorder:
 Parent
 and
 young
 adult
 perspectives.
 Research
 in
 
Developmental
 Disabilities,
 32,
 1351-­‐1360.
 
Kirby,
 A.,
 Edwards,
 L.,
 Sugden,
 D.,
 &
 Rosenblum,
 S.
 (2010).
 The
 development
 and
 
standardization
 of
 the
 Adult
 Developmental
 Co-­‐ordination
 
Disorders/Dyspraxia
 Checklist
 (ADC).
 Research
 in
 Developmental
 Disabilities,
 
31,
 131-­‐139.
 
 

  149
Kirby,
 A.,
 Sugden,
 D.,
 Beveridge,
 S.,
 &
 Edwards,
 L.
 (2008).
 Developmental
 co-­‐
ordination
 disorder
 (DCD)
 in
 adolescents
 and
 adults
 in
 further
 and
 higher
 
education.
 Journal
 of
 Research
 in
 Special
 Education
 Needs,
 8,
 120-­‐131.
 
Kleiner
 M.,
 Brainard
 D.,
 &
 Pelli
 D.
 (2007).
 "What's
 new
 in
 Psychtoolbox-­‐3?"
 
Perception
 36
 ECVP
 Abstract
 Supplement.
 
Kohler,
 E.,
 Keysers,
 C.,
 Umilta,
 M.
 A.,
 Fogassi,
 L.,
 Gallese,
 V.,
 &
 Rizzolatti,
 G.
 (2002).
 
Hearing
 sounds,
 understanding
 actions:
 Action
 representation
 in
 mirror
 
neurons.
 Science,
 297,
 846-­‐848.
 
 
Kornack,
 D.R.
 &
 Rakic,
 P.
 (1995).
 Radial
 and
 horizontal
 deployment
 of
 clonally
 
related
 cells
 in
 the
 primate
 neocortex:
 Relationship
 to
 distinct
 mitotic
 
lineages.
 Neuron,
 15,
 311-­‐321.
 
Koski,
 L.,
 Iacoboni,
 M.,
 &
 Mazziotta,
 J.
 C.
 (2002).
 Deconstructing
 apraxia:
 
Understanding
 disorders
 of
 intentional
 movement
 after
 stroke.
 Current
 
Opinion
 in
 Neurology,
 15,
 71-­‐77.
 
Koski,
 L.,
 Iacoboni,
 M.,
 Dubeau,
 M.-­‐C.,
 Woods,
 R.
 P.,
 &
 Mazziotta,
 J.
 C.
 (2003).
 
Modulation
 of
 cortical
 activity
 during
 different
 imitative
 behaviors.
 Journal
 of
 
Neurophysiology,
 89,
 460-­‐471.
 doi:
 10.1152/jn.00248.2002
 
Koski,
 L.,
 Wohlschlager,
 A.,
 Bekkering,
 H.,
 Woods,
 R.
 P.,
 Dubeau,
 M.-­‐C.,
 Mazziotta,
 J.
 C.,
 
&
 Iacoboni,
 M.
 (2002).
 Modulation
 of
 motor
 and
 premotor
 activity
 during
 
imitation
 of
 target-­‐directed
 actions.
 Cerebral
 Cortex,
 12,
 847-­‐855.
 
Krainik,
 A.,
 Lehericy,
 S.,
 Duffau,
 H.,
 Vlaicu,
 M.,
 Poupon,
 F.,
 Capelle,
 L.
 …
 Marsault,
 C.
 
(2001).
 Role
 of
 the
 supplementary
 motor
 area
 in
 motor
 deficit
 following
 
medial
 frontal
 lobe
 surgery.
 Neurology,
 57,
 871-­‐878.
 
Kriegeskorte,
 N.,
 Simmons,
 W.K.,
 Bellgowan,
 P.S.F.,
 &
 Baker,
 C.I.
 (2009).
 Circular
 
analysis
 in
 systems
 neuroscience:
 The
 dangers
 of
 double
 dipping.
 Nature
 
Neuroscience,
 12,
 535-­‐540.
 
Kubicki,
 M.,
 McCarley,
 R.,
 Westin,
 C.-­‐F.,
 Park,
 H.-­‐J.,
 Maier,
 S.,
 Kikinis,
 R.,
 Jolesz,
 F.A.,
 &
 
Shenton,
 M.E.
 (2007).
 A
 review
 of
 diffusion
 tensor
 imaging
 studies
 in
 
schizophrenia.
 Journal
 of
 Psychiatric
 Research,
 41,
 15-­‐30.
 
Lalanne,
 C.,
 Falissard,
 B.,
 Golse,
 B.,
 &
 Vaivre-­‐Douret,
 L.
 (2012).
 Refining
 
developmental
 coordination
 disorder
 subtyping
 with
 multivariate
 statistical
 
methods.
 BMC
 Medical
 Research
 Methodology,
 12,
 107.
 

  150
LaMantia,
 A.S.
 &
 Rakic,
 P.
 (1994).
 Axon
 overproduction
 and
 elimination
 in
 the
 
anterior
 commissure
 of
 the
 developing
 rhesus
 monkey.
 Journal
 of
 
Comparative
 Neurology,
 340,
 328-­‐336.
 
Lamm,
 C.,
 Batson,
 C.D.,
 &
 Decety,
 J.
 (2007).
 The
 neural
 substrate
 of
 human
 empathy:
 
Effects
 of
 perspective-­‐taking
 and
 cognitive
 appraisal.
 Journal
 of
 Cognitive
 
Neuroscience,
 19,
 42-­‐58.
 
Le
 Bihan,
 D.,
 Mangin,
 J.-­‐F.,
 Poupon,
 C.,
 Clark,
 C.A.,
 Pappata,
 S.,
 Molko,
 N.,
 &
 Chabriat,
 
H.
 (1999).
 Diffusion
 tensor
 imaging:
 Concepts
 and
 applications.
 Journal
 of
 
Magnetic
 Resonance
 Imaging,
 13,
 534-­‐546.
 
Lee,
 I.-­‐C.,
 Chen,
 Y.-­‐J.,
 &
 Tsai,
 C.-­‐L.
 (2013).
 Kinematic
 performance
 of
 fine
 motor
 
control
 in
 attention-­‐deficit/hyperactivity
 disorder:
 The
 effects
 of
 comorbid
 
developmental
 coordination
 disorder
 and
 core
 symptoms.
 Pediatrics
 
International,
 55,
 24-­‐29.
 
Lepage,
 J.F.
 &
 Théoret,
 H.
 (2007).
 The
 mirror
 neuron
 system:
 Grasping
 others’
 
actions
 from
 birth?
 Developmental
 Science,
 10,
 513-­‐523.
 
Lerch,
 J.P.,
 Pruessner,
 J.,
 Zijdenbos,
 A.P.,
 Collins,
 D.L.,
 Teipel,
 S.J.,
 Hampel,
 H.,
 &
 Evans,
 
A.C.
 (2008).
 Automated
 cortical
 thickness
 measurements
 from
 MRI
 can
 
accurately
 separate
 Alzheimer’s
 patients
 from
 normal
 elderly
 controls.
 
Neurobiology
 of
 Aging,
 29,
 23-­‐30.
 
Lerch,
 J.P.,
 Pruessner,
 J.C.,
 Zijdenbos,
 A.,
 Hampel,
 H.,
 Teipel,
 S.J.,
 &
 Evans,
 A.C.
 (2005).
 
Focal
 decline
 of
 cortical
 thickness
 in
 Alzheimer’s
 disease
 identified
 by
 
computational
 neuroanatomy.
 Cerebral
 Cortex,
 15,
 995-­‐1001.
 
Lewis,
 M.,
 Vance,
 A.,
 Maruff,
 P.,
 Wilson,
 P.H.,
 &
 Cairney,
 S.
 (2008).
 Differences
 in
 
motor
 imagery
 between
 children
 with
 developmental
 coordination
 disorder
 
with
 and
 without
 attention
 deficit
 hyperactivity
 disorder,
 combined
 type.
 
Developmental
 Medicine
 and
 Child
 Neurology,
 50,
 608-­‐612.
 
Liew,
 S.-­‐L.,
 Garrison,
 K.A.,
 Werner,
 J.,
 &
 Aziz-­‐Zadeh,
 L.
 (2012).
 The
 mirror
 neuron
 
system:
 Innovations
 and
 implications
 for
 occupational
 therapy.
 OTJR:
 
Occupation,
 Participation
 and
 Health.
 
Lingam,
 R.,
 Golding,
 J.,
 Jongmans,
 M.J.,
 Hunt,
 L.P.,
 Ellis,
 M.,
 &
 Emond,
 A.
 (2010).
 The
 
association
 between
 developmental
 coordination
 disorder
 and
 other
 
developmental
 traits.
 Pediatrics,
 126,
 e1109-­‐e1118.
 

  151
Livesey,
 D.,
 Keen,
 J.,
 Rouse,
 J.,
 &
 White,
 F.
 (2006).
 The
 relationship
 between
 
measures
 of
 executive
 function,
 motor
 performance
 and
 externalizing
 
behavior
 in
 5-­‐
 and
 6-­‐year-­‐old
 children.
 Human
 Movement
 Science,
 25,
 50-­‐64.
 
Loh,
 P.R.,
 Piek,
 J.P.,
 &
 Barrett,
 N.C.
 (2011).
 Comorbid
 ADHD
 and
 DCD:
 Examining
 
cognitive
 functions
 using
 the
 WISC-­‐IV.
 Research
 in
 Developmental
 Disabilities,
 
32,
 1260-­‐1269.
 
Luders,
 E.,
 Narr,
 K.L.,
 Thompson,
 P.M.,
 Rex,
 D.E.,
 Woods,
 R.P.,
 DeLuca,
 H.,
 Jancke,
 L.,
 &
 
Toga,
 A.W.
 (2006).
 Gender
 effects
 on
 cortical
 thickness
 and
 the
 influence
 of
 
scaling.
 Human
 Brain
 Mapping,
 27,
 314-­‐324.
 
MacNeil,
 L.K.
 &
 Mostofsky,
 S.H.
 (2012).
 Specificity
 of
 dyspraxia
 in
 children
 with
 
autism.
 Neuropsychology,
 26,
 165-­‐171.
Makris,
 N.,
 Kennedy,
 D.N.,
 McInerney,
 S.,
 Sorenson,
 A.G.,
 Wang,
 R.,
 Caviness,
 V.S.,
 &
 
Pandya,
 D.N.
 (2005).
 Segmentation
 of
 subcomponents
 within
 the
 superior
 
longitudinal
 fascicle
 in
 humans:
 A
 quantitative,
 in
 vivo,
 DT-­‐MRI
 study.
 
Cerebral
 Cortex,
 15,
 854-­‐869.
 
Martin,
 N.C.,
 Piek,
 J.,
 Baynam,
 G.,
 Levy,
 F.,
 &
 Hay,
 D.
 (2010).
 An
 examination
 of
 the
 
relationship
 between
 movement
 problems
 and
 four
 common
 developmental
 
disorders.
 Human
 Movement
 Science,
 29,
 799-­‐808.
 
Martin,
 N.C.,
 Piek,
 J.P.,
 &
 Hay,
 D.
 (2006).
 DCD
 and
 ADHD:
 A
 genetic
 study
 of
 their
 
shared
 aetiology.
 Human
 Movement
 Science,
 25,
 110-­‐124.
 
Martineau,
 J.,
 Cochin,
 S.,
 Magne,
 R.,
 &
 Barthelemy,
 C.
 (2008).
 Impaired
 cortical
 
activation
 in
 autistic
 children:
 Is
 the
 mirror
 neuron
 system
 involved?
 
International
 Journal
 of
 Psychophysiology,
 68,
 35-­‐40.
 
Martinussen,
 M.,
 Fischl,
 B.,
 Larsson,
 H.B.,
 Skranes,
 J.,
 Kulseng,
 S.,
 Vangberg,
 T.R.
 ...
 
Dale,
 A.M.
 (2005).
 Cerebral
 cortex
 thickness
 in
 15-­‐year-­‐old
 adolescents
 with
 
low
 birth
 weight
 measured
 by
 an
 automated
 MRI-­‐based
 method.
 Brain,
 128,
 
2588-­‐2596.
 
Maruff,
 P.,
 Wilson,
 P.,
 Trebilcock,
 M.,
 &
 Currie,
 J.
 (1999).
 Abnormalities
 of
 imagined
 
motor
 sequences
 in
 children
 with
 developmental
 coordination
 disorder.
 
Neuropsychologia,
 37,
 1317-­‐1324.
 
Matthews,
 S.C.,
 Paulus,
 M.P.,
 Simmons,
 A.N.,
 Nelesen,
 R.A.,
 &
 Dimsdale,
 J.E.
 (2004).
 
Functional
 subdivisions
 within
 anterior
 cingulate
 cortex
 and
 their
 
relationship
 to
 autonomic
 nervous
 system
 function.
 NeuroImage,
 22,
 1151-­‐
1156.
 

  152
Meltzoff,
 A.N.
 &
 Decety,
 J.
 (2003).
 What
 imitation
 tells
 us
 about
 social
 cognition:
 A
 
rapprochement
 between
 developmental
 psychology
 and
 cognitive
 
neuroscience.
 Philosophical
 Transactions
 of
 The
 Royal
 Society
 B,
 358,
 491-­‐500.
 
Melzer,
 T.R.,
 Watts,
 R.,
 MacAskill,
 M.R.,
 Pitcher,
 T.L.,
 Livingston,
 L.,
 Keenan,
 R.J.,
 
Dalrymple-­‐Alford,
 J.C.,
 &
 Anderson,
 T.J.
 (2013).
 White
 matter
 microstructure
 
deteriorates
 across
 cognitive
 stages
 in
 Parkinson
 disease.
 Neurology,
 80,
 
1841-­‐1849.
 
Menz,
 M.
 M.,
 McNamara,
 A.,
 Klemen,
 J.
 &
 Binkofski,
 F.
 (2009).
 Dissociating
 networks
 
of
 imitation.
 Human
 Brain
 Mapping,
 30,
 3339-­‐3350.
 
 
Michels,
 L.,
 Lappe,
 M.,
 &
 Vaina,
 L.M.
 (2005).
 Visual
 areas
 involved
 in
 the
 perception
 
of
 human
 movement
 from
 dynamic
 form
 analysis.
 Neuroreport,
 16,
 1037-­‐
1041.
 
Missiuna,
 C.
 &
 Polatajko,
 H.
 (1995).
 Developmental
 dyspraxia
 by
 any
 other
 name:
 
Are
 they
 all
 just
 clumsy
 children?
 American
 Journal
 of
 Occupational
 Therapy,
 
49,
 619-­‐627.
 
Missiuna,
 C.,
 Moll,
 S.,
 King,
 G.,
 Stewart,
 D.,
 &
 MacDonald,
 K.
 (2008).
 Life
 experiences
 
of
 young
 adults
 who
 have
 coordination
 difficulties.
 Canadian
 Journal
 of
 
Occupational
 Therapy,
 75(3),
 157-­‐166.
 
Molnar-­‐Szakacs,
 I.,
 Iacoboni,
 M.,
 Koski,
 L.,
 &
 Mazziotta,
 J.
 C.
 (2005).
 Functional
 
segregation
 within
 pars
 opercularis
 of
 the
 inferior
 frontal
 gyrus:
 Evidence
 
from
 fMRI
 studies
 of
 imitation
 and
 action
 observation.
 Cerebral
 Cortex,
 15,
 
986-­‐994.
 doi:10.1093/cercor/bhh199
 
Mori,
 S.
 &
 Zhang,
 J.
 (2006).
 Principles
 of
 diffusion
 tensor
 imaging
 and
 its
 applications
 
to
 basic
 neuroscience
 research.
 Neuron,
 51,
 527-­‐539.
 
Morris,
 M.
 K.
 (1997).
 Developmental
 dyspraxia.
 In
 L.
 J.
 G.
 Rothi
 &
 K.
 M.
 Heilman
 
(Eds.)
 Apraxia:
 The
 neuropsychology
 of
 action.
 (p.
 245-­‐268)
 New
 York:
 
Psychology
 Press.
 
Mostofsky,
 S.H.,
 Dubey,
 P.,
 Jerath,
 V.K.,
 Jansiewicz,
 E.M.,
 Goldberg,
 M.C.,
 &
 Denckla,
 
M.B.
 (2006).
 Developmental
 dyspraxia
 is
 not
 limited
 to
 imitation
 in
 children
 
with
 autism
 spectrum
 disorders.
 Journal
 of
 the
 International
 
Neuropsychological
 Society,
 12,
 314-­‐326.
 
