Изменение функциональной связи для экспериментальной группы участников с расстройством аутистического спектра в результате вмешательства в чтение. Функциональная связь области Брока с остальной частью мозга и изменение связи от вмешательства до и после в состоянии покоя показывают статистически значимые изменения в связности в левом полушарии. Шкала (справа) представляет значимость с точки зрения порога T.
Исследователи из Университета Алабамы в Бирмингеме обнаружили, что десяти недель интенсивного чтения для детей с расстройством аутистического спектра было достаточно, чтобы усилить активность слабо связанных областей их мозга, которые вместе работают над пониманием чтения. В то же время понимание прочитанного у тех 13 детей, средний возраст которых составлял 10.9 лет, также улучшился.
"Это первое исследование, в котором у детей с РАС проводится вмешательство по чтению с использованием методов визуализации мозга, и его результаты отражают пластичность мозга," сказал Раджеш Кана, доктор философии.D., адъюнкт-профессор психологии Колледжа искусств и наук UAB и старший автор этой статьи. "Некоторые родители думают, что если их ребенку на момент постановки диагноза 8 или 10 лет, игра проиграна. Что я постоянно подчеркиваю, так это важность вмешательства и магию вмешательства в мозг в целом и связность мозга в частности."
Семьи, принимавшие участие в исследовании, прошли интенсивное вмешательство – четыре часа в день, пять дней в неделю, в общей сложности 200 часов очного обучения – бесплатно, – говорит Кана.
Хорошо известно, что у детей с РАС снижена взаимосвязь между определенными областями сети чтения мозга по сравнению с обычно развивающимися детьми. Дети с РАС, которые прошли 10-недельную интервенцию по чтению в исследовании Кана, улучшили понимание прочитанного за счет изменения функции своего мозга. Они показали повышенную активацию областей мозга, участвующих в речевой и визуальной / пространственной обработке в левом полушарии мозга, где находятся языковые способности, а также компенсаторное задействование некоторых областей в правом полушарии и областей мозга под самой внешней корой.
Более того, степень повышенной активации мозга и функциональной связи двух основных языковых областей – левой средней височной извилины и левой нижней лобной извилины (которая включает в себя область Брока, которая позволяет человеку произносить слова) – коррелирует с количеством улучшений в чтении. понимание для группы вмешательства детей с РАС.
"Обработка ASD мозга после вмешательства выглядит более богатой, с визуальным, семантическим и моторным кодированием, которое отражается более активной зрительной деятельностью и вовлечением моторных областей," Кана сказала.
В целом, эти результаты подтверждают использование специализированного вмешательства для детей с РАС, чтобы повысить их навыки обучения более высокого порядка, и они добавляют к растущим свидетельствам пластичности (способности изменять функцию) молодого мозга у детей с РАС. Трансляционная нейровизуализация в этом исследовании увеличивает понимание установленных нейронных сетей у детей с РАС, и эти знания помогут разработать будущие целевые поведенческие вмешательства.
Контрольные группы сопоставимых типично развивающихся детей и детей с РАС – оба из которых не получали вмешательства по чтению в течение периода исследования – не показали значительных изменений в связности в их мозгу или в понимании прочитанного через 10 недель.
Методика чтения Линдамуда-Белла, использованная в исследовании, учит детей формировать концептуальные образы, когда они читают и слышат язык. Такой невербальный сенсорный ввод может помочь развить в мозгу связь между языками и образами, улучшить понимание устной речи и чтения, укрепить словарный запас и развить навыки мышления более высокого порядка. Мероприятие под названием «Визуализация и вербализация для понимания языка и мышления» проводилось в одном из 61 учебного центра Линдамуда-Белла, ближайшего к семьям детей с РАС. Во время 10-недельного вмешательства дети с РАС получают индивидуальные инструкции, не отвлекая их, четыре часа в день, пять дней в неделю.
