Раджеш Кана и Лорен Либеро
В древнеиндийской притче группа слепых людей прикасается к разным частям большого животного, чтобы узнать, что это такое. Только когда они поделятся описанием уха, хвоста, туловища и ноги, они узнают, что это слон.
Раджеш Кана, Ph.D., из Университета Алабамы в Бирмингеме предложил аналогичный подход к классификации и возможной диагностике аутизма. Кана и его коллеги первыми объединили три различных показателя мозга – анатомию, взаимосвязь между различными областями мозга и уровни нейрохимии – чтобы отличить людей с расстройством аутистического спектра (РАС) от одинаковых, обычно развивающихся сверстников. Этот мультимодальный подход, опубликованный в Интернете на этой неделе в журнале Cortex, отличается от многих предыдущих исследований, в которых использовался единственный метод нейровизуализации. Хотя эти исследования выявили широко распространенные функциональные и анатомические аномалии головного мозга при РАС, результаты не были в высшей степени согласованными, что, возможно, отражает сложную патологию головного мозга при расстройствах аутистического спектра.
В настоящее время диагноз аутизма основан на поведении. Мультимодальная классификация Кана на основе нейровизуализации – это шаг к возможному биомаркеру аутизма и, возможно, к диагностике аутизма в раннем возрасте, возможно, уже в 6 месяцев, когда мозг очень пластичен и вмешательство может быть более эффективным. "Но это далеко-далеко," сказал Кана, доцент кафедры психологии Колледжа искусств и наук UAB и младший научный сотрудник Международного исследовательского центра Civitan.
По словам Кана, это предварительное исследование необходимо подтвердить на более крупной выборке; но это "подчеркивает, что аномалии мозга при аутизме не могут быть ограничены одной областью. Скорее, они распределены по разным областям на нескольких уровнях и слоях."
Кана, автор-корреспондент исследования, обследовала 19 высокофункциональных взрослых с РАС и 18 типично развивающихся сверстников, соответствующих по возрасту и интеллекту. Используя сканер 3 Тесла в лаборатории функциональной нейровизуализации UAB Civitan, группа Кана выполнила структурную магнитно-резонансную томографию (МРТ) для измерения толщины коры головного мозга (объемные данные), тензорную диффузионную визуализацию для измерения связности волокон белого вещества мозга, и протонная магнитно-резонансная спектроскопия для измерения нейромедиаторов головного мозга, таких как N-ацетиласпартат. Области белого вещества мозга похожи на электрические кабели, соединяющие разные области мозга.
Один и тот же аппарат МРТ выполняет все три измерения, используя разные настройки для каждого. Данные объема занимают 10 минут, измерения связи – 12 минут, а спектроскопия – 30 минут. В то время как некоторые участники чувствовали себя комфортно в ограниченном пространстве МРТ, другие нуждались в обучении на нефункционирующем симуляторе МРТ перед любым тестированием.
Группа Кана обнаружила значительные различия в некоторых конкретных измерениях с использованием каждого из трех подходов нейровизуализации. Затем они объединили некоторые из этих ключевых различий в модель дерева решений, аналогичную блок-схеме дифференциальной диагностики, используемой клиницистами. Эта модель дерева решений дала точность классификации 91.9 процентов за различение субъектов с РАС от контрольной группы.
"Аутизм – такое разнородное заболевание, и у каждого пациента наблюдаются разные симптомы и уровни тяжести," сказала Лорен Либеро, доктор философии.D., первый автор исследования. "Поэтому очень сложно попытаться найти в мозгу одно объяснение очень сложных симптомов аутизма."
"Это исследование важно," сказал Либеро, который в настоящее время является докторантом в Институте MIND Калифорнийского университета в Дэвисе (Медицинское исследование нарушений развития нервной системы), "потому что мы обнаружили, что разные комбинации изменений в головном мозге могут приводить к одинаковым или разным уровням тяжести симптомов. Это может объяснить, почему предыдущие исследования показали разные результаты, когда дело доходит до того, какие области мозга поражены при аутизме. Скорее всего, не существует единой закономерности, влияющей на всех с аутизмом."
"Мы также обнаружили, что сочетание различных методов МРТ привело к лучшей классификации наших участников с аутизмом," Либеро сказал. "Большинство предыдущих исследований было сосредоточено на использовании одной техники за раз, хотя у нас есть доказательства того, что в мозге при аутизме есть изменения в структуре, связности белого вещества и концентрации химических веществ в мозге. Когда мы смотрим на настолько сложное расстройство, несколько методов исследования могут быть более эффективными для отделения аутизма от других расстройств или для выявления подгрупп внутри аутизма. Наше исследование нашло способ объединить измерения структуры мозга, диффузии белого вещества и нейрохимической концентрации, чтобы классифицировать наших участников по их диагнозу, а также по уровню тяжести аутизма."
Это начало Кана и его коллег, направленное на раскрытие нейропатологии аутизма, должно быть подтверждено с использованием более широкой выборки субъектов, чтобы улучшить обобщаемость этих предварительных результатов. Кана также хочет посмотреть на испытуемых с расстройствами аутистического спектра, на младших детей с РАС и на большее количество участников женского пола.
Люсина Уддин, Ph.D., доцент кафедры психологии Университета Майами, не входивший в исследовательскую группу, сказал:, "Комбинация нескольких методов нейровизуализации является очевидной сильной стороной настоящего исследования, и следует поблагодарить авторов за выполнение сложной задачи по согласованию результатов методов, разработанных для выявления различных аспектов структуры и функций мозга. Хотя результаты классификации многообещающие, их применение к новым и большим наборам данных будет иметь решающее значение для проверки того, насколько хорошо построенный здесь классификатор справляется с новыми случаями. Кроме того, будет интересно посмотреть, можно ли с помощью этого метода классифицировать данные, полученные от детей гораздо младшего возраста, поскольку расстройство обычно возникает в первые несколько лет жизни."
Конкретные важные выводы в Libero et al. Бумага Cortex включает:
Всего три из этих значительных отличий – радиальная диффузия в малых правых щипцах, толщина коры в левой оперулярной части и фракционная анизотропия в малых левых пинцетах – дали лучшее дерево решений для различения участников ASD от контрольной группы.
Кана и его коллеги также построили дерево решений с пятью важными выводами, которые отсортировали участников РАС по степени тяжести заболевания.
РАС – сложное нарушение развития мозга. У пациентов с РАС наблюдается триада нарушений: нарушение социального взаимодействия с другими людьми, нарушение вербальной и невербальной коммуникации, а также нарушение игры и творческой активности.