Расстройство аутистического спектра и аутизм – это общие термины для группы сложных расстройств развития мозга, которые влияют на социальные взаимодействия, коммуникативные навыки и поведение.
«Многие исследования показали, что люди с аутизмом не могут сосредоточиться на области глаз других людей, чтобы собрать социальные сигналы и обработать информацию об эмоциях», – сказал Ули Рутисхаузер, доктор философии, доцент нейрохирургии и директор исследований нейрофизиологии человека в Cedars-Sinai. , и первый автор статьи в нояб.
20 номер журнала Neuron. «Миндалевидное тело, которое имеет решающее значение для распознавания лиц и обработки эмоций, считается одной из основных областей, где возникает дисфункция, но это первый случай, когда отдельные нейроны в структуре были зарегистрированы и проанализированы у пациентов с аутизмом."
Исследователи из отделения нейрохирургии и отделения неврологии Седарс-Синай вместе с коллегами из Калифорнийского технологического института и Мемориальной больницы Хантингтона в Пасадене «прослушали» и записали активность возбуждения отдельных нервных клеток в миндалине двух пациентов с высоким -работающая форма аутизма, когда они просматривали изображения целых лиц или частей лиц на экране.
Каждое лицо выражало эмоцию – страх или счастье – и пациентов просили посмотреть на изображения, чтобы решить, какая эмоция была выражена.
Затем исследовательская группа сравнила записи нейронов у пациентов с аутизмом с записями нейронов у пациентов без аутизма, что привело к открытию, что определенный тип нейронов атипично функционирует у людей с аутизмом.
Разные нейроны реагируют на разные аспекты задачи. В миндалине, которая, как известно, важна для эмоциональной памяти, определенные нейроны срабатывают, когда человек смотрит на все лицо; другая популяция реагирует, когда рассматривает части лица или определенные черты лица, такие как глаза или рот.
У двух пациентов с аутизмом нейроны «всего лица» отреагировали надлежащим образом, но нейроны «части лица» были намного более активными, когда пациентам показывали область рта по сравнению с тем, когда им показывали глаза.
"Субпопуляция нейронов у этих пациентов с расстройством аутистического спектра показала аномальную чувствительность к области рта. Нейроны миндалины казались нормальными с электрической точки зрения, а нейроны, чувствительные к всему лицу, реагировали нормально.
Таким образом, подмножество нейронов, чувствительных к частям лица, было особенно аномальным при аутизме », – сказал Рутисхаузер.
Старший автор статьи, Ральф Адольфс, доктор философии, профессор психологии и неврологии Брена в Калифорнийском технологическом институте, сказал, что исследование представляет новое понимание механизмов, лежащих в основе симптомов аутизма, и открывает двери для дальнейших исследований.
"Есть ли генетические мутации, которые приводят к изменениям в этой популяции нейронов?? Возникают ли клеточные аномалии в миндалевидном теле или они являются результатом аномалий обработки в других частях мозга??
Есть много вопросов, на которые еще предстоит ответить, но это исследование указывает нам в определенном направлении, которое, как мы считаем, поможет понять аутизм », – сказал он.
Наблюдать за активностью отдельных нейронов в человеческом мозгу очень сложно и делается очень редко, но это единственный способ изучить, что происходит в мозгу в тот самый момент, когда человек думает.
Сотрудничество нейробиологов и нейрохирургов позволяет использовать эти редкие возможности для углубления знаний о том, как работает мозг. Подобные исследования нервных клеток были проведены на животных, но они являются несовершенными представителями человеческого мышления и поведения, и без прямой обратной связи с людьми нейробиологам приходилось делать предположения при интерпретации ответов животных.
Прогресс в поиске ответов на вопрос об аутизме был ограниченным, поскольку не существует животной модели для очень сложного заболевания человека.
Исследование аутизма стало возможным благодаря пациентам, лечившимся от эпилепсии, которые перенесли операцию: им в мозг имплантировали глубинные электроды для отслеживания электрической активности, связанной с припадками.
Двое из пациентов также страдали высокофункциональной формой расстройства аутистического спектра.
«Миндалевидное тело – это обычная мишень для глубинных электродов для локализации эпилептических припадков.
Это дает уникальную возможность записывать активность миндалевидного тела, структуры мозга, которая важна для обработки эмоций и предположительно аномальна при аутизме. Однако до нашего недавнего открытия было неизвестно, содержит ли миндалевидное тело человека нейроны, чувствительные к лицу », – сказал Адам Мамелак, доктор медицины, профессор нейрохирургии и директор функциональной нейрохирургии в Cedars-Sinai.
В исследовании внутричерепной электроэнцефалограммы (ЭЭГ) каждый раз, когда целевой нейрон активен, он запускает «потенциал действия» – химическое и электрическое изменение, которое может быть записано для последующего анализа. Как никогда раньше, исследователи могут наблюдать на людях и в реальном времени, как отдельные клетки мозга реагируют, когда субъект мысленно обрабатывает визуальный образ.
Рутисхаузер, Адольфс и их коллеги опубликовали несколько недавних статей о распознавании лиц, которые привели к этому исследованию аутизма. В одном из них они регистрировали активность отдельных нейронов, когда мозг пациентов обрабатывал сигналы от мимики.
В другом они сообщили, что когда нейроны, связанные с памятью, активируются скоординированно с определенными мозговыми волнами, в результате распознавание изображений и воспоминания становятся сильнее, чем если бы эта синхронизация не происходила.