Mostofsky,
 S.H.,
 Powell,
 S.K.,
 Simmonds,
 D.J.,
 Goldberg,
 M.C.,
 Caffo,
 B.,
 &
 Pekar,
 J.J.
 
(2009).
 Decreased
 connectivity
 and
 cerebellar
 activity
 in
 autism
 during
 
motor
 task
 performance.
 Brain,
 132,
 2413-­‐2425.
 

  153
Mountcastle,
 V.B.
 (1997).
 The
 columnar
 organization
 of
 the
 neocortex.
 Brain,
 120,
 
701-­‐722.
 
Mukamel,
 R.,
 Ekstrom,
 A.D.,
 Kaplan,
 J.,
 Iacoboni,
 M.,
 &
 Fried,
 I.
 (2010).
 Single-­‐neuron
 
responses
 in
 humans
 during
 execution
 and
 observation
 of
 actions.
 Current
 
Biology,
 20,
 1-­‐7.
 
Mukherjee,
 P.
 &
 McKinstry,
 R.C.
 (2006).
 Diffusion
 tensor
 imaging
 and
 tractography
 
of
 human
 brain
 development.
 Neuroimaging
 Clinics
 of
 North
 America,
 16,
 19-­‐
43.
 
Muller,
 D.,
 Toni,
 N.
 &
 Buchs,
 P.-­‐A.
 (1999).
 Long-­‐term
 potentiation:
 From
 molecular
 
mechanisms
 to
 structural
 changes.
 In
 M.
 Baudry,
 J.L.
 Davis,
 &
 R.F.
 Thompson
 
(Eds.),
 Advances
 in
 Synaptic
 Plasticity.
 
Mundfrom,
 D.J.,
 Perrett,
 J.J.,
 Schaffer,
 J.,
 Piccone,
 A.,
 &
 Roozeboom,
 M.
 (2006).
 
Bonferroni
 adjustments
 in
 tests
 for
 regression
 coefficients.
 Multiple
 Linear
 
Regression
 Viewpoints,
 32,
 1-­‐6.
 
Mutha,
 P.K.,
 Sainberg,
 R.L.,
 &
 Haaland,
 K.Y.
 (2011).
 Left
 parietal
 regions
 are
 critical
 
for
 adaptive
 visuomotor
 control.
 Journal
 of
 Neuroscience,
 31,
 6972-­‐6981.
 
Mutha,
 P.K.,
 Sainburg,
 R.L.,
 &
 Haaland,
 K.Y.
 (2010).
 Coordination
 deficits
 in
 
ideomotor
 apraxia
 during
 visually
 targeted
 reaching
 reflect
 impaired
 
visuomotor
 transformations.
 Neuropsychologia,
 48,
 3855-­‐3867.
 
Nadel,
 J.
 (2002).
 Imitation
 and
 imitation
 recognition:
 Functional
 use
 in
 preverbal
 
infants
 and
 nonverbal
 children
 with
 autism.
 In
 A.
 N.
 Meltzoff
 &
 W.
 Prinz
 
(Eds.)
 The
 imitative
 mind.
 (p.
 42-­‐62)
 Cambridge,
 UK:
 Cambridge
 University
 
Press.
 
 
Nagy,
 Z.,
 Ashburner,
 J.,
 Andersson,
 J.,
 Jbabdi,
 S.,
 Draganski,
 B.,
 Skare,
 S….Lagercrantz,
 
H.
 (2009).
 Structural
 correlates
 of
 preterm
 birth
 in
 the
 adolescent
 brain.
 
 
Pediatrics,
 124,
 e964-­‐e972.
Nagy,
 Z.,
 Lagercrantz,
 H.,
 &
 Hutton,
 C.
 (2011).
 Effects
 of
 preterm
 birth
 on
 cortical
 
thickness
 measured
 in
 adolescence.
 Cerebral
 Cortex,
 21,
 300-­‐306.
 
Narr,
 K.L.,
 Woods,
 R.P.,
 Thompson,
 P.M.,
 Szeszko,
 P.,
 Robinson,
 D.,
 Dimtcheva,
 T.
 
…Bilder,
 R.M.
 (2007).
 Relationships
 between
 IQ
 and
 regional
 cortical
 gray
 
matter
 thickness
 in
 healthy
 adults.
 Cerebral
 Cortex,
 17,
 2163-­‐2171.
Nichols,
 T.,
 Brett,
 M.,
 Andersson,
 J.,
 Wager,
 T.,
 &
 Poline,
 J.B.
 (2005).
 Valid
 conjunction
 
inference
 with
 the
 minimum
 statistic.
 Neuroimage,
 25(3),
 653-­‐660.
 

  154
Nishitani,
 N.
 &
 Hari,
 R.
 (2000).
 Temporal
 dynamics
 of
 cortical
 representation
 for
 
action.
 Proceedings
 of
 the
 National
 Academies
 of
 Sciences
 of
 the
 United
 
States
 of
 America,
 97,
 913-­‐918.
Nishitani,
 N.,
 Avikainen,
 S.,
 &
 Hari,
 R.
 (2004).
 Abnormal
 imitation-­‐related
 cortical
 
activation
 sequences
 in
 Asperger’s
 syndrome.
 Annals
 of
 Neurology,
 55,
 558-­‐
562.
 
Nudo,
 R.J.
 (2003).
 Adaptive
 plasticity
 in
 motor
 cortex:
 Implications
 for
 rehabilitation
 
after
 brain
 injury.
 Journal
 of
 Rehabilitation
 Medicine,
 Supplement
 41,
 7-­‐10.
O’Brien,
 J.,
 Spencer,
 J.,
 Atkinson,
 J.,
 Braddick,
 O.,
 &
 Wattam-­‐Bell,
 J.
 (2002).
 Form
 and
 
motion
 coherence
 processing
 in
 dyspraxia:
 evidence
 of
 a
 global
 spatial
 
processing
 deficit.
 Neuroreport,
 13(11),
 1399-­‐1402.
 
Oberman,
 L.M.,
 Hubbard,
 E.M.,
 McCleery,
 J.P.,
 Altschuler,
 E.L.,
 Ramachandran,
 V.S.,
 &
 
Pineda,
 J.A.
 (2005).
 EEG
 evidence
 for
 mirror
 neuron
 dysfunction
 in
 autism
 
spectrum
 disorders.
 Cognitive
 Brain
 Research,
 24,
 190-­‐198.
 
Oldfield,
 R.C.
 (1971).
 The
 assessment
 and
 analysis
 of
 handedness:
 The
 Edinburgh
 
Inventory.
 Neuropsychologia,
 9,
 97-­‐113.
 
Orton,
 J.,
 Spittle,
 A.,
 Doyle,
 L.,
 Anderson,
 P.,
 &
 Boyd,
 R.
 (2009).
 Do
 early
 intervention
 
programmes
 improve
 cognitive
 and
 motor
 outcomes
 for
 preterm
 infants
 
after
 discharge?
 A
 systematic
 review.
 Developmental
 Medicine
 &
 Child
 
Neurology,
 51,
 851-­‐859.
 
Owen,
 J.P.,
 Marco,
 E.J.,
 Desai,
 S.,
 Fourie,
 E.,
 Harris,
 J.,
 Hill,
 S.S.,
 Arnett,
 A.B.,
 &
 
Mukherjee,
 P.
 (2013).
 Abnormal
 white
 matter
 microstructure
 in
 children
 
with
 sensory
 processing
 disorders.
 NeuroImage:
 Clinical,
 2,
 844-­‐853.
Pagani,
 E.,
 Filippi,
 M.,
 Rocca,
 M.A.,
 &
 Horsfield,
 M.A.
 (2005).
 A
 method
 for
 obtaining
 
tract-­‐specific
 diffusion
 tensor
 MRI
 measurements
 in
 the
 presence
 of
 disease:
 
Application
 to
 patients
 with
 clinically
 isolated
 syndromes
 suggestive
 of
 
multiple
 sclerosis.
 NeuroImage,
 26,
 258-­‐265.
 
Panizzon,
 M.S.,
 Fennema-­‐Notestine,
 C.,
 Eyler,
 L.T.,
 Jernigan,
 T.L.,
 Prom-­‐Wormley,
 E.,
 
Neale,
 M.,
 Jacobson,
 K.,
 et
 al.
 (2009).
 Distinct
 genetic
 influences
 on
 cortical
 
surface
 area
 and
 cortical
 thickness.
 
 
Pazzaglia,
 M.,
 Smania,
 N.,
 Corato,
 E.,
 &
 Aglioti,
 S.M.
 (2008).
 Neural
 underpinnings
 of
 
gesture
 discrimination
 in
 patients
 with
 limb
 apraxia.
 The
 Journal
 of
 
Neuroscience,
 28,
 3030-­‐3041.
 

  155
Peelen,
 M.V.
 &
 Downing,
 P.E.
 (2005).
 Selectivity
 for
 the
 human
 body
 in
 the
 fusiform
 
gyrus.
 Journal
 of
 Neurophysiology,
 93,
 603-­‐608.
 
Perrett,
 D.
 I.,
 Harries,
 M.
 H.,
 Bevan,
 R.,
 Thomas,
 S.,
 Benson,
 P.
 J.,
 Mistlin,
 A.
 J.,
 …Ortega,
 
J.
 E.
 (1989)
 Frameworks
 of
 analysis
 for
 the
 neural
 representation
 of
 animate
 
objects
 and
 actions.
 Journal
 of
 Experimental
 Biology,
 146,
 87-­‐113.
 
Petrides,
 M.
 &
 Pandya,
 D.N.
 (1984).
 Projections
 to
 the
 frontal
 cortex
 from
 the
 
posterior
 parietal
 region
 in
 the
 rhesus
 monkey.
 Journal
 of
 Comparative
 
Neurology,
 228,
 105-­‐116.
 
Petrides,
 M.
 &
 Pandya,
 D.N.
 (1997).
 Comparative
 architectonic
 analysis
 of
 the
 human
 
and
 the
 macaque
 frontal
 cortex.
 In
 F.
 Boller
 &
 J.
 Grafman
 (eds.)
 Handbook
 of
 
neuropsychology,
 Vol.
 IX.
 pp.
 17-­‐58.
 Elsevier:
 New
 York.
 
 
Pfeifer,
 J.H.,
 Iacoboni,
 M.,
 Mazziotta,
 J.C.,
 &
 Dapretto,
 M.
 (2008).
 Mirroring
 others’
 
emotions
 relates
 to
 empathy
 and
 interpersonal
 competence
 in
 children.
 
NeuroImage,
 39,
 2076-­‐2085.
 
 
Piaget,
 J.
 (1962).
 Play,
 dreams
 and
 imitation.
 New
 York:
 Norton.
 
Pickard,
 N.
 &
 Strick,
 P.L.
 (1996).
 Motor
 areas
 of
 the
 medial
 wall:
 A
 review
 of
 their
 
location
 and
 functional
 activation.
 Cerebral
 Cortex,
 6,
 342-­‐353.
 
Piek,
 J.P.,
 Dyck,
 M.J.,
 Nieman,
 A.,
 Anderson,
 M.,
 Hay,
 D.,
 Smith,
 L.M.,
 McCoy,
 M.,
 &
 
Hallmayer,
 J.
 (2004).
 The
 relationship
 between
 motor
 coordination,
 
executive
 functioning
 and
 attention
 in
 school
 aged
 children.
 Archives
 of
 
Clinical
 Neuropsychology,
 19,
 1063-­‐1076.
 
Pontious,
 A.,
 Kowalczyk,
 T.,
 Englund,
 C.,
 &
 Hevner,
 R.F.
 (2007).
 Role
 of
 intermediate
 
progenitor
 cells
 in
 cerebral
 cortex
 development.
 Developmental
 Neuroscience,
 
30,
 24-­‐32.
 
Poole,
 J.
 L.,
 Gallagher,
 J.,
 Janosky,
 J.,
 &
 Qualls,
 C.
 (1997).
 The
 mechanisms
 for
 adult-­‐
onset
 apraxia
 and
 developmental
 dyspraxia:
 An
 examination
 and
 comparison
 
of
 error
 patterns.
 American
 Journal
 of
 Occupational
 Therapy,
 51,
 339-­‐346.
 
Press,
 C.,
 Bird,
 G.,
 Walsh,
 E.,
 &
 Heyes,
 C.
 (2008).
 Automatic
 imitation
 of
 intransitive
 
actions.
 Brain
 and
 Cognition,
 67,
 44-­‐50.
 
 
Prinz,
 W.
 &
 Meltzoff,
 A.
 N.
 (2002).
 An
 introduction
 to
 the
 imitative
 mind
 and
 brain.
 
In
 A.
 N.
 Meltzoff
 &
 W.
 Prinz
 (Eds.)
 The
 imitative
 mind,
 p.
 1-­‐15.
 Cambridge,
 
UK:
 Cambridge
 University
 Press.

  156
Proctor,
 R.W.
 &
 Reeve,
 T.G.
 (1990).
 Stimulus-­response
 compatibility:
 An
 integrated
 
perspective.
 Amsterdam:
 Elsevier.
 
Puce
 &
 Perrett
 (2003).
 Electrophysiology
 and
 brain
 imaging
 of
 biological
 motion.
 
Philosophical
 Transactions
 of
 the
 Royal
 Society
 of
 London,
 Series
 B:
 
Biological
 Sciences,
 358,
 435-­‐445.
 
Querne,
 L.,
 Berquin,
 P.,
 Vernier-­‐Hauvette,
 M.-­‐P.,
 Fall,
 S.,
 Deltour,
 L.,
 Meyer,
 M.-­‐E.,
 &
 de
 
Marco,
 G.
 (2008).
 Dysfunction
 of
 the
 attentional
 brain
 network
 in
 children
 
with
 developmental
 coordination
 disorder:
 A
 fMRI
 study.
 Brain
 Research,
 
1244,
 89-­‐102.
 
Rakic,
 P.
 (1988).
 Specification
 of
 cerebral
 cortical
 areas.
 Science,
 241,
 170-­‐176.
 
Rakic,
 P.
 (2000).
 Radial
 unit
 hypothesis
 of
 neocortical
 expansion.
 In:
 Evolutionary
 
Developmental
 Biology
 of
 the
 Cerebral
 Cortex,
 pp.
 30-­‐42.
 John
 Wiley
 &
 Sons
 
Ltd.
 
Rakic,
 P.
 (2002).
 Neurogenesis
 in
 adult
 primate
 neocortex:
 An
 evaluation
 of
 the
 
evidence.
 Nature
 Reviews
 Neuroscience,
 3,
 65-­‐71.
 
Reeves
 &
 Cermak
 (2002).
 Disorders
 of
 praxis.
 In
 A.
 C.
 Bundy,
 S.
 J.
 Lane,
 &
 E.
 A.
 
Murray
 (Eds.)
 Sensory
 integration:
 Theory
 and
 practice,
 2
nd

 Ed.
 (p.
 71-­‐100).
 
Philadelphia:
 F.
 A.
 Davis
 Company.
 
Ritvo,
 R.A.,
 Ritvo,
 E.R.,
 Guthrie,
 D.,
 Ritvo,
 M.J.,
 Hufnagel,
 D.H.,
 McMahon,
 W.
 …Eloff,
 J.
 
(2011).
 The
 Ritvo
 Autism
 Asperger
 Diagnostic
 Scale—Revised:
 A
 scale
 to
 
assist
 the
 diagnosis
 of
 autism
 spectrum
 disorder
 in
 adults.
 Journal
 of
 Autism
 
and
 Developmental
 Disorders,
 41,
 1076-­‐1089.
 
Rizzolatti,
 G.
 (2005).
 The
 mirror
 neuron
 system
 and
 its
 function
 in
 humans.
 Anatomy
 
and
 Embryology,
 210,
 419-­‐421.
 
Rizzolatti,
 G.
 &
 Craighero,
 L.
 (2004).
 The
 mirror-­‐neuron
 system.
 Annual
 Reviews
 
Neuroscience,
 27,
 169-­‐192.
 
Rizzolatti,
 G.
 &
 Matelli,
 M.
 (2003).
 Two
 different
 streams
 form
 the
 dorsal
 visual
 
system:
 anatomy
 and
 functions.
 Experimental
 Brain
 Research,
 153,
 146-­‐157.
 
