Отличия в устройстве мозга при аутизме

[Vorona]

По материалам статьи в «Тайм» от 3 ноября 2010 г. «Study: Some Autistic Brains Really Are Wired Differently».

Согласно новому исследованию, опубликованному в «Science Translational Medicine», некоторые из речевых и социальных проблем, а также повторяющееся поведение, наблюдаемые при расстройствах аутического спектра, могут вызываться избытком тесных связей в цепях лобной доли и недостатком дальних связей между лобной долей и остальной частью мозга. В данном исследовании с этим специфическим типом изменений в устройстве мозга связывается одна из форм гена CNTNAP2.

Эти новые сведения, полученные при использовании функциональной магнито-резонансной томографии (ФМРТ) для измерения видов и силы связей между областями мозга, могут дать специалистам по аутизму некоторые важные подсказки для раннего вмешательства и лечения.

«Я полагаю, это весьма изящное исследование», — говорит Камилла Маркрам, директор проекта по аутизму в Институте мозга и мышления Федеральной политехнической школы Лозанны, Швейцария, не участвовавшая в настоящем исследовании. «Новизна заключается в соотнесении генетических данных с функциональной активностью головного мозга, что, как правило, не делается. Люди смотрят либо на экспрессию генов, либо на функциональную активность мозга. Взять и соединить их означает сказать: "Данный конкретный ген несёт ответственность за наблюдаемые отличия в структуре связей", что есть единственное в своём роде направление в науке, и здесь красота этого исследования».

Упомянутый ген продуцирует белок, называемый CASPR1, и принимает активное участие в развитии мозга — особенно в развитии лобной доли. «В ходе раннего развития белок локализуется в частях мозга, которые "больше развиваются" — в областях, за счёт которых происходит обучение и речь, в лобных долях, в которых имеет место действительно сложное мышление», — говорит Эшли Скотт-Ван-Зиланд, доктор наук из Исследовательского института Скриппса в Ла-Хойя, штат Калифорния, и ведущий автор исследования. «Полагают, что он способствует структуризации мозга». Этот ген также влияет на развитие областей, входящих в мозговую систему вознаграждения, которые участвуют в мотивировании, получении удовольствия и обучении.

В новом исследовании учёные сравнили 32-х аутичных и типично развивающихся детей в возрасте от 11 до 13 лет. У некоторых из них имелась форма гена CNTNAP2, дающая риск аутизма, тогда как у других был нерисковый вариант. В выборке неаутичных детей были обладающие в точности той же рисковой формой, что и аутичные дети. В самом деле, форма гена CNTNAP2, носителем которой является 1 из 3-х людей в общей популяции, аутизма не гарантирует — ген представляет собой лишь один из многих факторов риска, причастных к расстройству. «При аутизме в Рим ведёт много дорог», — поясняет Скотт-Ван-Зиланд. «У вас могут иметься некоторые из распространённых рисковых форм, и все они складываются. Лишь если у вас достаточное их количество, вы выпадете за край [нормы]».

Все дети подверглись ФМРТ-сканированию. Находясь в сканирующем оборудовании, дети играли в связанную с обучением игру, в которой за верные ответы им давалось денежное вознаграждение. Данная задача была выбрана потому, что при её выполнении активизируется множество областей мозга, подверженных влиянию CNTNAP2, включая те, что отвечают за вознаграждение.

Независимо от наличия диагноза аутизма, дети с формой, дающей риск аутизма, продемонстрировали отличающуюся структуру активности в лобной доле, а также между лобной долей и остальной частью мозга. Во время выполнения задания они демонстрировали повышенную активность всей лобной коры. Например, у них была увеличена активность в медиальной префронтальной коре, которая в норме имеет тенденцию быть активной, когда мозг не занят заданием; носители рисковой формы показали меньшее снижение активности во время игры, чем те, у которых рисковой формы не было.

У детей с нерисковой формой CNTNAP2 мозговые пути сильнее связывают лобные области с участками левой стороны мозга — областями, обычно специализирующимися на речи. У носителей рисковой формы лобная доля оказалась более диффузным образом связана с обеими сторонами мозга, что может помочь объяснить возможную ассоциацию формы гена с задержками речи.

Помимо этого, у детей, у которых рисковая форма отсутствовала, имелись лучшие дальние связи между областями мозга — от передней части мозга к задней, например. Отличий по IQ, ассоциированных с рисковой формой самой по себе, не было.

CNTNAP2 — «действительно интересный ген», говорит Скотт-Ван-Зиланд. Впервые он был обнаружен в семье, члены которой страдали от обсессивно-компульсивного расстройства и синдрома Туретта (симптомы обоих расстройств часто также наблюдаются при аутизме). Тот же самый ген связывают также с СДВГ, шизофренией и речевым расстройством, известным как «специфическое расстройство речи».

«Гены не кодируют диагнозы. Они кодируют белки, которые затем уже создают эффект», — говорит Нэнси Миншью, профессор психиатрии и неврологии из Университета Питтсбурга, которая выполнила предшествующее исследование связей в мозге при аутизме, но не участвовала в настоящем исследовании. «Поэтому одни и те же гены могут наблюдаться при клинически родственных расстройствах». Все эти расстройства включают проблемы с управлением вниманием и контролем над поведением.

