Нейробиологи из Медицинского центра Джорджтаунского университета (GUMC) обнаружили аномалию мозга, которая объясняет, почему некоторые люди с диагнозом аутизм не могут легко распознавать лица – дефицит, связанный с нарушениями в социальных взаимодействиях, которые считаются отличительной чертой расстройства.
Они также говорят, что новый метод анализа нейровизуализации, который они разработали, чтобы прийти к этому выводу, вероятно, поможет связать поведенческие дефициты с различиями на нервном уровне в целом ряде неврологических расстройств.
В последней рукописи, опубликованной 15 марта в онлайн-журнале NeuroImage: Clinical, ученые говорят, что в мозгу многих людей с аутизмом нейроны в области мозга, которая обрабатывает лица (веретенообразная область лица или FFA), слишком широки "настроен" чтобы точно различать черты лица разных людей. Они сделали это открытие, используя форму функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), которая сканирует выходные данные FFA размером с чернику, расположенного за правым ухом.
"Когда ваш мозг обрабатывает лица, вы хотите, чтобы нейроны реагировали выборочно, чтобы каждый улавливал разные аспекты отдельных лиц. Нейроны должны быть точно настроены, чтобы понимать, что отличается от одного лица к другому," говорит старший научный сотрудник исследования Максимилиан Ризенхубер, доктор философии., доцент кафедры нейробиологии ГУМК.
"Что мы обнаружили у наших 15 взрослых участников с аутизмом, так это то, что у тех, у кого более серьезный поведенческий дефицит, нейроны настроены более широко, так что одно лицо больше похоже на другое, по сравнению с тонкой настройкой, наблюдаемой в FFA типичных взрослых," он говорит.
"И мы обнаружили доказательства того, что снижение селективности нейронов FFA соответствовало большему поведенческому дефициту в повседневном распознавании лиц у наших участников. Это имеет смысл. Если ваши нейроны не могут отличить разные лица друг от друга, становится сложнее определить, кто с вами разговаривает, или понять выражения лица, которые передаются, что ограничивает социальное взаимодействие."
Ризенхубер добавляет, что есть огромные различия в способности людей с диагнозом аутизм различать лица, и что у некоторых аутичных людей нет проблем с распознаванием лиц.
"Но для тех, у кого есть эта проблема, она может иметь существенные последствия – некоторые исследователи считают, что недостаток обработки лица лежит в основе социальной дисфункции при аутизме," он говорит.
Нейронная основа обработки лица
В прошлом нейробиологи использовали традиционные исследования фМРТ, чтобы исследовать нейронные основы поведенческих различий у людей с аутизмом, но эти исследования дали противоречивые результаты, говорит Ризенхубер. "Основная проблема традиционных методов фМРТ заключается в том, что они могут определить, какие части мозга становятся активными во время обработки лица, но они плохо справляются с прямым измерением избирательности нейронов," он говорит, "и именно эта нейронная избирательность предсказывает производительность обработки лиц, как показано в наших предыдущих исследованиях."
Чтобы проверить свою гипотезу о том, что различия в избирательности нейронов в FFA лежат в основе различий в способностях обработки лиц при аутизме, Ризенхубер и ведущий автор исследования, нейробиолог Сюн Цзян, доктор философии, разработали новую технику анализа изображений мозга, названную локальной региональной неоднородностью. оценить нейронную селективность.
"Локальная региональная неоднородность, или Hcorr, как мы ее назвали, основана на идее о том, что нейроны, имеющие схожую избирательность, в среднем будут показывать одинаковые ответы, тогда как нейроны, которым нравятся разные стимулы, будут реагировать по-разному," говорит Цзян. "Это означает, что люди с дефицитом обработки лиц должны демонстрировать более однородную активность в своей FFA, чем люди с более типичными способностями распознавания лиц."
Они протестировали метод у 15 взрослых с аутизмом и 15 взрослых без расстройства. Участники-аутисты также прошли стандартную оценку социального / поведенческого функционирования.
Исследователи обнаружили, что у каждого аутичного участника поведенческая способность различать лица была тесно связана с уровнями специфичности настройки в правильных FFA по оценке Hcorr. Этот вывод был подтвержден другой передовой техникой визуализации, быстрой адаптацией с помощью фМРТ, которая, как показала группа в предыдущей работе, является хорошей оценкой нейронной селективности.
"По сравнению с более хорошо зарекомендовавшей себя техникой быстрой адаптации с помощью фМРТ, Hcorr имеет несколько существенных преимуществ," говорит Цзян. "Hcorr более чувствителен и может оценивать нейронную селективность, а также быструю адаптацию фМРТ, но с гораздо более короткими сканированиями, а Hcorr может даже оценивать нейронную селективность, используя данные сканирования в состоянии покоя, что делает метод пригодным даже для людей, которые не могут выполнять сложные задачи в сканер, например, плохо функционирующие аутичные взрослые или маленькие дети."
"Исследование предполагает, что, как и у типичных взрослых, FFA остается ключевой областью, отвечающей за обработку лица, и что изменения в нейронной селективности в этой области лежат в основе вариабельности способности обработки лица, обнаруживаемой при аутизме. Наше исследование определяет четкую цель для вмешательства," говорит Ризенхубер. Действительно, после завершения исследования исследователи успешно попытались улучшить навыки распознавания лиц у аутичных участников. Они показали участникам пары лиц, которые сначала были очень непохожи, но становились все более похожими, и обнаружили, что настройка FFA улучшилась вместе с поведенческой способностью различать лица. "Это говорит о том, что высокоуровневые области мозга все еще могут быть несколько пластичными в зрелом возрасте," говорит Ризенхубер.