自閉癥的神經(jīng)機(jī)制綜述

左晨毅

摘 要 自閉癥的患病率呈逐年上升的趨勢(shì)，隨著認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的飛速發(fā)展讓研究者們能從腦結(jié)構(gòu)與功能的角度來(lái)探索其內(nèi)部機(jī)制，以更好地理解自閉癥的病理生理學(xué)機(jī)制。本文從自閉癥的認(rèn)知神經(jīng)層次入手，來(lái)總結(jié)以往重要的研究發(fā)現(xiàn)，并且對(duì)自閉癥的典型特征，社會(huì)屬性和行為異常，神經(jīng)影像學(xué)重要成果進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵詞 自閉癥 神經(jīng)機(jī)制 腦

中圖分類(lèi)號(hào)：B845 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2018.09.077

Abstract The prevalence of autism is increasing year by year. With the rapid development of cognitive neuroscience， researchers can explore their internal mechanisms from the perspective of brain structure and function to better understand the pathology of autism physiological mechanism. This article starts with the cognitive neurological level of autism， sums up the important research findings of the past， and summarizes the important results of neuroimaging for the typical characteristics of autism， social attributes and behavioral abnormalities.

Keywords autism； neurological mechanisms； brain

自閉癥是一種神經(jīng)發(fā)育性障礙，主要表現(xiàn)為溝通與社會(huì)交流障礙，興趣狹窄和重復(fù)刻板行為，且常見(jiàn)于男性。調(diào)查結(jié)果表明，自2010以來(lái)，自閉癥的發(fā)病率在全世界范圍內(nèi)創(chuàng)新高，已經(jīng)了達(dá)到1/160，根據(jù)美國(guó)疾病控制與預(yù)防中心在2014年公而的數(shù)據(jù)，在美國(guó)8歲以下兒童的發(fā)病率已經(jīng)達(dá)到了1/68。我國(guó)至今仍沒(méi)有關(guān)于自閉癥的全國(guó)性普及調(diào)查，根據(jù)部分地區(qū)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)近年來(lái)自閉癥的患病率卻在不斷地增加。了解它的發(fā)生發(fā)展進(jìn)程，內(nèi)在的生物化學(xué)及腦機(jī)制，從而更好地控制預(yù)防成為我們的重要任務(wù)。

關(guān)于自閉癥的前期研究多為行為學(xué)研究，并沒(méi)有深入到腦結(jié)構(gòu)層次，這具有一定的局限性。在兒童的成長(zhǎng)發(fā)育早期我們較難看到他們穩(wěn)定的發(fā)育特征，而可靠的自閉癥診斷一般需要各方面行為發(fā)展趨于穩(wěn)定才可做出，這時(shí)可能已錯(cuò)過(guò)了他們最佳的發(fā)育時(shí)期，所以我們要找出他們發(fā)展異常的腦區(qū)和神經(jīng)病理機(jī)制來(lái)揭示其內(nèi)在機(jī)理，從而更好服務(wù)于預(yù)防與診斷治療。20世紀(jì)90年代后，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展，研究者越來(lái)越多的運(yùn)用EEG（腦電）、fMRI（功能性磁共振成像）、DTI（擴(kuò)散張量成像）、fNIRS（近紅外光學(xué)成像）等科學(xué)技術(shù)來(lái)協(xié)助對(duì)自閉癥腦結(jié)構(gòu)功能的探尋，其中fMRI的貢獻(xiàn)比較大，為我們對(duì)自閉癥腦層面的認(rèn)知提供了重要的基礎(chǔ)，近些年fNIRS的使用則讓我們從相對(duì)封閉的實(shí)驗(yàn)研究階段走向人際互動(dòng)階段，使研究更符合自閉癥的特點(diǎn)，從而增加了其生態(tài)效度。

