新的腦成像和計(jì)算機(jī)模擬預(yù)測(cè)自閉癥大腦活性和行為

目前，來(lái)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(kāi)發(fā)自閉癥的干預(yù)和療法提供了明確的目標(biāo)。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(méi)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(tuán)隊(duì)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(huì)影響大腦之間信號(hào)的傳播速度。

迪特里希學(xué)院人文及社會(huì)科學(xué)大學(xué)的腦成像中心主任、心理學(xué)教授Just說(shuō)：白質(zhì)束是人大腦中的“無(wú)名英雄”。在孤獨(dú)癥患者中我們可以評(píng)價(jià)白質(zhì)束的質(zhì)量（好壞），我們的數(shù)學(xué)模型可以預(yù)測(cè)白質(zhì)束是如何協(xié)調(diào)大腦活動(dòng)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(dāng)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(shí)起，Just和他的團(tuán)隊(duì)用更先進(jìn)的成像技術(shù)特別是白質(zhì)束擴(kuò)散成像技術(shù)和先進(jìn)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(dú)癥個(gè)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(lái)。

通過(guò)數(shù)學(xué)模型模擬對(duì)應(yīng)額葉和后部腦區(qū)之間的協(xié)調(diào)活動(dòng)，能夠解決一些問(wèn)題如Tower of London（在額葉功能神經(jīng)心理測(cè)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(cè)人大腦激活區(qū)域間的同步性、額葉后的通信帶寬以及個(gè)別白質(zhì)束的質(zhì)量。

Just解釋說(shuō)：大腦對(duì)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(yǔ)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(bǔ)充說(shuō)：“這就告訴我們自閉癥的問(wèn)題在哪里，我們現(xiàn)在可以專注于設(shè)計(jì)療法去嘗試改善白質(zhì)束，我們已經(jīng)證明通過(guò)行為干預(yù)能改善白質(zhì)束”。

在2009年發(fā)表的開(kāi)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(guò)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(gè)別兒童的閱讀表現(xiàn)也提高了。

Just說(shuō)：“這項(xiàng)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(shí)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(duì)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。