Группа ученых из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе обнаружила, что области мозга, связанные с социальным поведением, недостаточно развиты и недостаточно связаны в сети у молодых людей с высокофункциональным расстройством аутистического спектра (РАС) по сравнению с участниками исследования без РАС.
Результаты, опубликованные в онлайн-выпуске рецензируемого журнала Brain and Behavior, дают представление о том, как мозг детей и подростков с РАС может быть организован иначе, чем у молодых людей, не страдающих этим расстройством, говорит первый автор исследования Кей Джанн, доктор наук. научный сотрудник отделения неврологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
По словам Джанна, исследование продвигает базовые представления о работе мозга с аутизмом.
"Мозг контролирует большую часть нашего поведения, и изменения в том, как области мозга работают и общаются друг с другом, могут изменить это поведение и привести к нарушениям, связанным с психическими расстройствами," он сказал. "Когда вы сопоставите физиологические изменения в мозгу с поведенческими нарушениями, вы сможете начать понимать биологические механизмы этого расстройства, что может помочь улучшить диагностику и, со временем, лечение."
Исследователи использовали технологию визуализации, которая отслеживает как кровоток в головном мозге (как показатель использования энергии), так и организацию и силу связей внутри внутренних нейронных сетей.
Это был первый раз, когда инструмент МРТ, известный как перфузия с меткой артериального спина, был использован для изучения РАС. В методике используется вода с магнитной меткой в крови в качестве индикатора для количественной оценки кровотока в головном мозге. Исследователи также усовершенствовали использование существующей технологии, которая оценивает, насколько хорошо отдельные области мозга функционально взаимосвязаны. Оба метода неинвазивны и не требуют введения радиоактивных индикаторов.
Этот подход использовался при других заболеваниях головного мозга, таких как шизофрения, что уже привело к новым открытиям и альтернативным подходам к лечению этого расстройства.
"При нейрокогнитивных или нейропсихиатрических расстройствах эти два важнейших свойства – функциональная организация мозга и сопутствующие ей потребности в энергии – часто обнаруживаются," сказал старший автор исследования Дэнни Дж.J. Ван, доцент неврологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
В этом исследовании исследователи изучили 17 молодых людей с высокофункциональными РАС и 22 типично развивающихся детей и подростков. Группы были сопоставлены по возрасту, от 7 до 17 лет, полу и баллам IQ.
Исследователи проверяли гипотезу о том, что РАС может быть вызвано повышенным или пониженным соединением в определенных нейронных сетях, которые образуют "социальный мозг." Эта связь может быть измерена количеством кровотока и паттернами активности между узлами мозга или нейронными сетями.
"Одна из основных мозговых сетей, сеть режима по умолчанию, стала центром таких исследований, поскольку она важна для социальных и эмоциональных процессов, самореференциального мышления, а также в «Теории разума», которая заключается в способности приписывать психические состояния к себе и другим," Ван сказал. "Это когнитивные процессы, которые в некоторой степени нарушены у людей с расстройствами аутистического спектра."
По словам Ванга, визуализация участников, когда они отдыхали в сканерах, выявила существенные различия между двумя группами. У детей с РАС наблюдается широко распространенное усиление кровотока или гиперперфузия, связанная с повышенным метаболизмом кислорода в лобных областях мозга, которые важны для управления социальными взаимодействиями.
Это важно, потому что по мере развития мозга кровоток обычно снижается. По словам Ванга, эти признаки продолжающейся гиперперфузии у участников с РАС предполагают задержку нервного развития в этих лобных областях мозга, связанных с социально-эмоциональным познанием.
Исследователи говорят, что это согласуется со структурными данными МРТ об увеличении размера мозга и переизбытке нейронов при РАС из-за того, что синапсы нейронов недостаточно развиты "обрезанный" по мере развития мозга. Слишком много функционирующих синапсов препятствуют познанию, требуя дополнительного кровотока.
Исследовательская группа также обнаружила пониженную дальность связи между сетевыми узлами в режиме по умолчанию, расположенными в передней и задней частях мозга у людей с ASD, по сравнению с обычным мозгом. Эта потеря связи означает, что информация не может течь должным образом между удаленными областями мозга, что может помочь объяснить ухудшение социальной отзывчивости, сказал Янн.
"Архитектура мозга следует экономичной схеме подключения, которая максимизирует функциональность при минимальном потреблении энергии," Янн сказал. "Это не то, что мы обнаружили у наших участников ASD."
В дальнейшем команда продолжит изучать взаимосвязь между сетевым подключением и метаболизмом у людей с РАС, распространяя свою работу на другие соответствующие сети мозга. Они также стремятся определить диапазон вариаций этих факторов в общей популяции.