研究者試圖用一些理論來(lái)解釋自閉癥譜系障礙是如何在不同人群中表現(xiàn)出來(lái)的，例如，“弱中央統(tǒng)合模型”“心理理論模型”“鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)模型”，但多年的研究發(fā)現(xiàn)自閉癥是高度異質(zhì)性的疾病，研究者并未找到確定一致的原因來(lái)解釋這一疾病。近年來(lái)神經(jīng)影像學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，自閉癥患者在部分腦結(jié)構(gòu)上與正常個(gè)體存在顯著差異，這些區(qū)域主要包括了額葉、顳葉、額顳環(huán)路、額葉小腦環(huán)路等。同時(shí)，這與行為學(xué)研究測(cè)量自閉癥患兒頭圍取得的結(jié)果一致。在腦功能連接方面，與正常個(gè)體相比，自閉癥個(gè)體在不同腦區(qū)間存在近距離連接過(guò)度，而遠(yuǎn)距離連接不足的問(wèn)題。這些腦功能連接異常的情況可能會(huì)導(dǎo)致自閉癥個(gè)體不同腦區(qū)間的信息統(tǒng)合能力異常，以及協(xié)調(diào)能力變差，全腦連接分散，并最終導(dǎo)致自閉癥個(gè)體在心理與行為結(jié)果上的異常表現(xiàn)，出現(xiàn)自閉癥狀。這些研究結(jié)果在EEG的研究中也得到了證實(shí)。這些相對(duì)一致的腦結(jié)構(gòu)及連接異常為我們初步揭示了自閉癥的腦與正常人的差異。

1 社會(huì)交往異常的腦基礎(chǔ)

自閉癥患者的核心問(wèn)題就是社會(huì)交往和溝通相關(guān)的障礙。自閉癥兒童言語(yǔ)發(fā)展滯后、缺乏眼神交流、面孔對(duì)視以及對(duì)他人情緒的理解等基本的社交技能， 這使其社會(huì)功能?chē)?yán)重受損。fMRI研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，自閉癥患者的杏仁核區(qū)域與正常個(gè)體存在顯著差異，比如在社會(huì)認(rèn)知與信息加工任務(wù)中，表現(xiàn)出異常激活。也就是說(shuō)杏仁核功能紊亂可能是自閉癥患者社交功能受損的重要原因。而在面孔知覺(jué)加工任務(wù)中，與正常個(gè)體相比，自閉癥患者在面孔梭狀回區(qū)域表現(xiàn)出更低的激活。在面孔加工實(shí)驗(yàn)中，用兒童父母面孔或陌生面孔時(shí)，發(fā)現(xiàn)在觀看父母面孔時(shí)，自閉癥兒童與正常兒童相比，在梭狀回的激活并沒(méi)有差異，而在觀看陌生面孔時(shí)，自閉癥兒童雙側(cè)梭狀回的激活區(qū)域只占正常兒童的25%左右，且在梭狀回左側(cè)的信號(hào)變化率顯著少于正常兒童，可能與自閉癥兒童對(duì)陌生面孔的興趣與注意減少有關(guān)。梭狀回在面孔識(shí)別的過(guò)程中起著重要的作用，而普遍研究表示自閉癥兒童在任務(wù)態(tài)下的腦部梭狀回區(qū)域異于常人，這與我們以往的行為學(xué)研究中自閉癥兒童回避、不愿意看人臉相一致。[1]Ashleigh Hillier[2]等人研究發(fā)現(xiàn)自閉癥兒童對(duì)不同類(lèi)型的情緒識(shí)別存在一些差異，他們對(duì)害怕傷心等負(fù)性情緒不易識(shí)別，而對(duì)高興情緒和正常兒童無(wú)異，對(duì)于比較復(fù)雜的情緒更是比較難以識(shí)別。還有研究表明自閉癥患者存在腦部結(jié)構(gòu)和連接的異常，短距離的腦連接增強(qiáng)，而遠(yuǎn)距離的腦連接減弱。Carper等人的研究結(jié)果表明，自閉癥個(gè)體在額葉、顳葉和頂葉、胼胝體、梭狀回，以及白質(zhì)體積等方面存在異常，其中，前額葉、顳葉和頂葉體積增大與局部關(guān)聯(lián)紊亂有關(guān)，而胼胝體內(nèi)部關(guān)聯(lián)性的下降導(dǎo)致了左右腦信息整體能力顯著下降；左腦初級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)的白質(zhì)體積增大與其功能低下相關(guān)；梭狀回與相關(guān)腦區(qū)的連通性的削弱可能與患者面孔識(shí)別能力低下相關(guān)。[3]孟景等人的研究發(fā)現(xiàn)自閉癥患者在簡(jiǎn)單或外顯任務(wù)中共情能力表現(xiàn)相對(duì)完整，而在復(fù)雜或內(nèi)隱任務(wù)中則表現(xiàn)出共情受損現(xiàn)象，這可能與自閉癥個(gè)體難以自發(fā)、主動(dòng)地注意并加工社會(huì)信息有關(guān)。在相應(yīng)的腦激活水平上，在外顯任務(wù)中，自閉癥個(gè)體面對(duì)他人情緒時(shí)前額葉激活水平顯著上長(zhǎng)，而在內(nèi)隱任務(wù)中并無(wú)顯著變化。[4]對(duì)語(yǔ)言功能受損的自閉癥患者，進(jìn)行靜息態(tài)腦功能連接分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)與正常個(gè)體相比，在自閉癥個(gè)體中負(fù)責(zé)語(yǔ)言加工的腦區(qū)間的連接顯著降低，雙側(cè)布洛卡區(qū)與背側(cè)前額葉，語(yǔ)言監(jiān)控與右側(cè)小腦間的連接。這些腦區(qū)對(duì)我們?nèi)粘５纳鐣?huì)交往和交流都有著重要的作用，而自閉癥患者的腦功能網(wǎng)絡(luò)的異常也正印證了早前研究中他們相應(yīng)的社會(huì)行為異常。

