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科学家测试了潜在的基于脑的方法来诊断自闭症

发布时间:2020-05-07 08:20编辑:生命科学浏览(61)

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    北卡罗来纳州温斯顿 - 萨勒姆 - 2019年5月20日 - 维克森林医学院的科学家们已经迈出了开展客观的,基于大脑的测试以诊断自闭症的第一步。

    自闭症谱系障碍(ASD)的第一个也是记录最全的症状之一是儿童对与他人互动的反感。具体来说,他们对通常会吸引幼儿注意力的社交活动和刺激不感兴趣,例如看着其他孩子玩耍,唱歌或跳舞。

    一项新的研究已经确定了独特的功能性脑网络与12天和24个月大的儿童患有自闭症谱系障碍(ASD)的特征行为有关。该研究发表在生物精神病学:认知神经科学和神经影像学。

    利用功能磁共振成像(fMRI),该团队能够通过对涉及为社会交往分配价值的大脑的特定部分进行成像来测量自闭症儿童对不同环境线索的反应。

    在2019年12月17日在线发表在《eLife》杂志上的一项新研究中,加利福尼亚大学圣地亚哥分校医学院的研究人员将一种新颖的视觉跟踪程序与脑部成像相结合,发现ASD幼儿忽略了社交刺激并喜欢看待移动彩色几何图像具有更严重的社交症状,并且连接社交和视觉注意力的大脑网络的大脑活动水平较低。

    这些发现有助于确定涉及ASD特定方面的大脑区域,并提供关于特征行为(称为限制性和重复性行为)如何从大脑发育的线索。

    该研究的结果发表在当前的生物心理学期刊在线版上。

    这表明,在偏爱几何图形而不是儿童图片的ASD幼儿亚型中,大约20%的自闭症幼儿在视觉和社交大脑网络之间存在脱节。在这些ASD幼儿中,色彩鲜艳的运动形状而不是有趣的社交情感刺激,而是控制神经活动,注意力和学习。资深作者,通讯作者,神经科学教授,加州大学圣地亚哥分校自闭症卓越研究中心联合主任,兼作者埃里克(Karen Pierce)说:库彻恩博士,也是神经科学教授。

    这项研究首次研究了大脑功能连接的哪些模式是这些行为在婴儿期出现的基础,共同第一作者克莱尔麦金农说,他是华盛顿大学医学博士John Pruett实验室的实验室技术人员。医学,该研究的首席研究员。

    目前,需要由合格的临床医生进行2到4个小时的诊断以诊断自闭症,最终这是根据他们的经验进行的主观评估,该研究的首席研究员,Kenneth Kishida博士,助理说。 Wake Forest医学院生理学和药理学教授,Wake Forest Baptist Health的一部分。

    皮尔斯说,社交和视觉神经网络的日常断开导致注意力,经验和学习针对低水平但视觉上显着的刺激,如彩色旋转形状。这可能是某些ASD幼儿的症状和观察到的社会障碍的病因。她补充说,但是这些发现也可能为诊断和治疗婴幼儿ASD提供新的途径。

    尽管在研究中评估的行为对于婴儿期的典型发育很重要,但12个月大的行为增加是婴儿可能在以后发展为ASD的最早迹象之一。由于难以使用脑成像技术(如功能性磁共振成像(fMRI)),很少有研究能够检查大脑中正在发生的事情

    婴儿和学步儿童。这项新研究为大脑回路和ASD行为发展的关键时期提供了一个重要的大脑窗口。

    这项研究有助于提供越来越多的证据,证明大脑功能的变化,可以使用静息状态fMRI测量婴儿和幼儿,可以反映出与自闭症谱系相关的认知和行为方面的新差异,并且可见于儿童。这种疾病的风险增加,生物精神病学:认知神经科学和神经影像学编辑卡梅伦卡特说。

    在婴儿期可观察到的重复行为的功能连通性相关性可能是生物标志物的候选者,这些生物标志物在临床诊断之前预测ASD的特征,这通常仅在24个月之后才能实现,McKinnon女士说。除了作为早期预测工具的潜力之外,作者还希望结果可用于ASD治疗。目前缺乏针对重复行为的有效干预措施,本研究中确定的特定神经相关因素也可作为衡量未来治疗反应的潜在目标进行研究,麦金农女士说。

    该研究将行为分为三个子类别 - 限制行为(例如,有限的兴趣),刻板行为(例如,重复性运动)和仪式/同一性行为(例如,对变化的抵制)。与这些子类别相关联的异常功能连接涉及若干脑网络,包括默认模式(通常在休息时最活跃的网络),视觉,注意力和执行控制网络。这些网络与特定行为之间的独特关联强化了子类别,而重叠关联表明行为的某些方面可能具有共同的起源。