Rizzolatti,
 G.,
 Fadiga,
 L.,
 Fogassi,
 L.,
 &
 Gallese,
 V.
 (2002).
 From
 mirror
 neurons
 to
 
imitation:
 Facts
 and
 speculations.
 In
 A.
 N.
 Meltzoff
 &
 W.
 Prinz
 (Eds.)
 The
 
imitative
 mind,
 p.
 247-­‐266.
 Cambridge,
 UK:
 Cambridge
 University
 Press.
Rizzolatti,
 G.,
 Fadiga,
 L.,
 Gallese,
 V.,
 &
 Fogassi,
 L.
 (1996).
 Pre-­‐motor
 cortex
 and
 the
 
recognition
 of
 motor
 actions.
 Cognitive
 Brain
 Research,
 3,
 131-­‐141.
 

  157
Rizzolatti,
 G.,
 Fogassi,
 L.,
 &
 Gallese,
 V.
 (2001).
 Neurophysiological
 mechanisms
 
underlying
 the
 understanding
 and
 imitation
 of
 action.
 Nature
 Reviews
 
Neuroscience,
 2,
 661-­‐669.
Rizzolatti,
 G.,
 Fogassi,
 L.,
 &
 Gallese,
 V.
 (2002).
 Motor
 and
 cognitive
 functions
 of
 the
 
ventral
 premotor
 cortex.
 Current
 Opinion
 in
 Neurobiology,
 12,
 149-­‐154.
Roberts,
 G.,
 Anderson,
 P.J.,
 Davis,
 N.,
 de
 Luca,
 C.,
 Cheong,
 J.,
 &
 Doyle,
 L.W.
 (2011).
 
Developmental
 coordination
 disorder
 in
 geographic
 cohorts
 of
 8-­‐year-­‐old
 
children
 born
 extremely
 preterm
 or
 extremely
 low
 birthweight
 in
 the
 1990s.
 
Developmental
 Medicine
 &
 Child
 Neurology,
 53,
 55-­‐60.
 
Rogers,
 S.
 J.,
 Hepburn,
 S.
 L.,
 Stackhouse,
 T.,
 &
 Wehner,
 E.
 (2003).
 Imitation
 
performance
 in
 toddlers
 with
 autism
 and
 those
 with
 other
 developmental
 
disorders.
 Journal
 of
 Child
 Psychology
 and
 Psychiatry,
 44,
 763-­‐781.
 
Roley,
 S.S.,
 Blanche,
 E.,
 &
 Schaaf,
 R.C.
 (2001).
 Understanding
 the
 nature
 of
 sensory
 
integration
 with
 diverse
 populations.
 San
 Antonio,
 TX:
 Therapy
 Skill
 Builders.
Rosnow,
 R.L.
 &
 Rosenthal,
 R.
 (1996).
 Computing
 contrasts,
 effect
 sizes,
 and
 
counternulls
 on
 other
 people’s
 published
 data:
 General
 procedures
 for
 
research
 consumers.
 Psychological
 Methods,
 1,
 331-­‐340.
 
Roth,
 R.M.,
 Isquith,
 P.K.,
 &
 Gioia,
 G.A.
 (2005).
 BRIEF-­A:
 Behavior
 rating
 inventory
 of
 
executive
 function—Adult
 version:
 Professional
 Manual.
 Lutz,
 FL:
 
Psychological
 Assessment
 Resources.
 
Rothi,
 L.J.G.,
 Ochipa,
 C.,
 &
 Heilman,
 K.M.
 (1997).
 A
 cognitive
 neuropsychological
 
model
 of
 limb
 praxis
 and
 apraxia.
 In
 L.J.G.
 Rothi
 &
 K.M.
 Heilman
 (Eds.)
 
Apraxia:
 The
 neuropsychology
 of
 action.
 New
 York:
 Psychology
 Press.
 
Rubia,
 K.
 (2007).
 Neuro-­‐anatomic
 evidence
 for
 the
 maturational
 delay
 hypothesis
 of
 
ADHD.
 Proceedings
 of
 the
 National
 Academy
 of
 Sciences,
 104,
 19663-­‐19664
 
Rumiati
 R.I.,
 Weiss,
 P.H.,
 Tessari,
 A.,
 Assmus,
 A.,
 Herzog,
 H.,
 &
 Fink,
 G.R.
 (2005).
 
Common
 and
 differential
 neural
 mechanisms
 supporting
 imitation
 of
 
meaningful
 and
 meaningless
 actions.
 Journal
 of
 Cognitive
 Neuroscience,
 17,
 
1420-­‐1431.
 
Sanger,
 T.D.
 (2003).
 Pediatric
 movement
 disorders.
 Current
 Opinion
 in
 Neurology,
 
16,
 529-­‐535.
 
 
Sanger,
 T.D.,
 Chen,
 D.,
 Delgado,
 M.R.,
 Gaebler-­‐Spira,
 D.,
 Hallett,
 M.,
 &
 Mink,
 J.W.
 
(2006).
 Definition
 and
 classification
 of
 negative
 motor
 signs
 in
 childhood.
 
Pediatrics,
 118,
 2159-­‐2167.
 

  158
Sanger,
 T.D.,
 Delgado,
 M.R.,
 Gaebler-­‐Spira,
 D.,
 Hallett,
 M.,
 &
 Mink,
 J.W.
 (2003).
 
Classification
 and
 definition
 of
 disorders
 causing
 hypertonia
 in
 childhood.
 
Pediatrics,
 111,
 e89-­‐e97.
Schaaf,
 R.C.,
 Benevides,
 T.,
 Blanche,
 E.I.,
 Brett-­‐Green,
 B.A.,
 Burke,
 J.P.,
 Cohn,
 E.S.
 
…Schoen,
 S.A.
 (2010).
 Parasympathetic
 functions
 in
 children
 with
 sensory
 
processing
 disorder.
 Frontiers
 in
 Integrative
 Neuroscience,
 4,
 4.
Schaaf,
 R.C.,
 Miller,
 L.J.,
 Seawell,
 D.,
 &
 O’Keefe,
 S.
 (2003).
 Children
 with
 disturbances
 
in
 sensory
 processing:
 A
 pilot
 study
 examining
 the
 role
 of
 the
 
parasympathetic
 nervous
 system.
 American
 Journal
 of
 Occupational
 Therapy,
 
57,
 442-­‐449.
 
Schoemaker,
 M.M.,
 Ketelaars,
 C.E.J.,
 Zonneveld,
 M.V.,
 Minderaa,
 R.B.,
 &
 Mulder,
 T.
 
(2005).
 Deficits
 in
 motor
 control
 processes
 involved
 in
 production
 of
 graphic
 
movement
 of
 children
 with
 attention-­‐deficit-­‐hyperactivity
 disorder.
 
Developmental
 Medicine
 and
 Child
 Neurology,
 47,
 390-­‐395.
 
Schoemaker,
 M.M.,
 van
 der
 Wees,
 M.,
 Flapper,
 B.,
 Verheij-­‐Jansen,
 N.,
 Scholten-­‐
Jaegers,
 S.,
 &
 Geuze,
 R.H.
 (2001).
 Perceptual
 skills
 of
 children
 with
 
developmental
 coordination
 disorder.
 Human
 Movement
 Science,
 20,
 111-­‐
133.
 
Schulte-­‐Ruther,
 M.,
 Markowitsch,
 H.J.,
 Fink,
 G.R.,
 &
 Piefke,
 M.
 (2007).
 Mirror
 neuron
 
and
 theory
 of
 mind
 mechanisms
 involved
 in
 face-­‐to-­‐face
 interactions:
 A
 
functional
 magnetic
 resonance
 imaging
 approach
 to
 empathy.
 Journal
 of
 
Cognitive
 Neuroscience,
 19,
 1354-­‐1372.
Schwarzlose,
 R.F.,
 Baker,
 C.I.,
 &
 Kanwisher,
 N.
 (2005).
 Separate
 face
 and
 body
 
selectivity
 on
 the
 fusiform
 gyrus.
 Journal
 of
 Neuroscience,
 25,
 11055-­‐11059.
 
Shaw,
 P.,
 Eckstrand,
 K.,
 Sharp,
 W.,
 Blumenthal,
 J.,
 Lerch,
 J.P.,
 Greenstein,
 D.
 
…Rapoport,
 J.L.
 (2007).
 Attention-­‐deficit/hyperactivity
 disorder
 is
 
characterized
 by
 a
 delay
 in
 cortical
 maturation.
 PNAS,
 104,
 19649-­‐19654.
 
Shaw,
 P.,
 Lerch,
 J.,
 Greenstein,
 D.,
 Sharp,
 W.,
 Clasen,
 L.,
 Evans,
 A.
 …Rapoport,
 J.
 
(2006).
 Longitudinal
 mapping
 of
 cortical
 thickness
 and
 clinical
 outcome
 in
 
children
 and
 adolescents
 with
 attention-­‐deficity/hyperactivity
 disorder.
 
JAMA:
 Psychiatry,
 63,
 540-­‐549.
 
Shukla,
 D.K.,
 Keehn,
 B.,
 Smylie,
 D.M.,
 &
 Muller,
 R.-­‐A.
 (2011).
 Microstructural
 
abnormalities
 of
 short-­‐distance
 white
 matter
 tracts
 in
 autism
 spectrum
 
disorder.
 Neuropyschologia,
 49,
 1378-­‐1382.
 

  159
Silk,
 T.J.,
 Vance,
 A.,
 Rinehart,
 N.,
 Bradshaw,
 J.L.,
 &
 Cunnington,
 R.
 (2009).
 White-­‐
matter
 abnormalities
 in
 attention
 deficit
 hyperactivity
 disorder:
 A
 diffusion
 
tensor
 imaging
 study.
 Human
 Brain
 Mapping,
 30,
 2757-­‐2765.
 
Sinani,
 C.,
 Sugden,
 D.
 A.,
 &
 Hill,
 E.
 L.
 (2011).
 Gesture
 production
 in
 school
 vs.
 clinical
 
samples
 of
 children
 with
 developmental
 coordination
 disorder
 (DCD)
 and
 
typically
 developing
 children.
 Research
 in
 Developmental
 Disabilities,
 32,
 
1270-­‐1282.
 
Sirigu,
 A.,
 Duhamel,
 J.,
 Cohen,
 L.,
 Pillon,
 B.,
 Dubois,
 B.,
 &
 Agid,
 Y.
 (1996).
 The
 mental
 
representation
 of
 hand
 movements
 after
 parietal
 cortex
 damage.
 Science,
 
273,
 1564-­‐1567.
Sirigu,
 A.L.,
 Cohen,
 J.,
 Duhamel,
 B.,
 Pillon,
 B.,
 Dubois,
 B.,
 Agid,
 Y.,
 &
 Pierrot-­‐
Deseilligny,
 C.
 (1995).
 Congruent
 unilateral
 impairments
 for
 real
 and
 
imagined
 hand
 movements.
 NeuroReport,
 6,
 997-­‐1001.
 
Skinner,
 R.A.
 &
 Piek,
 J.P.
 (2001).
 Psychosocial
 implications
 of
 poor
 motor
 
coordination
 in
 children
 and
 adolescents.
 Human
 Movement
 Science,
 20,
 73-­‐
94.
 
Skranes,
 J.,
 Vangberg,
 T.R.,
 Kulseng,
 S.,
 Indredavik,
 M.S.,
 Evensen,
 K.A.I.,
 Martinussen,
 
M….Brubakk,
 A.-­‐M.
 (2007).
 Clinical
 findings
 and
 white
 matter
 abnormalities
 
seen
 on
 diffusion
 tensor
 imaging
 in
 adolescents
 with
 very
 low
 birth
 weight.
 
Brain,
 130,
 654-­‐666.
 
Smith,
 I.
 M.
 &
 Bryson,
 S.
 E.
 (1994).
 Imitation
 and
 action
 in
 autism:
 A
 critical
 review.
 
Psychological
 Bulletin,
 116,
 259-­‐273.
 
 
Smith,
 S.M.
 (2002).
 Fast
 robust
 automated
 brain
 extraction.
 Human
 Brain
 Mapping,
 
17,
 143-­‐155.
 
Smith
 Roley,
 S.,
 Blanche,
 E.I.,
 &
 Schaaf,
 R.C.
 (2001).
 Understanding
 the
 nature
 of
 
sensory
 integration
 with
 diverse
 populations.
 San
 Antonio:
 Therapy
 Skill
 
Builders.
 
Song,
 S.K.,
 Sun,
 S.W.,
 Ramsbottom,
 M.J.,
 Chang,
 C.,
 Russell,
 J.,
 &
 Cross,
 A.H.
 (2002).
 
Dysmyelination
 revealed
 through
 MRI
 as
 increased
 radial
 (but
 unchanged
 
axial)
 diffusion
 of
 water.
 NeuroImage,
 17,
 1429-­‐1436.
 
Song,
 S.K.,
 Yoshino,
 J.,
 Le,
 T.Q.,
 Lin,
 S.J.,
 Sun,
 S.W.,
 Cross,
 A.H.,
 &
 Armstrong,
 R.C.
 
(2005).
 Demyelination
 increases
 radial
 diffusivity
 in
 corpus
 callosum
 of
 
mouse
 brain.
 NeuroImage,
 26,
 132-­‐140.
 

  160
Sowell,
 E.R.,
 Mattson,
 S.N.,
 Kan,
 E.,
 Thompson,
 P.M.,
 Riley,
 E.P.,
 &
 Toga,
 A.W.
 (2008).
 
Abnormal
 cortical
 thickness
 and
 brain-­‐behavior
 correlation
 patterns
 in
 
individuals
 with
 heavy
 prenatal
 alcohol
 exposure.
 Cerebral
 Cortex,
 18,
 136-­‐
144.
 
Sowell,
 E.R.,
 Peterson,
 B.S.,
 Kan,
 E.,
 Woods,
 R.P.,
 Yoshii,
 J.,
 Bansal,
 R.
 …
 Toga,
 A.W.
 
(2007).
 Sex
 differences
 in
 cortical
 thickness
 mapped
 in
 176
 healthy
 
individuals
 between
 7
 and
 87
 years
 of
 age.
 Cerebral
 Cortex,
 17,
 1550-­‐1560.
 
Sowell,
 E.R.,
 Peterson,
 B.S.,
 Thompson,
 P.M.,
 Welcome,
 S.E.,
 Henkenius,
 A.L.,
 Toga,
 
A.W.
 (2003).
 Mapping
 cortical
 change
 across
 the
 human
 life
 span.
 Nature
 
Neuroscience,
 6,
 309-­‐315.
 
Sowell,
 E.R.,
 Thompson,
 P.M.,
 Leonard,
 C.M.,
 Welcome,
 S.E.,
 Kan,
 E.,
 &
 Toga,
 A.W.
 
(2004).
 Longitudinal
 mapping
 of
 cortical
 thickness
 and
 brain
 growth
 in
 
normal
 children.
 Journal
 of
 Neuroscience,
 22,
 8223-­‐8231.
 
Sowell,
 E.R.,
 Thompson,
 P.M.,
 Tessner,
 K.D.,
 &
 Toga,
 A.W.
 (2001).
 Mapping
 continued
 
brain
 growth
 and
 gray
 matter
 density
 reduction
 in
 dorsal
 frontal
 cortex:
 
Inverse
 relationships
 during
 postadolescent
 brain
 maturation.
 Journal
 of
 
Neuroscience,
 21,
 8819-­‐8829.
 
Steinman,
 K.J.,
 Mostofsky,
 S.H.,
 &
 Denckla,
 M.B.
 (2010).
 Toward
 a
 narrower,
 more
 
pragmatic
 view
 of
 developmental
 dyspraxia.
 Journal
 of
 Child
 Neurology,
 25,
 
71-­‐81.
 
Subiaul,
 F.,
 Cantlon,
 J.F.,
 Holloway,
 R.L.,
 &
 Terrace,
 H.S.
 (2004).
 Cognitive
 imitation
 in
 
rhesus
 macaques.
 Science,
 305,
 407-­‐410.
 
Sullivan,
 E.V.,
 Rosenbloom,
 M.,
 Serventi,
 K.L.,
 &
 Pfefferbaum,
 A.
 (2004).
 Effects
 of
 age
 
and
 sex
 on
 volumes
 of
 the
 thalamus,
 pons,
 and
 cortex.
 Neurobiology
 of
 Aging,
 
25,
 185-­‐192.
Sundaram,
 S.K.,
 Kumar,
 A.,
 Makki,
 M.I.,
 Behen,
 M.E.,
 Chugani,
 H.T.,
 &
 Chugani,
 D.C.
 
