新的腦成像和計算機模擬預(yù)測自閉癥大腦活性和行為

目前，來自Carnegie Mellon University's Marcel研究部分解釋了自閉癥的奧秘，為科學(xué)家開發(fā)自閉癥的干預(yù)和療法提供了明確的目標。自閉癥一直是科學(xué)之謎，主要是由于其癥狀多樣化和癥狀之間看似沒有聯(lián)系的相關(guān)性。

在發(fā)表在Neuroscience and Biobehavioral Reviews雜志上研究中，Just和他的團隊用腦成像技術(shù)和數(shù)學(xué)模型揭示了自閉癥的人大腦白質(zhì)束發(fā)生了什么改變，以及這些改變是如何能影響大腦功能的。大腦白質(zhì)束連接功能的不足會影響大腦之間信號的傳播速度。

迪特里希學(xué)院人文及社會科學(xué)大學(xué)的腦成像中心主任、心理學(xué)教授Just說：白質(zhì)束是人大腦中的“無名英雄”。在孤獨癥患者中我們可以評價白質(zhì)束的質(zhì)量（好壞），我們的數(shù)學(xué)模型可以預(yù)測白質(zhì)束是如何協(xié)調(diào)大腦活動的。這使我們精確了解是什么影響了自閉癥患者的大腦思維。

這些研究結(jié)果的基礎(chǔ)是2004年相當有影響力的“自閉癥額后underconnectivity理論” （Frontal-Posterior Underconnectivity Theory of Autism），該理論首次發(fā)現(xiàn)并解釋在自閉癥中額葉和腦后部區(qū)激活的同步性是低的。從那時起，Just和他的團隊用更先進的成像技術(shù)特別是白質(zhì)束擴散成像技術(shù)和先進的數(shù)學(xué)模型發(fā)現(xiàn)，自閉癥的白質(zhì)束也改變了。他們使用數(shù)學(xué)模型，在孤獨癥個體中能將連接額葉和腦后部區(qū)的質(zhì)量較差的白質(zhì)束與額葉和后部區(qū)域較差的同步性相聯(lián)系起來。

通過數(shù)學(xué)模型模擬對應(yīng)額葉和后部腦區(qū)之間的協(xié)調(diào)活動，能夠解決一些問題如Tower of London（在額葉功能神經(jīng)心理測試中經(jīng)常出現(xiàn)）。該模型可以操縱額葉和后部區(qū)域之間的通信帶寬（也即同步性）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)校正模型可以預(yù)測人大腦激活區(qū)域間的同步性、額葉后的通信帶寬以及個別白質(zhì)束的質(zhì)量。

Just解釋說：大腦對信息的加工是由大腦各區(qū)域網(wǎng)絡(luò)相互作用的，其中有些是大腦前部的，其中一些是后部的。自閉癥可能是由前后額連接異常造成的。同樣，語言理解障礙也是由大腦額葉和后部區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)連接異常所引起的。

Just補充說：“這就告訴我們自閉癥的問題在哪里，我們現(xiàn)在可以專注于設(shè)計療法去嘗試改善白質(zhì)束，我們已經(jīng)證明通過行為干預(yù)能改善白質(zhì)束”。

在2009年發(fā)表的開創(chuàng)性研究中，Just和他的同事第一次發(fā)現(xiàn)閱讀障礙兒童的腦白質(zhì)束損害通過療法是可以修復(fù)的。他們的成像研究表明治療后，腦白質(zhì)束質(zhì)量提高，個別兒童的閱讀表現(xiàn)也提高了。

Just說：“這項新研究和模型提出了修改人大腦的思路方式，并可能幫助患有自閉癥的人。同時研究也指出自閉癥的可能起因”。

除自閉癥外，這些發(fā)現(xiàn)對其他精神疾病也有意義，如精神分裂癥、阿爾茨海默氏病等白質(zhì)束缺陷的疾病。