Spectrum: Теория связности

Под связностью исследователи обычно подразумевают "функциональную связность" — меру синхронизации активности между различными областями мозга. За последние лет десять во всё большем числе исследований аутизма изучались паттерны связности, в то время как участники отдыхали внутри томографа.

В некоторых из этих работ отмечают, что аутизм характеризуется недостаточной связностью между отдалёнными областями мозга и чрезмерной связностью между соседними; в других — демонстрируют различия в связности определённых нейронных сетей. По данным одного из исследований, связи внутри сети пассивного режима работы мозга у аутистов выглядели особенно слабыми.

На основе этих разрозненных результатов учёные построили теорию связности в общих чертах. Однако результаты некоторых исследований расходятся с предложенными паттернами; также имеются исследования, которые вовсе не обнаруживают различий между аутичным и контрольным мозгом. По мере увеличения масштабности и усложнения исследований число расходящихся друг с другом результатов растёт.

Здесь мы объясняем эти противоречивые результаты и то, как исследователи к ним относятся.

Почему данные о связности при аутизме столь противоречивы?

Одна из главных причин — разнообразие аутизма: каждый человек с аутизмом отличен от других, каждый имеет уникальный набор поведенческих черт, свой опыт и свою генетику. Неудивительно, что индивидуальные паттерны связности также различны.

Поэтому некоторые исследователи начали искать паттерны связности в определённых подгруппах людей с этим расстройством. Например, мутации в связанных с аутизмом генах MET и CNTNAP2 дают паттерны, которые отличаются от таковых у людей без этих мутаций. Паттерны связности у аутичных мужчин и женщин также могут отличаться.

Большие базы данных, в том числе ресурс Autism Brain Imaging Data Exchange, могут помочь учёным точно определить группы аутичных людей с различными паттернами связности. Некоторые исследователи начали искать кластеры меньшего масштаба, например с акцентом на области мозга, которые управляют речью.

Какие ещё факторы влияют на паттерны связности мозга?

Возраст. По некоторым данным, связность у детей и взрослых с аутизмом различается. Например, аутичные дети могут иметь необычно сильные связи в нескольких нейронных сетях мозга; аутичные взрослые, как правило, демонстрируют более слабые связи в некоторых из тех же самых сетей.

Возможно, обращение к пубертатному периоду выявит, почему мозг перестраивается таким образом.

Исследователи также могут достичь некоторого понимания, изучая аутичных малышей до того, как они получат терапию. Исследование сна 2–4-летних детей показывает, что у малышей с аутизмом связи между некоторыми областями мозга оказываются необычно слабыми, а не сильными.

Наиболее ценные данные получены в результате работ, где отслеживаются паттерны связности у одних и тех же людей с течением времени. Одно из немногих исследований этого типа предполагает, что связь между некоторыми нейронными сетями мозга усиливается с раннего до позднего подросткового возраста у типичных людей, однако остаётся стабильной у аутичных людей. Некоторые исследования подростков могут дать больше информации.

Могут ли методы исследований влиять на информацию о связности?

Да. Результаты томографических исследований мозга зависят от параметров магнитного поля, экспериментального подхода и методов анализа данных. Например, связность между некоторыми областями мозга сильнее, когда глаза участников открыты, чем когда они закрыты. Психотропные препараты, такие как флуоксетин (Прозак) или метилфенидат (Риталин), также способны изменять структуру связности.

Движения головы и другие движения, такие как дыхание, тоже могут исказить результаты. Исследователи всё ещё ищут способы минимизировать или скорректировать эти факторы.

Некоторые исследователи утверждают, что использование различных методов визуализации в сочетании друг с другом может обеспечить более богатые данные и более надёжные результаты. Наиболее распространённый метод — функциональная магнитно-резонансная томография. Другие методы включают в себя магнитоэнцефалографию, которая отслеживает колебания магнитных полей мозга, и диффузионную тензорную визуализацию, которая отображает структурные связи.

Может ли связность служить биомаркером аутизма?

Маловероятно. Некоторые учёные ищут биологические маркеры, которые бы надёжно сигнализировали о наличии расстройства, но оказалось трудно продемонстрировать непротиворечивые различия в связности. Паттерны связности при аутизме могут пересекаться с паттернами других состояний, таких как шизофрения или депрессия.

Часть проблемы заключается в сомнениях исследователей, как именно анализировать изображения. Метод, называемый машинным обучением, нередко используется для классификации участников как аутичных на основе их паттернов связности, однако различные алгоритмы могут давать противоречивые результаты. И зачастую исследователи не могут повторить свои собственные выводы, когда применяют свои методы к новому набору данных.

Представленный выше материал — перевод текста "The connectivity theory of autism, explained".