(2008).
 Diffusion
 tensor
 imaging
 of
 frontal
 lobe
 in
 autism
 spectrum
 disorder.
 
Cerebral
 Cortex,
 18,
 2659-­‐2665.
 
Talairach,
 J.
 &
 Tournoux,
 P.
 (1998).
 Co-­planar
 Stereotaxic
 Atlas
 of
 the
 Human
 Brain.
 
Thieme:
 New
 York.
 
Tanaka,
 S.,
 Inui,
 T.,
 Iwaki,
 S.,
 Konishi,
 J.,
 &
 Nakai,
 T.
 (2001).
 Neural
 substrates
 
involved
 in
 imitating
 finger
 configurations:
 An
 fMRI
 study.
 NeuroReport,
 12,
 
6,
 1171-­‐1174.
 

  161
Tanji,
 J.
 &
 Hoshi,
 E.
 (2008).
 Role
 of
 the
 lateral
 prefrontal
 cortex
 in
 executive
 
behavioral
 control.
 Physiological
 Reviews,
 88,
 37-­‐57.
 
Thambisetty,
 M.,
 Wan,
 J.,
 Carass,
 A.,
 An,
 Y.,
 Prince,
 J.L.,
 &
 Resnick,
 S.M.
 (2010).
 
Longitudinal
 changes
 in
 cortical
 thickness
 associated
 with
 normal
 aging.
 
NeuroImage,
 52,
 1215-­‐1223.
 
Théoret,
 H.,
 Halligan,
 E.,
 Kobayashi,
 M.,
 Fregni,
 F.,
 Tager-­‐Flusberg,
 H.,
 &
 Pascual-­‐
Leone,
 A.
 (2005).
 Impaired
 motor
 facilitation
 during
 action
 observation
 in
 
individuals
 with
 autism
 spectrum
 disorders.
 Current
 Biology,
 15,
 R84-­‐R85.
 
Thiebaut
 de
 Schotten,
 M.,
 Kinkingnehun,
 S.,
 Delmaire,
 C.,
 Lehericy,
 S.,
 Duffau,
 H.,
 
Thivard,
 L.
 ...Bartolomeo,
 P.
 (2008).
 Visualization
 of
 disconnection
 
syndromes
 in
 humans.
 Cortex,
 44,
 1097-­‐1103.
 
Tkach,
 D.,
 Reimer,
 J.,
 &
 Hatsopoulos,
 N.
 G.
 (2007).
 Congruent
 activity
 during
 action
 
and
 action
 observation
 in
 motor
 cortex.
 Journal
 of
 Neuroscience,
 27,
 13241-­‐
13250.
 
Torres,
 E.B.,
 Raymer,
 A.,
 Rothi,
 L.J.G.,
 Heilman,
 K.M.,
 &
 Poizner,
 H.
 (2010).
 Sensory-­‐
spatial
 transformations
 in
 the
 left
 posterior
 parietal
 cortex
 may
 contribute
 to
 
reach
 timing.
 Journal
 of
 Neurophysiology,
 104,
 2375-­‐2388.
 
Twieg,
 D.B.
 (1983).
 The
 k-­‐trajectory
 formulation
 of
 the
 NMR
 imaging
 process
 with
 
applications
 in
 analysis
 and
 synthesis
 of
 imaging
 methods.
 Medical
 Physics,
 
10,
 610-­‐621.
 
Tyszka,
 J.M.,
 Readhead,
 C.,
 Bearer,
 E.L.,
 Pautler,
 R.G.,
 &
 Jacobs,
 R.E.
 (2006).
 Statistical
 
diffusion
 tensor
 histology
 reveals
 regional
 dysmyelination
 effects
 in
 the
 
shiverer
 mouse
 mutant.
 NeuroImage,
 29,
 1058-­‐1065.
 
Uddin,
 L.
 Q.,
 Iacoboni,
 M.,
 Lange,
 C.,
 &
 Keenan,
 J.
 P.
 (2007).
 The
 self
 and
 social
 
cognition:
 The
 role
 of
 cortical
 midline
 structures
 and
 mirror
 neurons.
 Trends
 
in
 Cognitive
 Sciences,
 11,
 153-­‐157.
 
Uddin,
 L.
 Q.,
 Kaplan,
 J.
 T.,
 Molnar
 Szakacs,
 I.,
 Zaidel,
 E.
 &
 Iacoboni,
 M.
 (2005).
 Self-­‐face
 
recognition
 activates
 a
 frontoparietal
 “mirror”
 network
 in
 the
 right
 
hemisphere:
 An
 event-­‐related
 fMRI
 study.
 Neuroimage,
 25,
 926-­‐935.
 
Uddin,
 L.
 Q.,
 Molnar-­‐Szakacs,
 I.,
 Zaidel,
 E.,
 &
 Iacoboni,
 M.
 (2006).
 Social
 Cognitive
 and
 
Affective
 Neuroscience,
 1,
 65-­‐71.
 
 
Umilta,
 M.,
 Kohler,
 E.,
 Gallese,
 V.,
 Fogassi,
 L.,
 Fadiga,
 L.,
 Keysers,
 C.,
 &
 Rizzolatti,
 G.
 
(2001).
 I
 know
 what
 you
 are
 doing:
 A
 neurophysiological
 study.
 Neuron,
 31,
 
155-­‐165.
 
 

  162
Vaivre-­‐Douret,
 L.,
 Lalanne,
 C.,
 Ingster-­‐Moati,
 I.,
 Boddaert,
 D.C.,
 Dufier,
 J.-­‐L.,
 Golse,
 B.,
 
&
 Falissard,
 B.
 (2011).
 Subtypes
 of
 developmental
 coordination
 disorder:
 
Research
 on
 their
 nature
 and
 etiology.
 Developmental
 Neuropsychology,
 36,
 
614-­‐643.
 
Van
 Overwalle,
 F.
 &
 Baetens,
 K.
 (2009).
 Understanding
 others’
 actions
 and
 goals
 by
 
mirror
 and
 mentalizing
 systems:
 A
 meta-­‐analysis.
 NeuroImage,
 48,
 564-­‐584.
 
Van
 Waelvelde,
 H.,
 De
 Weerdt,
 W.,
 &
 De
 Cock
 P.
 (2005).
 Children
 with
 
developmental
 coordination
 disorder.
 European
 Bulletin
 of
 Adapted
 Physical
 
Activity,
 4,
 electronic
 journal.
Villalobos,
 M.E.,
 Mizuno,
 A.,
 Dahl,
 B.C.,
 Kenmotsu,
 N.,
 &
 Müller,
 R.A.
 (2005).
 Reduced
 
functional
 connectivity
 between
 V1
 and
 inferior
 frontal
 cortex
 associated
 
with
 visuomotor
 performance
 in
 autism.
 NeuroImage,
 25,
 916-­‐925.
Visalberghi,
 E.
 &
 Fragaszy,
 D.
 (1990).
 Do
 monkeys
 ape?
 In
 S.
 Parker
 &
 K.
 Gibson
 
(Eds.),
 Language
 and
 intelligence
 in
 monkeys
 and
 apes:
 Comparative
 
developmental
 perspectives,
 p.
 247-­‐273.
 Cambridge,
 UK:
 Cambridge
 
University
 Press.
Visalberghi,
 E.
 &
 Fragaszy,
 D.
 (2002).
 “Do
 monkeys
 ape?”—Ten
 years
 after.
 In
 K.
 
Dautenhahn
 &
 C.
 L.
 Nehaniv
 (Eds.),
 Imitation
 in
 animals
 and
 artifacts,
 p.471-­‐
500.
 Cambridge,
 MA:
 The
 MIT
 Press.
Visser,
 J.
 (2003).
 Developmental
 coordination
 disorder:
 A
 review
 of
 research
 on
 
subtypes
 and
 comorbidities.
 Human
 Movement
 Science,
 22,
 479-­‐493.
 
Voelkl,
 B.
 &
 Huber,
 L.
 (2000).
 True
 imitation
 in
 marmosets.
 Animal
 Behavior,
 60,
 
195-­‐202.
 
Vogt,
 S.,
 Buccino,
 G.,
 Wohlschlager,
 A.M.,
 Canessa,
 N.,
 Shah,
 N.J.,
 Zilles,
 K….Fink,
 G.R.
 
(2007).
 Prefrontal
 involvement
 in
 imitation
 learning
 of
 hand
 actions:
 Effects
 
of
 practice
 and
 expertise.
 NeuroImage,
 37,
 1371-­‐1383.
 
Von
 Economo,
 C.
 (1929).
 The
 Cytoarchitectonics
 of
 the
 Human
 Cerebral
 Cortex.
 
London:
 Oxford
 University
 Press.
 
Wall,
 A.E.,
 Reid,
 G.,
 &
 Paton,
 J.
 (1990).
 The
 syndrome
 of
 physical
 awkwardness.
 In
 G.
 
Reid
 (Ed.)
 Problems
 in
 movement
 control
 (p.
 283-­‐315).
 Amsterdam:
 Elsevier
 
Science
 Publishers.
 
Wallace,
 M.T.,
 Perrault,
 T.J.,
 Hairston,
 W.D.,
 &
 Stein,
 B.E.
 (2004).
 Visual
 experience
 is
 
necessary
 for
 the
 development
 of
 multisensory
 integration.
 Journal
 of
 
Neuroscience,
 24,
 9580-­‐9584.

  163
Watemberg,
 N.,
 Waiserberg,
 N.,
 Zuk,
 L.,
 &
 Lerman-­‐Sagie,
 T.
 (2007).
 Developmental
 
coordination
 disorder
 in
 children
 with
 attention-­‐deficit-­‐hyperactivity
 
disorder
 and
 physical
 therapy
 intervention.
 Developmental
 Medicine
 &
 Child
 
Neurology,
 49,
 920-­‐925.
 
Weinrich,
 M.
 &
 Wise,
 S.P.
 (1982).
 The
 premotor
 cortex
 of
 the
 monkey.
 The
 Journal
 of
 
Neuroscience,
 2,
 1329-­‐1345.
 
Werner,
 J.M.,
 Aziz-­‐Zadeh,
 L.,
 &
 Cermak,
 S.A.
 (2011).
 Praxis
 and
 imitation
 in
 children
 
with
 autism
 spectrum
 disorder.
 NDTA
 Network,
 18,
 10-­‐15.
 
Werner,
 J.M.,
 Blanche,
 E.,
 &
 Cermak,
 S.
 (2011,
 June).
 College
 students'
 praxis
 abilities
 
as
 measured
 by
 the
 SIPT
 Postural
 Praxis
 and
 Oral
 Praxis
 subtests.
 Poster
 
presentation
 at
 Developmental
 Coordination
 Disorders
 International
 
Conference
 IX,
 Lausanne,
 Switzerland.
 
 
Werner,
 J.M.,
 Cermak,
 S.A.,
 &
 Aziz-­‐Zadeh,
 L.
 (2012).
 Neural
 correlates
 of
 
developmental
 coordination
 disorder:
 The
 mirror
 neuron
 system
 hypothesis.
 
Journal
 of
 Behavioral
 and
 Brain
 Science,
 2,
 258-­‐268.
 
Westlye,
 L.T.,
 Walhovd,
 K.B.,
 Dale,
 A.M.,
 Bjornerud,
 A.,
 Due-­‐Tonnessen,
 P.,
 Engvig,
 A.
 
...Fjell,
 A.M.
 (2010).
 Differentiating
 maturational
 and
 aging-­‐related
 changes
 of
 
the
 cerebral
 cortex
 by
 use
 of
 thickness
 and
 signal
 intensity.
 NeuroImage,
 52,
 
172-­‐185.
 
Wheaton,
 L.,
 A.,
 Nolte,
 G.,
 Bohlhalter,
 S.,
 Fridman,
 E.,
 &
 Hallett,
 M.
 (2005).
 
Synchronization
 of
 parietal
 and
 pre-­‐motor
 areas
 during
 preparation
 and
 
execution
 of
 praxis
 hand
 movements.
 Clinical
 Neurophysiology,
 116,
 1382-­‐
1390.
 
Wheaton,
 L.,
 Fridman,
 E.,
 Bohlhalter,
 S.,
 Vorbach,
 S.,
 &
 Hallett,
 M.
 (2009).
 Left
 
parietal
 activation
 related
 to
 planning,
 executing,
 and
 suppression
 praxis
 
hand
 movements.
 Clinical
 Neurophysiology,
 120,
 980-­‐986.
 
Wheaton,
 L.,
 Shibasaki,
 H.,
 &
 Hallett,
 M.
 (2005).
 Temporal
 activation
 pattern
 of
 
parietal
 and
 premotor
 areas
 related
 to
 praxis
 movements.
 Clinical
 
Neurophysiology,
 116,
 1201-­‐1212.
 
Wheaton,
 L.,
 Yakota,
 S.,
 &
 Hallett,
 M.
 (2005).
 Posterior
 parietal
 negativity
 preceding
 
self-­‐paced
 praxis
 movements.
 Experimental
 Brain
 Research,
 163,
 535-­‐539.
 

 

 

  164
Whiten,
 A.
 (2002).
 Imitation
 of
 sequential
 and
 hierarchical
 structure
 in
 action:
 
Experimental
 studies
 with
 children
 and
 chimpanzees.
 In
 K.
 Dautenhahn
 &
 C.
 
L.
 Nehaniv
 (Eds.),
 Imitation
 in
 animals
 and
 artifacts,
 p.191-­‐210.
 Cambridge,
 
MA:
 The
 MIT
 Press.
 
Whiten,
 A.
 &
 Ham,
 R.
 (1992).
 On
 the
 nature
 and
 evolution
 of
 imitation
 in
 the
 animal
 
kingdom:
 Reappraisal
 of
 a
 century
 of
 research.
 Advances
 in
 the
 Study
 of
 
Behavior,
 21,
 239-­‐283.
Williams,
 J.,
 Omizzolo,
 C.,
 Galea,
 M.P.,
 &
 Vance,
 A.
 (2013).
 Motor
 imagery
 skills
 of
 
children
 with
 attention
 deficit
 hyperactivity
 disorder
 and
 developmental
 
coordination
 disorder.
 Human
 Movement
 Science,
 32,
 121-­‐135.
Williams,
 J.,
 Thomas,
 P.R.,
 Maruff,
 P.,
 Butson,
 M.,
 &
 Wilson,
 P.H.
 (2006).
 Motor,
 visual,
 
and
 egocentric
 transformations
 in
 children
 with
 developmental
 coordination
 
disorder.
 Child:
 Care,
 Health,
 and
 Development,
 32,
 633-­‐647.
Williams,
 J.,
 Thomas,
 P.R.,
 Maruff,
 P.,
 &
 Wilson,
 P.H.
 (2008).
 The
 link
 between
 motor
 
impairment
 level
 and
 motor
 imagery
 ability
 in
 children
 with
 developmental
 
coordination
 disorder.
 Human
 Movement
 Science,
 27,
 270-­‐285.
Williams,
 J.H.G.,
 Waiter,
 G.D.,
 Gilchrist,
 A.,
 Perrett,
 D.I.,
 Murray,
 A.D.,
 &
 Whiten,
 A.
 
(2006).
 Neural
 mechanisms
 of
 imitation
 and
 ‘mirror
 neuron’
 functioning
 in
 
autistic
 spectrum
 disorder.
 Neuropsychologia,
 44,
 610-­‐621.
Williams,
 J.H.G.,
 Whiten,
 A.,
 &
 Singh,
 T.
 (2004).
 A
 systematic
 review
 of
 action
 
imitation
 in
 autistic
 spectrum
 disorder.
 Journal
 of
 Autism
 and
 Developmental
 
Disorders,
 34,
 285-­‐299.
Wilmut,
 K.,
 Wann,
 J.P.,
 &
 Brown,
 J.H.
 (2006).
 Problems
 in
 the
 coupling
 of
 eye
 and
 
hand
 in
 the
 sequential
 movements
 of
 children
 with
 developmental
 
coordination
 disorder.
 Child:
 Care,
 Health
 and
 Development,
 32,
 665-­‐678.
Wilson,
 B.N.
 &
 Crawford,
 S.G.
 (2010).
 The
 Developmental
 Coordination
 Disorder
 
Questionnaire
 2007
 (DCDQ’07):
 Administration
 manual
 for
 the
 DCDQ’07
 with
 
psychometric
 properties.
 Calgary,
 AB:
 Decision
 Support
 Research
 Team.
 