2 刻板行為的腦基礎(chǔ)

Frith等人[5]認(rèn)為自閉癥患者的主要問(wèn)題是由于難以對(duì)信息進(jìn)行整體加工提取，并基于此提出了WCC（Weak Central Coherence）模型理論，該理論認(rèn)為，個(gè)體對(duì)信息進(jìn)行加工時(shí)，對(duì)于意義是進(jìn)行整體性提取的，而自閉癥患者只能從局部意義進(jìn)行提取，也就是自閉癥個(gè)體的信息加工是碎片化的，難以片斷式的信息統(tǒng)合成有意義的整體，所以說(shuō)，相對(duì)于正常兒童，自閉癥兒童很難很好地利用背景環(huán)境來(lái)為自己做參照。該理論的不同于心理理論等，它揭示了自閉癥患者行為等方面的異常。Dapretto等人[6]結(jié)合fMRI技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，自閉癥個(gè)體位于前額葉皮層的鏡像神經(jīng)元活動(dòng)明顯弱于正常個(gè)體，也就是說(shuō)自閉癥個(gè)體的鏡像神經(jīng)元可能系統(tǒng)可能工作失常。采用EEG進(jìn)行的研究也發(fā)現(xiàn)鏡像神經(jīng)元存在異常，當(dāng)正常個(gè)體在自己做動(dòng)作或觀察別人的動(dòng)作時(shí)，其椎體神經(jīng)元同步活動(dòng)的電信號(hào)之后會(huì)在感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層出現(xiàn)一個(gè)后續(xù)的抑制作用過(guò)程，而自閉癥個(gè)體在進(jìn)行完成相同任務(wù)的過(guò)程中，并沒(méi)有出現(xiàn)類(lèi)似的抑制過(guò)程。而鏡像神經(jīng)元是當(dāng)個(gè)體在模仿他人時(shí)腦部特定的激活部位，這一區(qū)域神經(jīng)活動(dòng)的減弱某種意義上說(shuō)明了自閉癥患者行為背后腦結(jié)構(gòu)上的異常。

總的來(lái)說(shuō)，自閉癥存在社會(huì)交往能力缺乏和刻板行為都存在著腦結(jié)構(gòu)與功能的異常，以往的研究已經(jīng)取得了一些成果，但是還沒(méi)有達(dá)到一致的穩(wěn)定的結(jié)論。對(duì)自閉癥患者存在的腦區(qū)發(fā)育異常，以及不同腦區(qū)之間的結(jié)構(gòu)和功能神經(jīng)通路還需要進(jìn)一步闡釋?zhuān)@將有助于人們更好地理解自閉癥的病理生理學(xué)機(jī)制。到目前為止，基于認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)技術(shù)（磁共振、腦電等）的研究越來(lái)越多，而一致性的結(jié)論還相比較少，未來(lái)的研究需要大樣本的縱向追蹤研究來(lái)進(jìn)一步尋找自閉癥的神經(jīng)生物學(xué)標(biāo)記，為預(yù)防、診斷和干預(yù)自閉癥個(gè)體提供更為精確的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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