    我们的测试将是对大脑进行快速,客观的测量,以确定儿童是否对社交刺激与非社交刺激做出正常反应,实质上是自闭症的生物标志物。

    目前,当儿童被诊断出患有自闭症时,通常会根据应用行为分析的原则为他或她提供相当通用的治疗。将来,在诊断后,儿童可能会接受更深入的生物学评估,以提供有关他们的眼睛注视和大脑网络激活模式的信息,这可能指向更具体的治疗方法。

    自闭症谱系障碍(ASD)是一种影响与其他人交流和互动的发育障碍。美国国立卫生研究院估计,美国60名儿童中有1名患有自闭症。

    如果在一段治疗期后的某个时候进行第二次生物学评估,也有可能将大脑成像和眼动追踪技术一起用于确定治疗效果。

    在该研究中,由Kishida和弗吉尼亚理工大学的P. Read Montague博士领导的团队测试了大脑腹侧内侧前额叶皮层(vmPFC)对视觉线索的反应性,这些视觉线索代表了被诊断的儿童中高度重视的社交互动。 ASD与典型的(TD)儿童相比。该研究包括40名参与者,年龄从6岁到18岁不等;12人有ASD,28人是TD。

    皮尔斯和同事们一直在研究注视技术在ASD诊断和治疗中的潜力。例如,在2010年,他们报告说,在一个简单的一分钟眼动追踪测试中,后来发现14岁以下婴儿更喜欢几何形状的电影而不是跳舞和做瑜伽的儿童电影的婴儿被诊断为ASD,使用更长的时间,黄金标准行为诊断测试( ADOS)。相反,通常发育中的婴幼儿更喜欢观看社交图像。

    首先,研究参与者在fMRI中扫描,同时观察人或物体的八个图像,每个图像多次。每组图像中包括来自每个参与者的最喜欢的人和对象的两个自选图片。其他六个是三个面和三个对象的标准化图像,每个对象表示来自心理学实验中广泛使用的数据库的愉快,中性或不愉快的方面。

    在这项新研究中,研究人员将眼动追踪(相机在其中监视和记录孩子在屏幕上的位置和内容)与功能磁共振成像(fMRI)数据相结合,详述了不同大脑回路之间的互连性。

    在完成12到15分钟的MRI扫描后,孩子们在计算机屏幕上观看了相同的图像集,并按照自我评估的滑动比例从愉快到令人不快的顺序排列。此外,对成对的图像进行了查看,并根据他们喜欢哪一个更好地进行排名。

    基础神经科学发现,人脑具有许多所谓的静止状态网络,每个网络都涉及不同的感觉,注意力,认知和社会功能。即使我们没有从事任何明确的任务,即使在运动过程中,这些网络也很活跃。自然睡眠。

    根据该研究,ASD组的vmPFC平均反应显着低于TD组。Kishida说,使用图像作为单一刺激来捕获30秒的fMRI数据足以区分ASD和TD组。

    当我们考虑自己和他人时,一个社交网络(默认模式网络或DMN)非常活跃。人们认为DMN的异常可能是自闭症患者社交困难的关键。由于经验依赖机制,例如某人的注视,促进大脑发育,了解某人在视觉上参与的内容-社会或非社会刺激-可以提供宝贵的信息。

    大脑对这些图片的反应与我们的假设是一致的,即自闭症儿童的大脑不像通常发育儿童那样编码社会交换的价值,他说。

    研究人员检查了ASD幼儿和非ASD对照组的合并数据,发现DMN等社交脑电路与ASD儿童的视觉和注意力网络之间的神经交互作用(超连通性)不典型。连通性越低,社交沟通的困难就越严重,尤其是在具有几何偏好的ASD的幼儿中。

    根据我们的研究,我们设想对自闭症进行测试,其中儿童可以简单地进入扫描仪,显示一组图片,并在30秒内进行客观测量,以指示他们的大脑是否正常响应社会刺激和非社会刺激。

    皮尔斯说,这些发现为仍然很大程度上神秘而复杂的ASD肖像增添了新的信息和细节。但是像我们在这里所做的那样,通过将临床表型信息(例如社交能力测验的分数)与脑成像和眼动追踪相结合,我们正在开发出更准确的早期方法来诊断ASD和识别脑眼追踪亚型。我们将很快开始进行初步研究以开发针对该亚型的靶向治疗。

    他补充说,这种方法还可以帮助科学家更好地了解整个自闭症患者的大脑机制以及疾病谱的多种变异。

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