 
Wilson,
 B.N.,
 Kaplan,
 B.J.,
 Crawford,
 S.G.,
 &
 Roberts,
 G.
 (2007).
 The
 Developmental
 
Coordination
 Disorder
 Questionnaire
 2007
 (DCDQ’07).
 Calgary,
 AB,
 Canada:
 
Alberta
 Children’s
 Hospital.
 
Wilson,
 P.H.
 (2005).
 Practitioner
 Review—Approaches
 to
 assessment
 and
 treatment
 
of
 children
 with
 DCD:
 an
 evaluative
 review.
 Journal
 of
 Child
 Psychology
 and
 
Psychiatry,
 46,
 806-­‐823.

  165
Wilson,
 P.H.
 &
 McKenzie,
 B.E.
 (1998).
 Information
 processing
 deficits
 associated
 
with
 developmental
 coordination
 disorder:
 A
 meta-­‐analysis
 of
 research
 
findings.
 Journal
 of
 Child
 Psychology
 &
 Psychiatry,
 39,
 829-­‐840.
Wilson,
 P.H.,
 Maruff,
 P.,
 Butson,
 M.,
 Williams,
 J.,
 Lum,
 J.,
 &
 Thomas,
 P.R.
 (2004).
 
Internal
 representation
 of
 movement
 in
 children
 with
 developmental
 
coordination
 disorder:
 a
 mental
 rotation
 task.
 Developmental
 Medicine
 &
 
Child
 Neurology,
 46,
 754-­‐759.
Wilson,
 P.H.,
 Maruff,
 P.,
 Ives,
 S.,
 &
 Currie,
 J.
 (2001).
 Abnormalities
 of
 motor
 and
 
praxis
 imagery
 in
 children
 with
 DCD.
 Human
 Movement
 Science,
 20,
 135-­‐
159.
 
Wilson,
 P.H.,
 Thomas,
 P.R.,
 &
 Maruff,
 P.
 (2002).
 Motor
 imagery
 training
 ameliorates
 
motor
 clumsiness
 in
 children.
 Journal
 of
 Child
 Neurology,
 17,
 491-­‐498.
 
Witelson,
 S.F.,
 Glezer,
 I.I.,
 &
 Kigar,
 D.L.
 (1995).
 Women
 have
 greater
 density
 of
 
neurons
 in
 posterior
 temporal
 cortex.
 Journal
 of
 Neuroscience,
 15,
 3418-­‐3428.
 
Wohlschlager,
 A.
 &
 Bekkering,
 H.
 (2002).
 Is
 human
 imitation
 based
 on
 a
 mirror-­‐
neuron
 system?
 Some
 behavioral
 evidence.
 Experimental
 Brain
 Research,
 
143,
 335-­‐341.
Wolosin,
 S.M.,
 Richardson,
 M.E.,
 Hennessey,
 J.G.,
 Denckla,
 M.B.,
 &
 Mostofsky,
 S.H.
 
(2009).
 Abnormal
 cerebral
 cortex
 structure
 in
 children
 with
 ADHD.
 Human
 
Brain
 Mapping,
 30,
 175-­‐184.
Worsley,
 K.J.
 (2001).
 Statistical
 analysis
 of
 activation
 images
 (Ch.14).
 In
 Functional
 
MRI:
 An
 Introduction
 to
 Methods,
 Eds.:
 P.
 Jezzard,
 P.M.
 Matthews
 and
 S.M.
 
Smith.
 
Xu,
 Y.,
 Jack,
 C.R.,
 O'Brien,
 P.C.,
 Kokmen,
 E.,
 Smith,
 G.E.,
 Ivnik,
 R.J.
 ...Petersen,
 R.C.
 
(2000).
 Usefulness
 of
 MRI
 measures
 of
 entorhinal
 cortex
 versus
 
hippocampus
 in
 AD.
 Neurology,
 54,
 1760-­‐1767.
 
Yeatman,
 J.D.,
 Dougherty,
 R.F.,
 Rykhlevskaia,
 E.,
 Sherbondy,
 A.J.,
 Deutsch,
 G.K.,
 
Wandell,
 B.A.,
 &
 Ben-­‐Shachar,
 M.
 (2011).
 Anatomical
 properties
 of
 the
 
arcuate
 fasciculus
 predict
 phonological
 and
 reading
 skills
 in
 children.
 Journal
 
of
 Cognitive
 Neuroscience,
 23,
 3304-­‐3317.
 
Yung,
 A.,
 Poon,
 G.,
 Qiu,
 D.-­‐G.,
 Chu,
 J.,
 Lam,
 B.,
 Leung,
 C….Khong,
 P.-­‐L.
 (2007).
 White
 
matter
 volume
 and
 anisotropy
 in
 preterm
 children:
 A
 pilot
 study
 of
 
neurocognitive
 correlates.
 Pediatric
 Research,
 61,
 732-­‐736.

  166
Zwicker,
 J.G.
 &
 Harris,
 S.R.
 (2009).
 A
 reflection
 on
 motor
 learning
 theory
 in
 pediatric
 
occupational
 therapy
 practice.
 Canadian
 Journal
 of
 Occupational
 Therapy,
 76,
 
29-­‐37.
 
Zwicker,
 J.G.,
 Missiuna,
 C.,
 &
 Boyd,
 L.A.
 (2009).
 Neural
 correlates
 of
 developmental
 
coordination
 disorder:
 A
 review
 of
 hypotheses.
 Journal
 of
 Child
 Neurology,
 
24,
 1273-­‐1281.
Zwicker,
 J.G.,
 Missiuna,
 C.,
 Harris,
 S.R.,
 &
 Boyd,
 L.A.
 (2010).
 Brain
 activation
 of
 
children
 with
 developmental
 coordination
 disorder
 is
 different
 than
 peers.
 
Pediatrics,
 126,
 e678-­‐e686.
 
Zwicker,
 J.G.,
 Missiuna,
 C.,
 Harris,
 S.R.,
 &
 Boyd,
 L.A.
 (2011).
 Brain
 activation
 
associated
 with
 motor
 skill
 practice
 in
 children
 with
 developmental
 
coordination
 disorder:
 An
 fMRI
 study.
 International
 Journal
 of
 Developmental
 
Neuroscience,
 29,
 145-­‐152.
 
Zwicker,
 J.G.,
 Missiuna,
 C.,
 Harris,
 S.R.,
 &
 Boyd,
 L.A.
 (2012).
 Developmental
 
coordination
 disorder:
 A
 pilot
 diffusion
 tensor
 imaging
 study.
 Pediatric
 
Neurology,
 46,
 162-­‐167.
 

 

 

  167
APPENDIX
 A:
 
Background
 on
 Methods
 Employed
 

 
Functional
 Magnetic
 Resonance
 Imaging
 (fMRI)
 
In
 order
 to
 examine
 brain
 activity
 during
 functional
 tasks
 of
 interest,
 
functional
 magnetic
 resonance
 imaging
 (fMRI)
 was
 used
 as
 an
 indirect
 measure
 of
 
brain
 activity
 to
 explore
 the
 research
 questions
 in
 the
 present
 work.
 
 fMRI
 is
 used
 to
 
create
 quantifiable
 images
 of
 physiological
 changes
 at
 spatially
 mapped
 locations
 in
 
the
 brain.
 
 Specifically,
 the
 proportion
 of
 oxygenated
 to
 deoxygenated
 hemoglobin
 is
 
measured
 at
 a
 set
 number
 of
 locations
 in
 the
 image
 space,
 and
 this
 contrast
 is
 
referred
 to
 as
 the
 blood-­‐oxygenation-­‐level
 dependent
 (BOLD)
 signal.
 
 BOLD
 signal
 is
 
dependent
 on
 the
 timing
 of
 hemodynamic
 events
 occurring
 as
 neural
 activity
 
requires
 energy
 consumption,
 but
 gives
 no
 direct
 measure
 of
 neural
 activity
 or
 
electrochemical
 changes
 occurring
 within
 neurons
 or
 interneuronal
 space
 (Huettel,
 
Song,
 &
 McCarthy,
 2009).
 
To
 derive
 magnetic
 resonance
 (MR)
 images,
 the
 MRI
 scanner
 depends
 on
 a
 
strong
 static
 magnetic
 field
 (a
 3-­‐Tesla
 magnet
 was
 used
 for
 data
 collection
 in
 the
 
present
 work).
 
 Within
 the
 static
 magnetic
 field,
 positively
 charged
 hydrogen
 nuclei
 
assume
 a
 parallel
 spin
 state,
 aligning
 with
 the
 magnetic
 field.
 
 Radiofrequency
 pulses
 
are
 applied
 at
 a
 given
 frequency
 for
 an
 extended
 period
 of
 time
 in
 order
 to
 invoke
 
spin
 excitation
 of
 the
 hydrogen
 nuclei,
 perturbing
 their
 spin
 systems
 into
 a
 net
 
magnetization
 away
 from
 equilibrium.
 
 The
 time
 interval
 between
 successive
 

  168
excitation
 pulses
 is
 known
 as
 repetition
 time
 (TR).
 
 As
 the
 spin
 of
 hydrogen
 nuclei
 
relax
 back
 to
 equilibrium
 (that
 is,
 in
 parallel
 alignment
 with
 the
 static
 magnetic
 
field),
 a
 detector
 coil
 measures
 the
 time
 to
 signal
 decay
 (until
 they
 return
 to
 
equilibrium)
 along
 the
 x-­‐,
 y-­‐,
 and
 z-­‐axes.
 
 The
 time
 interval
 between
 an
 excitation
 
pulse
 and
 data
 acquisition
 is
 known
 as
 echo
 time
 (TE).
 
 Acquired
 raw
 MR
 signal
 is
 
then
 converted
 into
 spatially
 informative
 images
 and
 the
 brain
 space
 is
 divided
 up
 
into
 small
 cubic
 regions
 called
 voxels
 (i.e.,
 the
 three-­‐dimensional
 equivalent
 of
 
pixels),
 or
 volume
 elements,
 for
 the
 purpose
 of
 quantifying
 signal
 at
 any
 given
 point
 
(Haacke,
 Brown,
 Thompson,
 &
 Venkatesan,
 1999).
 
Different
 MR
 contrast
 mechanisms
 allow
 for
 image
 construction
 that
 
emphasizes
 differences
 in
 the
 relaxation
 properties
 of
 atomic
 nuclei.
 
 T1-­‐weighted
 
contrasts
 are
 typically
 employed
 for
 anatomical
 imaging
 and
 can
 be
 improved
 with
 
the
 use
 of
 an
 inversion
 pulse,
 such
 as
 in
 a
 magnetization-­‐prepared
 rapid
 gradient
 
echo
 (MPRAGE)
 sequence,
 while
 T2-­‐weighted
 contrasts
 deemphasize
 cerebrospinal
 
fluid
 (CSF)
 and
 are
 commonly
 in
 clinical
 diagnosis
 protocols.
 
 In
 functional
 imaging,
 
a
 T2*-­‐weighted
 contrast—most
 commonly,
 an
 echo
 planar
 imaging
 (EPI)
 
sequence—is
 employed
 since
 this
 contrast’s
 long
 TR
 and
 medium
 TE
 values
 make
 it
 
most
 sensitive
 to
 the
 amount
 of
 deoxygenated
 hemoglobin
 present
 (Haacke
 et
 al.,
 
1999;
 Twieg,
 1983).
 
Raw
 MR
 data
 is
 noisy
 and
 must
 undergo
 a
 series
 of
 preprocessing
 steps
 
before
 statistical
 inference
 can
 be
 made.
 
 Prior
 to
 modeling
 functional
 data,
 raw
 data
 
(T2*-­‐weighted)
 must
 be
 slice-­‐timing
 corrected
 to
 adjust
 for
 delays
 caused
 by
 

  169
differences
 in
 acquisition
 time
 between
 slices
 during
 sequential
 image
 acquisition.
 
 
In
 addition,
 this
 step
 reassembles
 images
 to
 account
 for
 the
 interleaved
 slice
 
acquisition
 that
 some
 scanners
 utilize.
 
 The
 functional
 images
 then
 need
 to
 be
 
realigned
 to
 the
 first
 scan
 volume
 in
 order
 to
 correct
 for
 between-­‐scan
 head
 motion
 
along
 six
 movement
 parameters
 (x-­‐,
 y-­‐,
 and
 z-­‐translation
 and
 roll,
 pitch,
 and
 yaw
 
rotation).
 
 A
 mean
 functional
 image
 is
 produced
 from
 the
 realignment
 process
 and
 is
 
used
 to
 co-­‐register
 functional
 images
 with
 the
 anatomical
 image
 (T1-­‐weighted
 
MPRAGE
 contrast)
 and
 segmented
 into
 tissue
 classes
 (white
 matter,
 gray
 matter,
 
CSF)
 for
 normalization.
 
 All
 images
 are
 then
 normalized
 to
 a
 standard
 template
 to
 
allow
 inter-­‐individual
 comparison.
 
 Functional
 images
 are
 then
 spatially
 smoothed
 
using
 a
 full-­‐width
 at
 half-­‐max
 (FWHM)
 Gaussian
 kernel,
 typically
 of
 5-­‐8mm
 in
 order
 
to
 increase
 signal-­‐to-­‐noise
 ratio
 in
 the
 data.
 
 It
 is
 important
 to
 note
 that
 a
 large
 
smoothing
 kernel
 may
 wash
 out
 the
 signal
 if
 effect
 sizes
 in
 the
 data
 are
 small.
 
 After
 
smoothing,
 each
 voxel
 can
 no
 longer
 be
 assumed
 to
 be
 independent
 and
 statistical
 
correction
 for
 multiple
 comparisons
 will
 need
 to
 be
 performed
 later.
 
 
 
After
 preprocessing,
 functional
 MR
 data
 is
 in
 a
 form
 that
 can
 used
 as
 the
 
dependent
 variable
 in
 the
 general
 linear
 model
 for
 hypothesis
 testing
 with
 a
 data
 
processing
 and
 statistical
 package
 such
 as
 FMRIB’s
 Software
 Library
 (FSL)
 for
 
neuroimaging
 data
 (www.fmrib.ox.ac.uk/fsl).
 
 For
 this,
 a
 design
 matrix
 in
 which
 
each
 condition
 of
 interest
 is
 assigned
 to
 the
 time
 point
 at
 which
 it
 occurred
 is
 
constructed
 along
 with
 nuisance
 regressors
 which
 help
 account
 for
 non-­‐
experimental
 sources
 of
 variability
 (e.g.,
 head
 motion)
 also
 included
 in
 the
 model.
 
 

  170
Contrast
 weights
 accounting
 for
 time-­‐dependent
 conditions
 are
 then
 multiplied
 by
 
the
 parameter
 weights
 (i.e.,
 relative
 signal
 within
 a
 given
 voxel)
 and
 statistical
 tests
 
to
 evaluate
 for
 significant
 effects
 are
 conducted
 using
 fixed
 effects
 modeling
 within
 
in
 each
 run.
 
 Results
 from
 multiple
 scanning
 runs
 within
 each
 participant
 and
 
between
 participants
 are
 combined
 using
 mixed
 effects
 models.
 
 
 

 
Diffusion
 Tensor
 Imaging
 (DTI)
 
Diffusion
 tensor
 imaging
 (DTI)
 is
 a
 neuroimaging
 method
 which
 is
 
particularly
 useful
 in
 imaging
 the
 structure
 of
 white
 matter.
 
 This
 type
 of
 imaging
 
relies
 on
 the
 diffusion
 of
 water
 molecules
 within
 and
 across
 cell
 membranes
 and
 
extracellular
 space.
 
 This
 movement
 of
 water
 molecules
 in
 brain
 tissue
 varies
 as
 a
 
function
 of
 tissue
 type
 and
 limitations
 by
 obstacles
 such
 as
 myelin
 sheath,
 
axolemma,
 and
 neurofilaments
 (Mukherjee
 &
 McKinstry,
 2006).
 
 The
 directionally
 
dependent
 property
 of
 molecules
 is
 called
 anisotropy
 (Huettel
 et
 al.,
 2009).
 
 Water
 
molecules
 typically
 diffuse
 more
 quickly
 along
 the
 longitudinal
 direction
 of
 white
 
matter
 fibers,
 rather
 than
 across
 membranes,
 and
 this
 dispersion
 can
 be
 quantified
 
using
 specific
 MR
 sequences
 sensitive
 to
 different
 gradient
 directions.
 
 Thus,
 it
 is
 
assumed
 that
 the
 direction
 of
 the
 fastest
 diffusion
 indicates
 the
 overall
 orientation
 
of
 white
 matter
 fibers
 (Le
 Bihan
 et
 al.,
 1999).
 
