自闭症儿童大脑中处理运动的区域活动较少

自闭症儿童大脑中处理运动的区域活动较少
刺激和任务设计。(a)所有刺激均以颜色呈现。前三列是来自EmStim©stimulus视频的静态图像。每个视频播放时间为3.75秒。最后一栏展示了用于提示执行任务的静态照片(死去的植物提示参与者做出悲伤的表情;演员脸上掼奶油的位置提示参与者舔哪里;木琴提示参与者用手势弹奏乐器)。1.表情刺激(从左到右:厌恶、高兴、生气、死掉的植物)。2. Nonemotional face stimuli (left to right: puffed cheeks, closed eye, tongue to side, whip cream dollop). 3. Hand actions (left to right: drumming, hammering, grating, xylophone). (b) Illustration of the task design. Stimulus blocks included three videos and or stills, presented for 3.75 s followed by a 1.25‐s black screen between each stimuli. Each resting block consisted of a 15‐s white screen with a black crosshair. Image size: 800 × 600. The stimuli were presented via the Resonance Technology digital goggle system.人类大脑图谱(2020)。DOI: 10.1002 / hbm.25312

自闭症谱系障碍儿童的一个大脑区域负责处理对他人动作的视觉观察,然后将这些动作映射到自己的身体图式上,与正常发育儿童和另一种发育性运动障碍儿童相比,该区域的活跃程度明显较低,根据南加州大学和加州大学洛杉矶分校的研究小组的一项新研究。

这一发现提供了对独有的活动模式和一些新的神经生物学解释比如难以移情,辨别他人的意图,理解社会交往中暗含的方面和不成文的规则,这些一直困扰着科学家们。

研究结果发表在人类大脑图谱美国国家卫生研究院(National Institutes of Health)资助了南加州大学(University of Southern California)和加州大学洛杉矶分校(University of California, Los Angeles)的研究人员进行的一项为期五年、耗资210万美元的研究。这篇文章的主要合著者是南加州大学职业科学和职业治疗部门的博士后学者Emily Kilroy和Laura Harrison。

观察、模仿,mentalize

在接受功能性核磁共振扫描的同时,研究人员向86名儿童展示了面部表情和手部动作的照片和视频,比如模仿弹奏木琴。参与者被要求观察这些动作,模仿它们,或者思考为什么会有这些面部表情或手部动作。例如,如果参与者看到一段有人用剪刀剪纸的视频,他们可能会猜测一项艺术项目正在进行中。

每个孩子都属于三个研究组中的一个:自闭症患儿;诊断为发育协调障碍(一种运动技能障碍,表现为执行或协调运动困难,不能用潜在的医学或神经原因来解释)的儿童;和正常发育的孩子。研究人员比较了功能磁共振成像数据,以确定哪个研究小组的哪个大脑网络在哪个任务中被激活。

数据显示,在观察面部表情和手部运动时,ASD儿童大脑中一个被称为额下回的特殊区域的活跃程度明显低于发育协调障碍和正常发育组。大脑额叶的这个区域被认为是处理他人动作的视觉观察和自动的、潜意识的“具体化”能力之间的联系,或在脑海中描绘自己的身体图式上观察到的动作。

“这一发现很重要,因为它将自闭症中的运动障碍与社交障碍联系了起来,”该研究的首席研究员丽莎·阿齐兹-扎德(Lisa Aziz-Zadeh)说。

阿齐兹-扎德(Aziz-Zadeh)是南加州大学陈氏学院(USC Chan Division)和南加州大学多恩西夫文理学院(Dornsife College of Letters, Arts and Sciences)大脑和创造力研究所(Brain and Creativity Institute)的副教授。她是镜像神经元系统方面的专家,镜像神经元系统是一种专门的大脑系统,在观察一个动作和执行一个动作时都会产生反应。一项相对较近期的发现是,科学家们刚刚开始揭示人类镜像神经元系统是如何与模仿动作、协调肌肉运动和表达同理心等复杂技能有关的。

“朦胧的镜子”有助于解释社会行为

在观察面部表情和手部动作时,发育协调障碍组的参与者,与正常发育儿童相比,没有显示出额下回盖部的激活明显减少。虽然DCD可能影响儿童的社交和情感发展,但这些并不是疾病本身的主要症状。这是这项研究设计的一个特别重要的区别,因为它证明了一些ASD特有的一种疾病在大脑的运动回路中有潜在的关系。

延伸这个比喻——对于自闭症儿童来说,很难反映社会行为的一个原因是大脑的镜子是模糊的。

“自闭症的独特之处在于它相对缺乏镜像能力,”Aziz-Zadeh说。“与其他运动障碍相比,此前没有研究表明这是自闭症的一种独特缺陷。”

在他们的下一个研究阶段,阿齐兹-扎德和同事们计划分析大脑的白质,并寻找研究小组之间的潜在比较和差异。

阿齐兹-扎德说:“目前的主要假设是,自闭症真正的神经生物学缺陷在于白质连通性。”“一个大脑区域的活动不足很可能是因为没有从另一个大脑区域接收到足够的信息。”

研究人员已经确定了自闭症儿童独有的一个大脑活动区域,他们希望再确定另一个区域,也许这个区域甚至不需要大脑扫描。

“在未来,我们能仅仅通过运动特征来识别自闭症吗?”阿齐兹问道。“有没有可能,一个孩子坐在儿科医生的候诊室里,只用iPad就能完成自闭症筛查?”

“自闭症中具身模拟的独特缺陷:一项比较自闭症和发育协调障碍的功能磁共振成像研究”可在人类大脑图谱


进一步探索

自闭症研究表明重复行为和肠道问题之间有联系

更多信息:Emily Kilroy等人。自闭症中具身模拟的独特缺陷:一项比较自闭症和发育协调障碍的功能磁共振成像研究,人类大脑图谱(2020)。DOI: 10.1002 / hbm.25312
期刊信息: 人类大脑图谱

所提供的南加州大学
引用自闭症儿童处理运动的大脑区域活动较少(2021年1月29日
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