Новые результаты дают подтверждение теории аутизма как теории «интенсивного мира», в которой позиционируется, что структура цепей мозга, проявляющаяся в чрезмерном функционировании некоторых областей, может вести к крайностям во внимании и восприятии, способным производить как дефициты — так и, иногда, экстраординарные интеллектуальные таланты — которыми характеризуются некоторые люди с аутизмом.

В мозгу, смонтированном со сверхлокальными связями, соответствующие области будут склонны к гиперактивности; в свою очередь повышенная активность ведёт к гиперреакции на поступающую информацию и к быстрому изучению. «Они реагируют на стимуляцию сильнее, чем при нормальной схеме. И они не только реагируют слишком сильно, но и также узнают слишком много», — говорит Маркрам, автор теории интенсивного мира.

Хотя это звучит так, как будто это хорошо — этим вполне могут объясняться способности аутистов-савантов, которые чрезвычайно одарены в математике, информатике или музыке — но в контексте уменьшения дальних связей между областями мозга конечный результат может оказаться удручающим. Действительно, многие люди с аутизмом описывают непереносимость сенсорного опыта — будь то яркий свет, громкие звуки или социальные взаимодействия.

«На психологическом уровне это, в основном, означает, что аутичные люди могут чувствовать, воспринимать и узнавать слишком много. Это может вести к сенсорной перегрузке, а также, как следствие, к социальному избеганию или отчуждённости и повторяющемуся поведению», — говорит Маркрам. Аутичные люди часто используют такое поведение, чтобы сохранять собственный мир неизменным и не подпускать к себе чересчур интенсивный мир.

«Если у вас слишком много шума — всё, о чём говорится, происходит в лобных долях — вам может быть трудно понять, какие из источников информации требуют внимания», — говорит Скотт-Ван-Зиланд. «Чтобы понимать происходящее, нужны дальние связи».

Всё же, в отсутствие других генов или факторов риска окружающей среды, ведущих к полномасштабному аутизму, структура мозговых связей, ассоциированная с рисковой формой CNTNAP2, может нести определённые преимущества. «Было бы очень интересно увидеть, что окажется сильными сторонами данного типа структуры связей», — говорит Скотт-Ван-Зиланд. «Множество людей являются носителями этой формы — если бы она не была каким-то образом выгодной, она бы исчезла».

Заглядывая в будущее, исследователи могут сосредоточиться на использовании этой новой информации для улучшения раннего вмешательства при аутизме. Раннее развитие мозга сложно и формируется сигналами из окружающей среды, однако мозг, парализованный сенсорной перегрузкой, пропускает ранние социальные сигналы, которые могут изменить весь ход его развития. Поэтому у аутичных детей социальные проблемы могут присутствовать не из-за того, что повреждён их социальный мозг, а потому, что сенсорные перегрузки и методы, применяемые детьми с тем, чтобы с ними справиться, мешают им получать и понимать информацию, нужную для социального развития.

Раннее социальное вмешательство может помочь предотвратить — или, по крайней мере, существенно смягчить — связанные с аутизмом дисфункции. «Если вы можете выявить эти ранние сигналы мозга и знаете, в чём проблема, вы можете проводить более интенсивную терапию», — говорит Скотт-Ван-Зиланд.

[Sokrat]

Спасибо за перевод. Весьма интересное исследование.

[Vorona]

Новое исследование может помочь объяснить, как мутация в специфическом гене вызывает гиперчувствительность ко звукам, испытываемую многими людьми, страдающими от расстройств аутического спектра (РАС).

Исследователи обнаружили, что если предполагаемый ген аутизма — PTEN — отключён в центре обработки звуков в мозгу у мышей, входные сигналы аномально усиливаются вне зависимости от того, далеко или близко расположен их источник.

спойлер

"Уже давно предполагается, что расстройства аутического спектра (РАС) возникают из-за частичного нарушения дальнодействующих связей в мозгу в процессе развития", — поясняет ведущий автор исследования Энтони Задор, доктор медицинских наук, невролог из лаборатории Колд Спринг Харбор в Нью-Йорке. "Наш вывод о том, что PTEN-дефицитные нейроны получают более сильные входные сигналы, даёт основания полагать, что один из способов, по которому это нарушение может быть вызвано, состоит в усилении сигнала". Данное исследование, профинансированное Autism Speaks и Национальными институтами здравоохранения США, опубликовано в "Journal of Neuroscience".

"Это волнующее исследование, которое даёт возможность понять, почему некоторые люди с аутизмом страдают от слуховой гиперчувствительности", — говорит главный научный сотрудник Autism Speaks Гэри Доусон, Ph.D. — "Поскольку мы обнаружили биологическую основу этого распространённого симптома, мы вплотную подошли к разработке эффективных методов лечения, которые могут помочь тем, кто борется с ним".