 However,
 there
 is
 much
 debate
 in
 the
 
literature
 as
 to
 what,
 exactly,
 diffusion-­‐weighted
 imaging
 is
 measuring
 due
 to
 the
 
fact
 that
 multiple
 microanatomical
 structures
 exist
 within
 a
 single
 voxel
 and
 DTI
 

  171
only
 accounts
 for
 the
 average
 signal
 derived
 from
 each
 voxel
 (Jones
 et
 al.,
 2012).
 
 
Thus,
 interpretations
 of
 DTI
 data
 should
 be
 approached
 with
 caution.
 
Diffusion
 can
 be
 described,
 quantified,
 and
 analyzed
 using
 a
 diffusion
 tensor,
 
accounting
 for
 each
 of
 the
 three
 principle
 directions
 (along
 the
 x-­‐,
 y-­‐,
 and
 z-­‐axes)
 in
 
three-­‐dimensional
 space
 (Basser,
 Mattiello,
 Turner,
 &
 Le
 Bihan,
 1993;
 Le
 Bihan
 et
 
al.,
 1999).
 
 The
 mean
 of
 these
 three
 eigenvalues
 is
 called
 the
 mean
 diffusivity
 (MD)
 
and
 represents
 one
 metric
 used
 in
 analyzing
 DTI
 data
 (Mukherjee
 &
 McKinstry,
 
2006).
 
 The
 eigenvalue
 of
 principle
 direction
 of
 the
 diffusion
 tensor
 is
 known
 as
 
axial
 diffusivity
 (AD),
 while
 the
 mean
 of
 the
 remaining
 two
 eigenvalues
 is
 known
 as
 
radial
 diffusivity
 (RD).
 
 These
 are
 interpreted
 as
 representing
 the
 primary
 within-­‐
 
and
 across-­‐membrane
 diffusion
 directions.
 
 A
 scalar
 quantity,
 known
 as
 fractional
 
anisotropy
 (FA),
 can
 be
 computed
 for
 each
 voxel
 to
 express
 the
 tendency
 for
 water
 
to
 diffuse
 in
 a
 given
 direction,
 and
 vector
 representations
 of
 this
 value
 at
 every
 voxel
 
are
 commonly
 used
 to
 construct
 maps
 of
 white
 matter
 fiber
 bundles
 (Huettel
 et
 al.,
 
2009).
 
 
 
Tractography
 is
 one
 application
 of
 DTI
 and
 is
 used
 to
 track
 the
 likely
 path
 of
 
axonal
 fibers
 as
 they
 travel
 between
 cortical
 brain
 regions
 (Huettel
 et
 al.,
 2009).
 
 
Tractography
 can
 be
 deterministic
 or
 probabilistic.
 
 Deterministic
 tractography
 
cannot
 account
 for
 uncertainty
 or
 distributed
 connectivity,
 while
 probabilistic
 
tractography
 is
 capable
 of
 estimating
 the
 most
 likely
 fiber
 orientation
 and
 the
 
likelihood
 distribution
 of
 each
 other
 orientation
 along
 the
 fiber,
 typically
 using
 
thousands
 of
 samples
 to
 make
 this
 estimation
 (Human
 Connectome
 Project,
 2013;
 

  172
Jones
 et
 al.,
 2012).
 
 Thus,
 probabilistic
 tractography
 provides
 a
 more
 accurate
 
estimate
 of
 the
 likely
 fiber
 path
 between
 cortical
 regions
 or
 passing
 through
 any
 
given
 brain
 area.
 

 
Cortical
 Thickness
 Measurement
 

  Measurement
 of
 cortical
 thickness
 can
 be
 estimated
 in
 vivo
 from
 high-­‐
resolution
 T1-­‐weighted
 anatomical
 scans
 (Dale
 &
 Fischl,
 2000).
 
 This
 is
 done
 through
 
smoothed
 three-­‐dimensional
 cortical
 surface
 reconstruction
 using
 a
 polygonal
 
tessellation
 of
 the
 brain
 volume
 (Dale
 et
 al.,
 1999;
 Fischl
 et
 al.,
 1999).
 
 This
 way,
 an
 
accurate
 measure
 of
 the
 distance
 between
 the
 gray-­‐white
 matter
 boundary
 and
 the
 
cortical
 surface
 can
 be
 acquired
 even
 if
 the
 cortical
 surface
 does
 not
 lie
 
perpendicular
 to
 any
 of
 the
 cardinal
 axes.
 

 

 

  173
APPENDIX
 B:
 
Recruitment
 Information
 

 
Institutional
 Review
 

  The
 procedures
 outlined
 in
 this
 dissertation
 were
 approved
 by
 the
 
Institutional
 Review
 Board
 (IRB)
 at
 the
 University
 of
 Southern
 California.
 
 All
 
procedures
 related
 to
 participant
 recruitment
 and
 participation,
 data
 analysis,
 and
 
reporting
 were
 conducted
 in
 accordance
 with
 IRB
 policies
 and
 ethical
 standards
 
pertaining
 to
 human
 participants.
 
 

 
Participants
 and
 Recruitment
 

  Participants
 were
 recruited
 in
 two
 groups
 for
 the
 present
 research:
 
individuals
 with
 probable
 developmental
 dyspraxia
 (DD)
 and
 typically
 developing
 
(TD)
 individuals.
 
 For
 the
 DD
 group,
 participants
 did
 not
 need
 to
 have
 a
 prior
 formal
 
diagnosis
 or
 have
 been
 identified
 as
 having
 DD.
 
 Instead,
 participants
 in
 the
 DD
 
group
 were
 initially
 recruited
 based
 on
 self-­‐identification
 (or
 because
 they
 believe
 
others
 have
 identified
 them)
 as
 being
 “clumsy,”
 having
 poor
 coordination
 or
 
difficulty
 learning
 new
 motor
 skills,
 or
 having
 persistent
 difficulty
 with
 motor
 tasks
 
and
 activities
 of
 daily
 living.
 
 Individuals
 who
 had
 been
 diagnosed
 with
 DCD
 or
 told
 
they
 had
 DD
 as
 children
 or
 adults
 were
 included
 in
 this
 group
 as
 well.
 
 TD
 
individuals
 from
 the
 community
 were
 also
 recruited
 to
 serve
 as
 control
 group
 
participants.
 

  174

  In
 order
 to
 be
 eligible
 for
 the
 study,
 all
 participants
 had
 to
 (a)
 be
 18-­‐28
 years
 
old;
 (b)
 have
 normal
 or
 corrected-­‐to-­‐normal
 vision;
 (c)
 be
 right-­‐handed
 as
 
determined
 by
 the
 Edinburgh
 Handedness
 Inventory
 (Oldfield,
 1971),
 (d)
 be
 not
 
taking
 any
 prescription
 medications
 (with
 the
 exception
 of
 oral
 contraceptives),
 (e)
 
be
 safe
 to
 undergo
 MRI
 (e.g.,
 no
 ferrous
 magnetic
 implants,
 no
 claustrophobia,
 not
 
pregnant,
 etc.),
 and
 (f)
 be
 free
 of
 other
 neurological
 or
 psychiatric
 disease,
 including
 
diagnosed
 ASD.
 
 To
 be
 included
 in
 the
 DD
 group,
 participants
 who
 initially
 self-­‐
identified
 as
 having
 motor
 impairments
 during
 recruitment
 screening
 had
 to
 
additionally
 indicate
 via
 survey
 that
 they
 had
 significant
 challenges
 with
 activities
 of
 
daily
 living
 and/or
 motor
 tasks
 (Adult
 DCD/Dyspraxia
 Checklist,
 ADC,
 Kirby
 et
 al.,
 
2010;
 age-­‐adapted
 DCD
 Questionnaire
 ’07
 edition,
 DCD-­‐Q
 ’07,
 Wilson
 et
 al.,
 2007).
 
 
In
 addition,
 participants
 recruited
 for
 the
 DD
 group
 had
 to
 score
 28
 or
 below
 on
 the
 
SIPT
 Postural
 Praxis
 test
 (Ayres,
 1989/2004)
 and
 score
 at
 or
 below
 the
 15
th

 
percentile
 for
 their
 age
 and
 gender
 on
 the
 BOT-­‐2
 Short
 Form
 (Bruininks
 &
 
Bruininks,
 2005).
 
 Participants
 in
 the
 TD
 group
 were
 age-­‐
 and
 gender-­‐matched
 to
 
the
 DD
 group
 and
 had
 score
 above
 28
 on
 the
 SIPT
 Postural
 Praxis
 test
 and
 above
 the
 
15
th

 percentile
 on
 the
 BOT-­‐2,
 as
 well
 as
 indicate
 no
 significant
 motor
 impairment.
 
 
 

  Recruitment
 was
 conducted
 via
 word
 of
 mouth,
 flyers,
 and
 email
 to
 a
 listserv
 
compiled
 by
 the
 Aziz-­‐Zadeh
 laboratory
 of
 individuals
 interested
 in
 participating
 in
 
fMRI
 research
 studies.
 
 Recruitment
 sites
 include
 numerous
 locations
 on
 campus
 
and
 in
 the
 surrounding
 community.
 
 In
 addition,
 some
 participants
 were
 recruited
 
via
 the
 USC
 Department
 of
 Psychology
 Human
 Participant
 Pool
 and
 in
 classrooms
 

  175
(as
 permitted)
 on
 the
 USC
 campus.
 
 Thirty
 participants
 (15
 in
 each
 group)
 were
 
recruited
 and
 scanned
 for
 the
 study.
 
 Two
 participants
 (1
 from
 each
 group)
 were
 
excluded
 from
 the
 analysis
 due
 to
 head
 movement
 in
 excess
 of
 3
 mm
 translational
 or
 
rotational
 movement,
 rendering
 their
 data
 unusable.
 
 
 

 

  176
APPENDIX
 C:
 
Instruments
 

 

  In
 order
 to
 identify
 individuals
 with
 DD
 and
 to
 investigate
 correlations
 
between
 individual
 differences
 in
 motor
 and
 imitation
 skill
 and
 neural
 structure
 and
 
function,
 questionnaires
 and
 behavioral
 skill
 measures
 were
 administered
 to
 
participants
 outside
 the
 scanner.
 
 Investigator-­‐administered
 measures
 were
 
collected
 in
 a
 quiet
 experiment
 room.
 
 Participants
 completed
 self-­‐report
 measures
 
with
 the
 experimenter
 present.
 
 Behavioral
 measures
 are
 described
 below
 (in
 
alphabetical
 order)
 and
 all
 instruments
 are
 summarized
 in
 Table
 C.1.
 
 
 

 
Adult
 Developmental
 Co-­ordination
 Disorders/Dyspraxia
 Checklist
 (ADC)
 
The
 ADC
 is
 a
 self-­‐report
 questionnaire
 designed
 to
 distinguish
 adults
 with
 
DCD
 or
 dyspraxia
 from
 typically
 developing
 adults
 (Kirby
 et
 al,
 2010).
 
 The
 ADC
 uses
 
a
 4-­‐point
 Likert
 scale
 to
 assess
 perceived
 motor
 difficulties
 along
 3
 dimensions:
 (1)
 
difficulties
 experienced
 during
 childhood;
 (2)
 the
 individual’s
 current
 perception
 of
 
their
 performance
 in
 activities
 requiring
 good
 motor
 coordination;
 and
 (3)
 current
 
perception
 about
 performance
 as
 reflected
 upon
 by
 others.
 
 The
 ADC
 is
 not
 norm-­‐
referenced.
 
 However,
 with
 a
 modest
 sample
 size
 (N
 =
 107),
 standardization
 analysis
 
has
 shown
 it
 to
 demonstrate
 good
 content
 and
 face
 validity,
 good
 internal
 reliability
 
of
 each
 subtest,
 good
 construct
 validity
 between
 subtests,
 and
 the
 ability
 to
 
discriminate
 between
 groups
 of
 adults
 with
 DD
 or
 DCD
 and
 typical
 development
 

  177
(Kirby
 et
 al.,
 2010).
 
 In
 addition,
 a
 moderate
 significant
 correlation
 was
 found
 
between
 the
 ADC
 and
 a
 measure
 of
 handwriting
 difficulty
 (Kirby
 et
 al.,
 2010),
 a
 
common
 correlate
 of
 DD/DCD
 in
 children
 (Barnett,
 2006).
 
 Although
 the
 ADC
 has
 
not
 been
 standardized
 for
 use
 in
 the
 United
 States,
 Kirby
 and
 colleagues
 note
 that
 
the
 measure
 remained
 sensitive
 and
 accurately
 differentiated
 groups
 in
 both
 
locations
 in
 which
 it
 was
 tested—Wales,
 United
 Kingdom
 and
 Israel—despite
 
potential
 cultural
 differences
 between
 the
 two.
 
 
 

 
Behavior
 Rating
 Inventory
 of
 Executive
 Function,
 Adult
 Version
 (BRIEF-­A)—
Plan/Organize
 scale
 
The
 BRIEF-­‐A
 is
 a
 standardized
 measure
 for
 adults
 18-­‐90
 years
 old
 that
 
assesses
 self-­‐reported
 executive
 functioning.
 
 Both
 self-­‐report
 and
 informant-­‐report
 
versions
 of
 this
 measure
 exist.
 
 In
 the
 present
 investigation,
 only
 the
 self-­‐report
 
Plan/Organize
 scale
 (10
 items)
 from
 this
 measure
 was
 used
 in
 order
 to
 minimize
 
responder
 burden
 and
 because
 executive
 functioning
 difficulties,
 particularly
 in
 the
 
planning
 and
 organization
 domains,
 are
 frequently
 reported
 as
 co-­‐occurring
 with
 
DD/DCD
 (Alizadeh
 &
 Zahedipour,
 2005;
 Livesey
 et
 al.,
 2006).
 
 The
 scale
 was
 
administered
 as
 a
 descriptor
 of
 the
 study
 sample.
 
 The
 Plan/Organize
 scale
 is
 a
 
measure
 of
 the
 individual’s
 ability
 to
 “manage
 current
 and
 future-­‐oriented
 task
 
demands
 within
 the
 situational
 context”
 (Roth,
 Isquith,
 &
 Gioia,
 2005,
 p.
 22).
 
 
Specifically,
 this
 assessment
 quantifies
 the
 ability
 to
 anticipate
 future
 events
 and
 
organize
 the
 actions
 necessary
 to
 carry
 out
 a
 plan.
 
 This
 may
 require
 the
 ability
 to
 

  178
sequence
 a
 string
 of
 actions
 and
 prepare
 for
 action,
 such
 as
 by
 gathering
 the
 
necessary
 information,
 tools
 and
 materials
 in
 order
 to
 complete
 a
 task
 in
 a
 timely
 
manner.
 
 The
 Plan/Organize
 scale
 captures
 adults’
 perception
 of
 their
 ability
 to
 do
 
these
 things
 (Roth
 et
 al.,
 2005).
 
 
 
Item
 content
 for
 the
 specific
 domain
 scales
 of
 the
 BRIEF-­‐A
 was
 developed
 
based
 on
 theoretical,
 clinical,
 and
 research
 descriptions
 of
 the
 various
 aspects
 of
 
executive
 functioning
 and
 confirmed
 with
 statistical
 factor
 analysis.
 
 Following
 this
 
procedure,
 the
 Plan/Organize
 scale
 has
 demonstrated
 acceptably
 high
 internal
 
consistency
 in
 both
 a
 normative
 sample
 (α=.85)
 and
 a
 mixed
 clinical
 and
 healthy
 
adult
 sample
 (α=.91)
 and
 acceptable
 test-­‐retest
 reliability
 in
 a
 normative
 sample
 
(r=.82)
 on
 the
 self-­‐report
 form.
 
 In
 addition,
 the
 Plan/Organize
 scale
 has
 exhibited
 
good
 convergent
 validity
 when
 compared
 to
 similar
 measures
 of
 executive
 function
 
and
 less
 correlation
 with
 rating
 scales
 of
 dissimilar
 characteristics,
 adequately
 
demonstrating
 good
 discriminant
 validity
 (Roth
 et
 al.,
 2005).
 
 Additional
 evidence
 of
 
validity
 of
 the
 BRIEF-­‐A,
 and
 specifically
 the
 Plan/Organize
 scale,
 is
 based
 on
 its
 use
 
for
 identifying
 specific
 diagnostic
 groups
 with
 known
 difficulties
 with
 executive
 
functioning
 and
 planning
 and
 organization.
 