"Люди с аутизмом относительно лучше справляются с визуальной / пространственной обработкой," Кана сказала. "Вмешательство способствует использованию таких сильных сторон, чтобы в конечном итоге улучшить понимание речи."
Инструмент для сбора данных о связях мозга – функциональная магнитно-резонансная томография. Аппарат фМРТ обнаружил области мозга, которые были активны из-за повышенного кровотока, когда дети выполняли задание на понимание предложения, отвечая на вопрос, было ли предложение истинным или ложным. Поскольку вмешательство было сосредоточено на использовании концепций изображений, в исследовании использовались оба предложения с высоким содержанием образов, такие как "H на вершине H на вершине другого H выглядит как лестница," и предложения с низким содержанием образов, такие как "Сложение, вычитание и умножение – все это математические навыки." Различные части мозга в группе вмешательства показали повышенную активность или способность к взаимодействию в ответ на два типа вопросов.
Современная наука о мозге признает, что отдельные области мозга имеют разные специализированные функции – с компьютерной точки зрения, мозг функционирует посредством распределенной обработки. Двумя наиболее известными из этих отдельных областей являются область Брока в левой лобной доле и область Вернике, расположенная там, где левая височная доля мозга встречается с теменной и затылочной долями. Люди, перенесшие инсульт в районе Брока, могут понимать слова, но не могут говорить; люди с инсультом в районе Вернике могут складывать слова, но не понимают язык.
В дополнение к фМРТ на основе задач, исследователи UAB использовали другой подход к тем же группам детей – фМРТ в состоянии покоя. Этот протокол смотрит на определенные области мозга, чтобы увидеть, проявляют ли эти области активность в течение коротких отрезков времени, когда ребенок просто отдыхает внутри аппарата фМРТ. Эта корреляция во времени является мерой связи. У 16 детей с РАС, которые прошли 10-недельное вмешательство по чтению и завершили исследование фМРТ в состоянии покоя, имели более высокую функциональную связь между областями Брока и Вернике по сравнению с их мозгом до вмешательства. У них также была большая связь между областью Брока или областью Вернике с другими частями мозга, которые задействованы для компенсации недостаточной связи РАС. Кроме того, сила этих связей коррелировала со степенью улучшения понимания прочитанного у детей, которым проводилось вмешательство в чтение.
"Изучая сеть чтения во время отдыха или во время активной задачи, мы получаем возможность исследовать одну и ту же сеть при разных уровнях когнитивных / лингвистических требований," сказала Кана. "Это обеспечивает не только основные спонтанные колебания сети считывания, но также то, как сеть ведет себя при запросе задачи."
Все дети в исследованиях прошли тесты на чтение, вербальный IQ и фМРТ на 0-й и 10-й неделе. Подопытным детям с РАС было предложено вмешательство в чтение между этими двумя контрольными датами. 13 детей с РАС, которые были контрольными, получили бесплатное вмешательство по чтению после того, как тесты и нейровизуализация были завершены через 10 недель.
Семьи набирались по всей Алабаме через группы поддержки и клиники, а в других частях Соединенных Штатов через учебные центры Lindamood-Bell. В Бирмингем приезжали семьи из других штатов из городов Филадельфия, Хьюстон, Чикаго и Бостон, а также из других мест в Джорджии, Миннесоте, Калифорнии, Гавайях, Нью-Джерси и Флориде для проведения тестов и визуализации. Каждой семье приходилось оставаться в UAB в течение двух дней во время исследований до и после вмешательства.
Объектами исследования с РАС были высокофункциональные дети, которые хорошо читали вслух, но плохо понимали текст. Чтобы помочь маленьким детям приспособиться к нейровизуализации, исследователи показали им аппарат фМРТ, позволили им полежать в нем и воспроизвели звуки, которые аппарат будет издавать. В день сканирования аппарат был украшен красочными наклейками, чтобы он выглядел как игрушка, а ребенка заправляли одеялом с Микки Маусом.