成像研究显示了自闭症患者的“社交大脑”是如何受到功能损害的

加州大学洛杉矶分校的一个科学家团队发现，与没有自闭症谱系障碍的研究参与者相比，患有高功能自闭症谱系障碍(ASD)的青少年的大脑中与社会行为相关的区域既不发达，也没有充分地联网。

这些发现发表在同行评议杂志的网络版上大脑和行为该研究的第一作者、加州大学洛杉矶分校神经学系博士后凯·雅恩(Kay Jann)说，该研究为自闭症儿童和青少年的大脑组织方式与没有自闭症的青少年不同提供了见解。

这项研究增进了对ASD大脑的基本了解，Jann说。

他说:“大脑控制着我们的大部分行为，大脑区域如何工作和相互交流的变化会改变这种行为，并导致与精神障碍相关的损伤。”“当你将大脑的生理变化与行为障碍相匹配时，你就可以开始了解这种疾病的生物学机制，这可能有助于改善诊断，及时治疗。”

研究人员使用成像技术来跟踪这两者脑血流量——作为能源使用的衡量标准——以及内在联系的组织和强度神经网络。

这是首次使用动脉自旋标记灌注的MRI工具来研究ASD。这项技术使用磁性标记的血水作为示踪剂来量化脑血流。研究人员还改进了现有技术的使用，这些技术可以评估不同的大脑区域在功能上相互关联的程度。这两种技术都是非侵入性的，不需要注射放射性示踪剂。

这种方法已被用于其他大脑疾病，如精神分裂症，这已经导致了对该疾病的新见解和替代治疗方法。

“在神经认知或神经精神疾病中，这两个关键属性——大脑的功能组织及其伴随的能量需求——经常被发现被改变，”该研究的高级作者，加州大学洛杉矶分校神经学副教授Danny J.J. Wang说。

在这项研究中，研究人员研究了17名患有高功能自闭症的青少年和22名发育正常的儿童和青少年。这些小组在年龄，7到17岁，性别和智商分数上都是匹配的。

研究人员正在测试的假设是，ASD可能是由形成“社会大脑”的特定神经网络内的连通性增加或减少引起的。这种连通性可以通过大脑节点或神经网络之间的血流量和活动模式来衡量。

“一个主要的大脑网络默认模式网络因为它对社会和情感过程、自我参照思维以及在《心理理论》(即将心理状态归因于自己和他人的能力)中都很重要，”王说。“这些认知过程在某种程度上损害了自闭症谱系障碍患者。”

Wang说，当参与者在扫描仪中休息时，对他们进行成像发现了两组之间的显著差异。ASD儿童表现出广泛的血流量增加或高灌注的模式，与额叶氧代谢增加有关大脑区域这在社交互动中很重要。

这很重要，因为在大脑发育的过程中，血流量通常会减少。这些ASD参与者持续高灌注的迹象表明这些与社会情绪认知相关的额叶脑区域神经发育迟缓，Wang说。

研究人员说，这与MRI的结构性发现相一致，即ASD患者的大脑体积增大，神经元过多，这是由于神经元的突触在大脑发育过程中没有得到充分的“修剪”。太多的功能突触会抑制认知，同时需要额外的功能血液流动。

研究小组还发现，与典型大脑相比，自闭症谱系障碍患者大脑前部和后部的默认网络节点之间的远程连接减少。这种连通性的丧失意味着信息不能在大脑中相距较远的区域间流动，这可能有助于解释社会反应能力的损伤，Jann说。

“大脑的结构遵循了一种成本效益的布线模式，以最小的能量消耗最大化功能，”Jann说。“这不是我们在ASD参与者身上发现的。”

未来，该团队将继续研究ASD个体的网络连通性和代谢之间的关系，并将他们的工作扩展到其他相关领域大脑网络。他们还试图确定这些因素在一般人群中的变化范围。

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