 Statistically
 significant
 differences
 were
 
obtained
 on
 the
 Plan/Organize
 scale
 between
 adults
 with
 ADHD
 (both
 medicated
 
and
 non-­‐medicated),
 mild
 cognitive
 impairment,
 and
 traumatic
 brain
 injury
 when
 
each
 group
 was
 compared
 a
 healthy
 control
 group,
 indicating
 that
 the
 scale
 is
 
sensitive
 enough
 to
 identify
 impairments
 indicative
 of
 clinical
 diagnosis
 (Roth
 et
 al.,
 
2005).
 

  179
Bruininks-­Oseretsky
 Test
 of
 Motor
 Proficiency,
 2nd
 Edition
 (BOT-­2)—
 
Short
 Form
 
The
 BOT-­‐2
 has
 been
 standardized
 in
 individuals
 age
 4
 years
 through
 21
 years
 
11
 months
 as
 a
 measure
 of
 a
 broad
 array
 of
 motor
 skills
 (Bruininks
 &
 Bruininks,
 
2005).
 
 For
 this
 body
 of
 work,
 participants
 completed
 the
 Short
 Form,
 which
 
consists
 of
 14
 items
 representative
 of
 the
 4
 factors
 included
 in
 the
 full
 BOT-­‐2
 (fine
 
manual
 control,
 manual
 coordination,
 body
 coordination,
 and
 strength
 and
 agility).
 
 
Internal
 consistency
 reliability
 coefficients
 on
 the
 Short
 Form
 for
 the
 17-­‐21
 age
 
group
 are
 0.85-­‐0.87,
 indicating
 that
 the
 Short
 Form
 is
 highly
 consistent
 with
 the
 full
 
assessment
 subtests.
 
 In
 addition,
 test-­‐retest
 reliability
 (r
 =
 0.89)
 and
 interrater
 
reliability
 (r
 =
 0.97)
 are
 both
 high
 on
 the
 Short
 Form
 (Bruininks
 &
 Bruininks,
 2005).
 
 
 
The
 BOT-­‐2
 was
 revised
 from
 its
 predecessor,
 the
 Bruininks-­‐Oseretsky
 Tests
 
of
 Motor
 Proficiency
 (BOTMP),
 for
 test
 content
 validity,
 which
 included
 the
 
elimination
 of
 less
 effective
 items
 and
 addition
 of
 new
 items
 to
 more
 closely
 
represent
 distinct
 aspects
 of
 motor
 control
 that
 may
 underlie
 daily
 motor
 
performance
 skills.
 
 Thus,
 content
 validity
 has
 been
 found
 to
 be
 acceptable.
 
 When
 
tested
 in
 a
 sample
 of
 individuals
 with
 DCD
 (n
 =
 50;
 aged
 4-­‐15;
 40
 males,
 10
 females),
 
a
 statistically
 significant
 difference
 compared
 to
 a
 reference
 group
 was
 obtained
 for
 
all
 subtests
 and
 composites
 of
 the
 full
 assessment
 as
 well
 as
 the
 Short
 Form.
 
 
Individuals
 with
 DCD
 scored
 about
 1
 ½
 standard
 deviations
 below
 the
 reference
 
group
 mean
 on
 the
 Short
 Form
 (Bruininks
 &
 Bruininks,
 2005).
 

  180
Although
 normalized
 reference
 scores
 on
 the
 BOT-­‐2
 are
 available
 only
 
through
 age
 21,
 motor
 performance
 is
 thought
 to
 be
 fairly
 stable
 in
 the
 age
 range
 
included
 in
 the
 present
 work
 (Gabbard,
 2011).
 
 In
 addition,
 median
 scores
 of
 the
 8
 
BOT-­‐2
 full
 assessment
 subtests
 indicate
 a
 plateau-­‐like
 pattern
 between
 the
 ages
 of
 4
 
and
 8,
 with
 the
 exception
 of
 the
 Strength
 subtest
 and
 Running
 Speed
 and
 Agility
 
subtest
 (Strength
 and
 Agility
 composite
 factor)
 which
 plateau
 between
 around
 ages
 
15
 to
 16.
 
 
 

 
Conners’
 Adult
 ADHD
 Rating
 Scales
 (CAARS)
 
The
 CAARS
 Short
 Form
 is
 used
 to
 assess
 ADHD
 symptoms
 in
 adults
 through
 a
 
26-­‐item
 self-­‐report
 format.
 
 Normative
 data
 is
 available
 for
 males
 and
 females
 18
 
years
 old
 and
 older
 (Conners,
 Erhardt,
 &
 Sparrow,
 1999a).
 
 The
 Short
 Form
 of
 the
 
assessment
 includes
 a
 four-­‐factor
 structure
 (Inattention/Memory
 Problems,
 
Hyperactivity/Restlessness,
 Impulsivity/Emotional
 Lability,
 and
 Problems
 with
 Self-­‐
Concept)
 and
 an
 overlapping
 ADHD
 Index.
 
 Because
 ADHD
 is
 frequently
 a
 co-­‐morbid
 
diagnosis
 with
 DD/DCD
 (Dewey
 et
 al.,
 2007;
 Gillberg
 et
 al.,
 2004;
 Martin,
 Piek,
 &
 
Hay,
 2006;
 Watemberg
 et
 al.,
 2007),
 data
 derived
 from
 this
 scale
 were
 used
 to
 
provide
 further
 description
 of
 the
 study
 sample.
 
 
Confirmatory
 factor
 analysis
 has
 verified
 that
 the
 scale
 structure
 of
 the
 
CAARS
 Short
 Form
 adequately
 discriminates
 between
 groups,
 or
 sub-­‐types,
 of
 ADHD
 
symptoms
 while
 scales
 maintain
 convergent
 validity
 in
 measuring
 related
 
constructs
 (Conners
 et
 al.,
 1999b;
 Erhardt
 et
 al.,
 1999).
 
 In
 addition,
 the
 ADHD
 Index
 

  181
has
 been
 found
 to
 have
 high
 sensitivity
 and
 specificity
 (with
 an
 overall
 correct
 
classification
 rate
 of
 73%)
 when
 administered
 to
 adults
 with
 ADHD
 (n
 =
 96)
 and
 
control
 participants
 (n
 =
 96)
 (Conners
 et
 al.,
 1999b;
 Erhardt
 et
 al.,
 1999).
 
 Construct
 
validity
 has
 been
 confirmed
 by
 testing
 the
 relationship
 between
 CAARS
 and
 
retrospective
 childhood
 self-­‐report
 of
 ADHD
 symptoms
 as
 well
 as
 present
 observer-­‐
report
 ratings
 (Conners
 et
 al.,
 1999b;
 Erhardt
 et
 al.,
 1999).
 
 Internal
 consistency
 and
 
test-­‐retest
 reliability
 are
 highly
 satisfactory
 across
 age
 and
 gender
 normative
 
groups
 on
 the
 Short
 Form
 (Conners
 et
 al.,
 1999b;
 Erhardt
 et
 al.,
 1999).
 

 
Developmental
 Coordination
 Disorder
 Questionnaire
 2007
 Edition
 
(Adapted)—DCD-­Q
 ’07
 
The
 DCD-­‐Q
 ’07
 was
 re-­‐worded
 into
 first-­‐person
 format
 and
 modified
 so
 as
 to
 
be
 age-­‐appropriate
 for
 the
 participant
 pool.
 
 Although
 the
 DCD-­‐Q
 ’07
 has
 
demonstrated
 acceptable
 validity
 and
 reliability
 in
 children
 ages
 5-­‐15
 (Wilson
 &
 
Crawford,
 2010),
 no
 assumptions
 can
 be
 made
 regarding
 the
 psychometric
 
properties
 of
 the
 version
 modified
 for
 adults
 and
 no
 normative
 reference
 sample
 has
 
been
 collected.
 
 Therefore,
 this
 questionnaire
 was
 used
 screening
 tool
 together
 with
 
the
 ADC.
 
 
 

 
Interpersonal
 Reactivity
 Index
 (IRI)
 
The
 Interpersonal
 Reactivity
 Index
 (IRI)
 is
 a
 28-­‐item
 self-­‐report
 
questionnaire
 for
 assessing
 empathy
 along
 four
 domains:
 Perspective
 Taking,
 

  182
Fantasy,
 Empathic
 Concern,
 and
 Personal
 Distress
 (Davis,
 1983).
 
 This
 assessment
 
has
 demonstrated
 adequate
 internal
 and
 test-­‐retest
 reliability
 and
 has
 been
 found
 to
 
have
 adequate
 convergent
 validity
 with
 other
 similar
 measures
 of
 emotional
 and
 
cognitive
 empathy.
 
 In
 addition,
 previous
 studies
 have
 shown
 a
 correlation
 between
 
empathy
 as
 measured
 with
 the
 IRI
 with
 activity
 in
 common
 mirror
 neuron
 system
 
regions
 including
 the
 IFG,
 IPL,
 PMC,
 and
 supplementary
 motor
 areas
 (Aziz-­‐Zadeh
 et
 
al.,
 2010;
 Gazzola
 et
 al.,
 2006).
 
 This
 measure
 was
 administered
 to
 participants
 as
 a
 
descriptor
 of
 the
 study
 sample.
 
 
 

 
Ritvo
 Autism-­Asperger
 Diagnostic
 Scale—Revised
 (RAADS-­R)
 

  The
 RAADS-­‐R
 is
 an
 80-­‐item
 standardized
 self-­‐report
 scale
 that
 is
 intended
 to
 
be
 used
 as
 a
 diagnostic
 screening
 tool
 for
 ASD
 in
 adults
 (Ritvo
 et
 al.,
 2011).
 
 The
 
items
 on
 the
 RAADS-­‐R
 are
 categorized
 into
 four
 subscales:
 social
 relatedness,
 
circumscribed
 interests,
 language,
 and
 sensory
 motor,
 with
 high
 internal
 consistency
 
among
 them.
 
 This
 measure
 has
 demonstrated
 high
 specificity
 (100%),
 high
 
sensitivity
 (97%),
 and
 high
 test-­‐retest
 reliability
 as
 an
 adjunct
 clinical
 tool
 in
 
diagnosing
 adults
 (age
 18
 and
 older)
 with
 suspected
 ASD.
 
 Norm
 referencing
 was
 
conducted
 in
 a
 university
 population
 of
 779
 young
 adults
 with
 and
 without
 ASD
 
diagnosis
 with
 average
 IQ
 and
 above.
 
 The
 norm-­‐referenced
 ASD
 sample
 used
 for
 
standardization
 was
 described
 as
 “a
 population
 with
 mild
 or
 subclinical
 ASD”
 (p.
 
1081).
 
 Thus,
 this
 measure
 has
 been
 evaluated
 in
 a
 sample
 similar
 in
 age,
 

  183
demographics,
 and
 likely
 IQ
 to
 the
 sample
 included
 in
 the
 body
 of
 research
 in
 this
 
dissertation.
 

 
Sensory
 Integration
 &
 Praxis
 Tests
 (SIPT)—Postural
 Praxis
 Test
 
The
 Postural
 Praxis
 test
 of
 the
 SIPT
 is
 a
 measure
 of
 whole
 body
 posture
 and
 
gesture
 imitation
 standardized
 for
 children
 ages
 4
 years
 to
 8
 years
 11
 months.
 
 The
 
SIPT
 has
 demonstrated
 highly
 accurate
 discriminate
 validity;
 however,
 concurrent
 
validity
 cannot
 be
 established
 due
 to
 the
 lack
 of
 other
 standardized
 measures
 of
 the
 
same
 constructs
 in
 the
 population
 the
 SIPT
 covers
 (Ayres
 1989/2004).
 
 Because
 
normative
 data
 on
 this
 assessment
 is
 only
 available
 in
 children,
 data
 was
 gathered
 
from
 undergraduate
 students
 on
 the
 Postural
 Praxis
 test
 with
 the
 inclusion
 of
 two
 
additional
 items.
 
 The
 results
 of
 this
 piloting
 were
 used
 to
 determine
 a
 cutoff
 score
 
at
 two
 standard
 deviations
 below
 the
 mean.
 
 Pilot
 data
 is
 described
 in
 Appendix
 D.
 

  184
Table
 C.1.
 
 Instruments
 

 
Measure
  Description
  Purpose
 

   
   
 
Adult
 Developmental
 Coordination
 
Disorder/Dyspraxia
 Checklist
 
(ADC)
 
Published
 self-­‐report
 measure
 of
 
DCD/dyspraxia.
 
Inclusion
 criterion
 for
 DD
 group
 
(score
 of
 ≥
 58,
 indicating
 probable
 
DCD/DD).
 

   
   
 
Behavior
 Rating
 Inventory
 of
 
Executive
 Function,
 Adult
 Version
 
(BRIEF-­‐A)
 -­‐
 Plan/Organize
 scale
 
Self-­‐report
 measure
 of
 planning
 and
 
organization
 ability,
 elements
 of
 
executive
 functioning
 which
 possibly
 
correlate
 with
 DCD/dyspraxia.
 
Descriptive
 measure
 of
 group
 
composition.
 

   
   
 
Bruininks-­‐Oseretsky
 Test
 of
 Motor
 
Proficiency,
 2nd
 Ed.
 (BOT-­‐2)
 -­‐
 
Short
 Form
 
14-­‐item
 standardized
 measure
 of
 
motor
 coordination;
 designed
 for
 
children
 and
 young
 adults
 up
 to
 age
 
21.
 
Inclusion
 criterion
 for
 DD
 group
 
(≤
 15%ile).
 

   
   
 
Conners'
 Adult
 ADHD
 Rating
 Scales
 
(CAARS)
 
Norm-­‐referenced
 assessment
 of
 
ADHD
 symptomatology
 and
 4
 
contributing
 constructs:
 
Inattention/Memory
 Problems,
 
Hyperactivity/Restlessness,
 
Impulsivity/Emotional
 Lability,
 and
 
Problems
 with
 Self-­‐Concept.
 
Descriptive
 measure
 of
 group
 
composition.
 

   
   
 
Developmental
 Coordination
 
Disorder
 Questionnaire
 (DCD-­‐
Q'07)
 –
 adapted
 
DCD-­‐Q
 '07
 adapted
 to
 be
 age-­‐
appropriate.
 
Inclusion
 screening
 for
 DD
 group.
 

   
   
 
Edinburgh
 Handedness
 Inventory
  Screening
 questionnaire
 which
 
provides
 ratio-­‐based
 rank
 of
 
handedness.
 
Inclusion
 criterion
 for
 all
 
participants.
 

   
   
 
Interpersonal
 Reactivity
 Index
 
(IRI)
 
Empathy
 questionnaire;
 measures
 
empathy
 along
 4
 domains:
 empathic
 
concern,
 perspective
 taking,
 fantasy,
 
personal
 distress.
 
Descriptive
 measure
 of
 group
 
composition.
 

   
   
 
MRI
 Safety
 &
 Health
 Screening
  Screening
 questionnaire
 for
 
eligibility
 to
 participate
 in
 MRI
 
research.
 
Inclusion
 criterion
 for
 all
 
participants.
 

   
   
 
Ritvo
 Autism-­‐Asperger
 Diagnostic
 
Scale—Revised
 (RAADS-­‐R)
 
80-­‐item
 clinical
 diagnostic
 self-­‐
report
 scale
 for
 identifying
 ASD
 in
 
adults.
 
Exclusion
 criterion
 for
 all
 
participants
 (score
 ≥
 65).
 

   
   
 
Sensory
 Integration
 &
 Praxis
 Tests
 
(SIPT)
 –
 Postural
 Praxis
 test
 
17-­‐item
 standardized
 (for
 children)
 
measure
 of
 imitation;
 piloted
 on
 
young
 adults
 with
 2
 additional
 items.
 
Inclusion
 criterion
 for
 DD
 group
 
(raw
 score
 ≤
 28).
 

   
   
 

  185
APPENDIX
 D:
 
SIPT
 Postural
 Praxis
 Test
 Pilot
 Data
 

 
Numerous
 assessments
 and
 screening
 measures
 of
 praxis,
 motor
 
coordination,
 and
 DD/DCD
 symptoms
 exist
 for
 pediatric
 populations,
 however,
 few
 
are
 available
 for
 adult
 populations.
 
 One
 such
 measure
 of
 praxis,
 the
 Sensory
 
Integration
 and
 Praxis
 Tests
 (SIPT;
 Ayres
 1989/2004)
 has
 been
 standardized
 in
 
children
 through
 age
 8
 years
 11
 months.
 