Хотя РАС могут возникать из-за мутаций в любом из десятков генов-кандидатов, гиперчувствительность ко звукам является частым симптомом. Слуховой центр мозга (слуховая зона коры) играет решающую роль во внимании и восприятии звуков и речи. Он также имеет связи с другими важными областями мозга, включая те, которые обрабатывают другие виды сенсорной информации. По этим причинам слуховая зона коры представляет собой объект исследований, направленных на понимание того, как изменения в мозговых цепях вносят вклад в симптомы РАС.

Мутации PTEN были обнаружены у лиц, страдающих как аутизмом, так и крайней макроцефалией (увеличением объёма мозга). В предыдущих исследованиях было найдено, что утрата PTEN при опытах на животных ведёт к росту размеров клеток мозга, а также взаимосвязей между клетками мозга.

Используя взрослых мышей, группа Задора отключала ген PTEN в выбранных частях слуховой зоны коры, оставляя в то же время этот ген нетронутым в соседних мозговых клетках. Затем они оценили эффект путём стимулирования активности клеток мозга в слуховой зоне коры. Результатом оказались аномально сильные сенсорные сигналы, вне зависимости от того, пришёл ли входной стимул от близкого или удалённого источника.


Делеция гена PTEN в клетках головного мозга увеличивает связи клеток с другими клетками мозга (правый столбец).

Составлено по материалам статьи "Autism Risk Gene Linked to Sensory Overload".

Перевод также опубликован в новостях сайта: http://www.aspergers.ru/node/178.

[Legion]

Спасибо. Интересно было почитать.

[Vorona]

Темпл Грандин (род. 29 августа 1947 г.) — эксперт по поведению животных, доктор животноводства в Университете штата Колорадо, широко известная высокофункциональная аутистка.

14 октября 2012 г.
Вирджиния Хьюз
Учёные продемонстрировали результаты первого исследования мозга Темпл Грандин

спойлер

Исследователи из нескольких институтов дали Грандин множество психологических тестов и просканировали её мозг с использованием нескольких техник визуализации. На момент сканирования ей было 63 года.

Объём мозга Грандин оказался существенно крупнее, чем у трёх нейротипичных представительниц контрольной группы того же возраста и с той же ведущей рукой. У некоторых детей с аутизмом аномально крупный мозг, хотя исследователи ещё выясняют, как размер головы и головного мозга изменяются в процессе развития [см. статью "Проблема аутистов в слишком большом мозге" — V.].

Боковые желудочки Грандин — камеры, которые содержат спинномозговую жидкость — ассиметричны по размерам, так что левый значительно крупнее правого. "Это просто поразительно", — говорит Куперридер.

У Грандин в обоих полушариях мозга аномально большие миндалины — глубокие области мозга, отвечающие за эмоции. Также её мозг демонстрирует отличия в белом веществе — пучках нервных волокон, соединяющих разные участки мозга. Объём белого вещества в левом полушарии её мозга выше, чем у представительниц контрольной группы, говорится в исследовании.

Используя диффузионную тензорную визуализацию, учёные проследили образуемые белым веществом связи в мозгу Грандин. Они обнаружили то, что исследователи называют "усиленными" соединениями (это определено по нескольким измерениям, включая фракционную анизотропию) или "усиленной" интегрированностью волокон, — в левом предклинье, участке, задействованном в эпизодической памяти и в визуально-пространственной обработке информации.

У Грандин также "усилено" белое вещество в левом нижнем лобно-затылочном пучке, который соединяет лобную и затылочную доли, что может объяснять её обострённые визуальные способности, говорят исследователи.

У Грандин также есть некоторые "ослабленные", или редуцированные связи, отчасти определяемые снижением интегрированности волокон. Она, например, имеет "слабую" левую нижнюю лобную извилину, которая включает в себя знаменитую область Брока, ответственную за речь. У неё также наблюдается ослабление связей в правой веретенообразной извилине — области мозга, участвующей в распознавании лиц.

Грандин получила исключительно высокие баллы по нескольким психологическим оцениваниям, в том числе при испытаниях пространственного мышления, правописания и чтения. У неё наивысший балл по цветным Прогрессивным матрицам Равена, по которым оценивается невербальный интеллект. Наиболее слабым её навыком оказалась вербальная рабочая память.

Взятые вместе, эти результаты согласуются с личными размышлениями Грандин о её способностях. Как она написала в своей книге "Думая картинками": "Когда кто-то говорит со мной, его слова мгновенно преобразуются в картинки".

В отличие от контрольной группы (схема справа вверху), у Темпл Грандин боковой желудочек в левом полушарии её мозга значительно больше, чем в правом (схема справа внизу).

Temple-Grandin-brain.jpg (27.38 КБ) 5239 просмотров

Источник: "Researchers reveal first brain study of Temple Grandin".

[iva]

Может, я тут не по теме встряну, во "внутренностях" мозга, к сожалению, не разбираюсь. Но вот интересно: у дочки-аспи от рождения был как бы двойной лоб( волосы росли плохо, только к годам 3 челка закрыла эту красоту), родные еще шутили, что "семи пядей во лбу", умная будет. Интересно, внешний вид головы имеет отношение к её содержанию?