 Because
 evidence
 suggests
 that
 praxis
 and
 
motor
 coordination
 problems
 do
 not
 typically
 resolve
 in
 adulthood
 (Cantell
 &
 
Kooistra,
 2002;
 Cantell,
 Smyth,
 &
 Ahonen,
 2003;
 Cousins
 &
 Smyth,
 2003;
 Kirby
 et
 al.,
 
2008;
 Kirby,
 Edwards,
 &
 Sugden,
 2011;
 Kirby,
 Edwards,
 Sugden,
 &
 Rosenblum,
 
2010;
 Kirby
 &
 Rosenblum
 2011;
 Missiuna,
 Moll,
 King,
 Stewart,
 &
 Macdonald,
 2008),
 
a
 comparable
 measure
 of
 praxis
 that
 can
 be
 used
 in
 adult
 populations
 with
 
suspected
 DD
 or
 DCD
 is
 needed
 (Werner,
 Blanche,
 &
 Cermak,
 2011).
 
 
 
Praxis
 is
 defined
 as
 motor
 planning
 and
 skillful
 execution
 of
 actions
 (Reeves
 
&
 Cermak,
 2002)
 and
 may
 be
 tested
 with
 gestures
 to
 verbal
 command
 or
 gestures
 
by
 imitation
 (Steinman
 et
 al.,
 2010).
 
 Imitation
 is
 frequently
 a
 preferred
 method
 of
 
testing
 praxis
 to
 eliminate
 the
 need
 for
 semantic
 processing
 (Ayres,
 1989/2004).
 
 
The
 17-­‐item
 SIPT
 Postural
 Praxis
 test
 utilizes
 imitation
 in
 testing
 gestures
 or
 
postures.
 
An
 investigation
 into
 the
 feasibility
 (i.e.,
 without
 achieving
 a
 ceiling
 effect)
 of
 
using
 the
 SIPT
 Postural
 Praxis
 test
 in
 young
 adults
 was
 conducted
 on
 a
 large
 

  186
university
 campus.
 
 We
 hypothesized
 that
 the
 SIPT
 Postural
 Praxis
 test
 would
 be
 a
 
quick,
 feasible
 test
 of
 measuring
 praxis
 using
 imitation
 and
 that
 young
 adults’
 scores
 
on
 the
 measure
 would
 correlate
 with
 basic
 self-­‐reported
 levels
 of
 motor
 
coordination.
 

 
Methods
 
Participants
 

  A
 convenience
 sample
 of
 100
 (ages
 17-­‐27,
 mean
 age
 =
 19.3;
 45
 males,
 55
 
females)
 students
 at
 a
 large
 university
 campus
 were
 recruited
 to
 participate
 in
 the
 
study.
 
 Students
 passing
 by
 were
 asked
 if
 they
 would
 like
 to
 participate
 in
 a
 quick
 
research
 study
 on
 imitation.
 
 Every
 student
 passing
 by
 was
 offered
 the
 chance
 to
 
participate
 in
 an
 effort
 to
 recruit
 a
 diverse
 study
 sample.
 
 The
 Institutional
 Review
 
Board
 (IRB)
 deemed
 this
 study
 exempt
 from
 review
 because
 no
 identifying
 
information
 was
 collected
 and
 the
 study
 was
 considered
 no
 greater
 than
 minimal
 
risk.
 

 
Procedure
 

  When
 interested
 students
 agreed
 to
 participate
 in
 the
 study
 they
 were
 first
 
asked
 to
 complete
 a
 four-­‐item
 questionnaire
 assessing
 their
 perceived
 motor
 
coordination
 in
 comparison
 to
 peers
 of
 the
 same
 age
 and
 gender
 at
 the
 current
 time
 
and
 as
 a
 child.
 
 Participants
 were
 asked
 the
 following
 self-­‐report
 questions:
 

 

  187
1. Compared
 to
 others
 of
 your
 same
 age
 and
 gender,
 how
 coordinated
 are
 you
 
CURRENTLY
 in
 performing
 fine
 motor
 tasks?
 
2. Compared
 to
 others
 of
 your
 same
 age
 and
 gender,
 how
 coordinated
 are
 you
 
CURRENTLY
 in
 performing
 gross
 motor
 tasks?
 
3. Compared
 to
 others
 of
 your
 same
 age
 and
 gender,
 how
 coordinated
 were
 you
 
AS
 A
 CHILD
 in
 performing
 fine
 motor
 tasks?
 
4. Compared
 to
 others
 of
 your
 same
 age
 and
 gender,
 how
 coordinated
 were
 you
 
AS
 A
 CHILD
 in
 performing
 gross
 motor
 tasks?
 

 
Next,
 participants
 were
 asked
 to
 sit
 in
 a
 chair
 facing
 the
 examiner.
 
 The
 test
 
administration
 area
 was
 shielded
 from
 the
 recruitment
 area
 so
 that
 potential
 
participants
 would
 not
 be
 able
 to
 view
 test
 administration
 prior
 to
 participating
 and
 
to
 decrease
 distraction
 for
 participants.
 
 The
 SIPT
 Postural
 Praxis
 test
 was
 
administered
 to
 participants
 in
 the
 same
 manner
 as
 for
 children
 according
 to
 the
 
procedures
 in
 the
 SIPT
 Manual
 (Ayres,
 1989/2004).
 
 Anticipating
 that
 young
 adults
 
might
 be
 more
 likely
 to
 reach
 the
 maximum
 score
 than
 children,
 two
 additional
 
items
 were
 added
 in
 an
 attempt
 to
 include
 more
 difficult
 items.
 
 Postures
 were
 held
 
by
 the
 examiner
 until
 the
 test-­‐taker
 correctly
 assumed
 the
 same
 posture
 or
 for
 7
 
seconds.
 
 Items
 were
 scored
 0,
 1,
 or
 2
 points
 for
 no
 credit,
 partial
 credit
 (either
 the
 
posture
 was
 partially
 correct
 or
 achieved
 in
 4-­‐7
 seconds),
 or
 full
 credit
 (the
 posture
 
was
 achieved
 completely
 correctly
 in
 3
 seconds
 or
 less).
 

 
Results
 

  The
 results
 indicate
 a
 moderate
 negative
 skew,
 with
 23%
 of
 participants
 
within
 1
 point
 of
 ceiling
 and
 6%
 of
 participants
 reaching
 ceiling
 (see
 Figure
 D.1
 for
 

  188
frequency
 distribution).
 
 When
 the
 two
 additional
 items
 were
 added,
 only
 1%
 of
 
participants
 reached
 the
 maximum
 score
 with
 3%
 within
 2
 points
 of
 ceiling.
 
 There
 
was
 no
 significant
 difference
 between
 male
 and
 female
 participants
 (p
 >
 .05).
 
 
 

 

 
Figure
 D.1:
 
 Frequency
 distribution
 of
 raw
 scores
 on
 Postural
 Praxis
 subtest
 of
 SIPT
 
showing
 a
 moderate
 negative.
 
 Six
 participants
 reached
 the
 maximum
 possible
 
score;
 23
 out
 of
 100
 reached
 either
 the
 maximum
 or
 scored
 within
 1
 point
 of
 the
 
maximum.
 

 

 
No
 significant
 correlation
 between
 any
 of
 the
 four
 items
 or
 the
 total
 score
 on
 
the
 self-­‐report
 questionnaire
 and
 the
 total
 score
 of
 the
 Postural
 Praxis
 test
 (with
 or
 
without
 the
 2
 additional
 items)
 was
 found
 (total
 questionnaire
 X
 total
 17-­‐item
 
Postural
 Praxis
 score:
 r
2
=0.021,
 p
 >
 .05;
 see
 Figure
 D.2).
 
0
 
2
 
4
 
6
 
8
 
10
 
12
 
14
 
16
 
18
 
23
  24
  25
  26
  27
  28
  29
  30
  31
  32
  33
  34
  More
 
Frequency
 
Score
 
17-­item
 Postural
 Praxis
 distribution
 

  189

 
Figure
 D.2:
 
 There
 was
 no
 correlation
 between
 total
 score
 on
 the
 4-­‐item
 self-­‐report
 
measure
 of
 coordination
 and
 performance
 on
 the
 Postural
 Praxis
 test.
 

 

 
Conclusions
 

  The
 results
 indicate
 that
 the
 Postural
 Praxis
 test
 may
 be
 useful
 in
 identifying
 
praxis/imitation
 impairments
 in
 young
 adults.
 
 However,
 the
 addition
 of
 more
 items
 
might
 enhance
 discrimination.
 
 Two
 such
 items
 added
 to
 the
 original
 17
 in
 this
 
preliminary
 investigation
 resulted
 in
 a
 distribution
 closer
 to
 normal.
 
 The
 lack
 of
 a
 
predictive
 relationship
 between
 self-­‐perception
 of
 coordination
 skill
 compared
 to
 
peers
 may
 indicate
 that
 praxis/imitation
 represents
 a
 different
 construct
 than
 
motor
 coordination,
 or
 that
 the
 four
 questions
 utilized
 here
 were
 not
 precise
 enough
 
y
 =
 -­‐0.171x
 +
 33.161
 
R²
 =
 0.0213
 
0
 
5
 
10
 
15
 
20
 
25
 
30
 
35
 
40
 
0
  2
  4
  6
  8
  10
  12
  14
  16
  18
  Postural
 Praxis
 Total
 Score
 
Questionaire
 Total
 Score
 
Total
 Questionnaire
 
 x
 
 Total
 Postural
 
Praxis
 

  190
or
 well
 understood
 by
 participants.
 
 Furthermore,
 it
 could
 be
 an
 indication
 that
 the
 
participants
 were
 not
 able
 to
 self-­‐identify
 their
 motor
 skill
 relative
 to
 their
 peers.
 
 
However,
 previous
 evidence
 (Cantell
 et
 al.,
 2003;
 Kirby
 et
 al.,
 2010;
 Missiuna
 et
 al.,
 
2008)
 indicates
 that
 many
 individuals
 with
 praxis,
 imitation,
 or
 motor
 impairments
 
do
 have
 self-­‐awareness,
 but
 it
 is
 not
 clear
 what
 role
 previous
 diagnoses
 or
 others’
 
opinions
 may
 have
 influenced
 their
 perception.
 
 
 
The
 results
 of
 this
 pilot
 investigation
 were
 presented
 at
 the
 Developmental
 
Coordination
 Disorder
 International
 Conference
 IX
 in
 Lausanne,
 Switzerland,
 June
 
2011
 (Werner,
 Blanche,
 &
 Cermak,
 2011).

  191
APPENDIX
 E:
 
Additional
 Descriptive
 Measures
 of
 Participants 
Abstract (if available)
Abstract Developmental dyspraxia is a disorder of impaired imitation and motor planning.  Although believed to be of neurological origin, the neural correlates have not been investigated.  One neural system believed to be essential to imitation is the human mirror neuron system.  This work postulates that differences in the structure and function of the mirror neuron system may underlie imitation and motor planning impairments, or developmental dyspraxia.  First, the current work explored function in the mirror neuron system by comparing brain activity in a group with developmental dyspraxia to a typically developing group using functional magnetic resonance imaging.  Second, microanatomical properties of the structural connections between nodes of the mirror neuron system were explored using diffusion tensor imaging.  Third, thickness of the cortical gray matter in mirror neuron system regions was measured and compared to imitation skill.  Finally, a model is postulated to explain how all of these neural properties may relate to one another and suggestions for future research and implications for treatment are discussed. The current work is the first to comprehensively address, in a hypothesis-driven manner, multiple structural and functional neural components of the mirror neuron system that may underlie developmental dyspraxia. 
Linked assets
University of Southern California Dissertations and Theses
doctype icon
University of Southern California Dissertations and Theses 
Action button
Conceptually similar
Social and motor skills in autism spectrum disorder & developmental coordination disorder: functional & structural neurobiology
PDF
Social and motor skills in autism spectrum disorder & developmental coordination disorder: functional & structural neurobiology 
Experience modulates neural activity during action understanding: exploring sensorimotor and social cognitive interactions
PDF
Experience modulates neural activity during action understanding: exploring sensorimotor and social cognitive interactions 
The symbolic working memory system
PDF
The symbolic working memory system 
Psychopathic traits and the fronto-amygdala circuit in a community sample: the role of trait anxiety
PDF
Psychopathic traits and the fronto-amygdala circuit in a community sample: the role of trait anxiety 
Neural mechanisms of sensorimotor learning in cortico-basal ganglia pathways
PDF
Neural mechanisms of sensorimotor learning in cortico-basal ganglia pathways 
Structure and function in speech production
PDF
Structure and function in speech production 
Core, social and moral disgust processing in youth with autism spectrum disorder (ASD)
PDF
Core, social and moral disgust processing in youth with autism spectrum disorder (ASD) 
Behavioral and neural influences of interoception and alexithymia on emotional empathy in autism spectrum disorder
PDF
Behavioral and neural influences of interoception and alexithymia on emotional empathy in autism spectrum disorder 
Motor cortical representations of sensorimotor information during skill learning
PDF
Motor cortical representations of sensorimotor information during skill learning 
Neural and behavioral correlates of fear processing in first-time fathers
PDF
Neural and behavioral correlates of fear processing in first-time fathers 
Quantification and modeling of sensorimotor dynamics in active whisking
PDF
Quantification and modeling of sensorimotor dynamics in active whisking 
Modeling the mirror system in action observation and execution
PDF
Modeling the mirror system in action observation and execution 
Synaptic mechanism underlying development and function of neural circuits in rat primary auditory cortex
PDF
Synaptic mechanism underlying development and function of neural circuits in rat primary auditory cortex 
The role of the cofilin/Limk1 signaling pathway in axon growth during development and regeneration
PDF
The role of the cofilin/Limk1 signaling pathway in axon growth during development and regeneration 
Therapeutic electrical stimulation strategies for neuroregeneration and neuroprotection of retinal neurons
PDF
Therapeutic electrical stimulation strategies for neuroregeneration and neuroprotection of retinal neurons 
Computational models and model-based fMRI studies in motor learning
PDF
Computational models and model-based fMRI studies in motor learning 
The impact of genetic pleiotropy on heterogeneity in the developing forebrain and hindbrain
PDF
The impact of genetic pleiotropy on heterogeneity in the developing forebrain and hindbrain 
Neural substrates associated with context-dependent learning
PDF
Neural substrates associated with context-dependent learning 
Experimental and computational explorations of different forms of plasticity in motor learning and stroke recovery
PDF
Experimental and computational explorations of different forms of plasticity in motor learning and stroke recovery 
Understanding the pathology of dystonia by hardware emulation
PDF
Understanding the pathology of dystonia by hardware emulation 
Action button
Asset Metadata
Creator Werner, Julie Marie (author) 
Core Title Structural and functional neural correlates of developmental dyspraxia in the mirror neuron system 
Contributor Electronically uploaded by the author (provenance) 
School School of Dentistry 
Degree Doctor of Philosophy 
Degree Program Occupational Science 
Publication Date 11/18/2013 
Defense Date 10/16/2013 
Publisher University of Southern California (original), University of Southern California. Libraries (digital) 
Tag developmental coordination disorder (DCD),imitation,motor learning,motor planning,OAI-PMH Harvest,Occupational therapy,sensorimotor systems 
Format application/pdf (imt) 
Language English
Advisor Aziz-Zadeh, Lisa (committee chair) 
Creator Email jmwerner@alumni.usc.edu,jmwerner@usc.edu 
Permanent Link (DOI) https://doi.org/10.25549/usctheses-c3-348584 
Unique identifier UC11297265 
Identifier etd-WernerJuli-2158.pdf (filename),usctheses-c3-348584 (legacy record id) 
Legacy Identifier etd-WernerJuli-2158.pdf 
Dmrecord 348584 
Document Type Dissertation 
Format application/pdf (imt) 
Rights Werner, Julie Marie 
Type texts
Source University of Southern California (contributing entity), University of Southern California Dissertations and Theses (collection) 
Access Conditions The author retains rights to his/her dissertation, thesis or other graduate work according to U.S. copyright law.  Electronic access is being provided by the USC Libraries in agreement with the a... 
Repository Name University of Southern California Digital Library
Repository Location USC Digital Library, University of Southern California, University Park Campus MC 2810, 3434 South Grand Avenue, 2nd Floor, Los Angeles, California 90089-2810, USA
Tags
developmental coordination disorder (DCD)
imitation
motor learning
motor planning
sensorimotor systems