تحقیقات نوین در حوزه علوم اعصاب نشان می دهند که تحلیل پویایی های عصبی می تواند دریچه ای تازه به سوی تشخیص اوتیسم با الگوهای مغز بگشاید. این مطالعه با تمرکز بر ارتباطات لحظه ای میان نواحی مختلف مغز، تفاوت های معناداری را در کودکان مبتلا به اوتیسم شناسایی کرده که با مهارت های انطباقی و توانمندی های شناختی آن ها همبستگی مستقیم دارد.
تحقیقات جدید الگوهای خاصی از فعالیت مغزی رو شناسایی کردن که بچه های کم سن وسال مبتلا به اوتیسم رو از هم سالانشون که رشد عادی دارن متمایز می کنه. این الگوها مربوط به نحوه ارتباط نواحی مختلف مغز با همدیگه در طول زمان هستن و به نظر می رسه مستقیما با شدت علائم اوتیسم در ارتباط باشن. یافته ها نشون می دن که این پویایی های عصبی روی مهارت های انطباقی روزمره تاثیر می گذارن، که اون هم به نوبه خودش روی عملکرد شناختی اثر می ذاره. در واقع، این تحقیق گامی مهم در جهت تشخیص اوتیسم با الگوهای مغز است. این مطالعه در The Journal of Neuroscience منتشر شده است.
تشخیص اختلال طیف اوتیسم در کودکان خردسال در حال حاضر تا حد زیادی به مشاهده رفتار بستگی داره. این فرآیند می تونه سلیقه ای باشه چون علائم از یک کودک به کودک دیگه خیلی متفاوته. دانشمندان به دنبال پیدا کردن نشانگرهای بیولوژیکی عینی بودن تا دقت تشخیص زودهنگام رو بالا ببرن. اونا همچنین قصد دارن مکانیسم های عصبی زمینه ای رو که باعث چالش های اجتماعی و شناختی مرتبط با این بیماری می شن، درک کنن.
پیشرفت در تشخیص اوتیسم با الگوهای مغز
بیشتر تحقیقات قبلی در این زمینه، به مغز به عنوان یک شیء ایستا نگاه کردن. این مطالعاتِ اولیه، میانگین قدرت اتصال بین نواحی مغز رو در یک دوره طولانی محاسبه می کردن. این رویکرد فرض می کنه که فعالیت مغز در طول اندازه گیری ثابت می مونه. با این حال، مغز بسیار فعاله و مدام شبکه های خودش رو برای پردازش اطلاعات سازماندهی مجدد می کنه.
تیمی از محققان به سرپرستی کونگهوی سو و یاکیونگ شیائو در دانشگاه فناوری های پیشرفته شنژن تصمیم گرفتن این الگوهای در حال تغییر رو بررسی کنن. اونا روی مفهومی به نام «اتصال عملکردی پویا» تمرکز کردن. این روش با فعالیت مغز مثل یک فیلم برخورد می کنه تا یک عکس. این کار به دانشمندان اجازه می ده ببینن شبکه های عملکردی چطور لحظه به لحظه خودشون رو پیکربندی و بازآرایی می کنن.
برای اندازه گیری این فعالیت، تیم از فناوری خاصی به نام «طیف سنجی مادون قرمز نزدیک عملکردی» استفاده کرد. در این تکنیک، کلاهی مجهز به حسگرهای نوری روی سر کودک قرار داده می شه. حسگرها نور مادون قرمز نزدیکِ بی خطری رو می تابونن که از پوست و استخوان جمجمه عبور می کنه. این نور تغییرات سطح اکسیژن خون در مغز رو تشخیص می ده که به عنوان شاخصی برای فعالیت عصبی عمل می کنه.
تصویر زیر یکی از تجهیزات پیشرفته نوری را نشان می دهد که برای ثبت غیرتهاجمی فعالیت های مغزی در کودکان و بررسی الگوهای ارتباطی آن ها طراحی شده است.
همان طور که در تصویر مشاهده می کنید، این روش به دلیل راحتی و عدم ایجاد مزاحمت، ابزاری ایده آل برای مطالعه پویایی های عصبی در محیط های طبیعی است.
این روش به ویژه برای مطالعه کودکان خردسال خیلی مناسبه. برخلاف دستگاه های ام آر آی (MRI) که پر سر و صدا هستن و لازم دارن شرکت کنندگان کاملا بی حرکت بمونن، این سیستم نوری ساکته و کمی حرکت رو هم تحمل می کنه. این انعطاف پذیری به محققان اجازه می ده داده ها رو در محیطی طبیعی تر و راحت تر جمع آوری کنن.
این مطالعه شامل 44 کودک بین دو تا شش سال بود. تقریبا نیمی از شرکت کنندگان مبتلا به اختلال طیف اوتیسم تشخیص داده شده بودن. نیمه دیگه کودکان با رشد عادی بودن که به عنوان گروه کنترل در نظر گرفته شدن. محققان فعالیت مغزی رو در حالی که بچه ها آرام نشسته بودن و یک کارتون صامت تماشا می کردن، ثبت کردن.
محققان داده ها رو با استفاده از تکنیک «پنجره لغزان» تجزیه و تحلیل کردن. اونا به بخش های کوتاهی از ضبط نگاه کردن تا ببینن کدوم نواحی مغز در هر ثانیه با هم هماهنگ هستن. با استفاده از الگوریتم های خوشه بندی ریاضی، تیم چهار «وضعیت» متمایز از اتصال مغزی رو شناسایی کرد که در طول جلسه تکرار می شدن.
یک وضعیت خاص که به عنوان «وضعیت 4» نامیده شد، به عنوان نقطه تفاوت اصلی بین دو گروه ظاهر شد. ویژگی این وضعیت، ارتباطات قوی بین نیمکره های چپ و راست مغز بود. این وضعیت به طور خاص شامل ارتباطات قوی بین نواحی گیجگاهی و آهیانه ای بود؛ نواحی ای که اغلب با زبان و پردازش حسی در ارتباط هستن.
داده ها نشون داد که کودکان مبتلا به اوتیسم در مقایسه با کودکان با رشد عادی، زمان خیلی کمتری رو در وضعیت 4 سپری کردن. اونا همچنین کمتر به این وضعیت وارد یا از اون خارج می شدن. کاهش زمان صرف شده در این وضعیت با اتصال بالا، از نظر آماری کاملا چشمگیر بود. این یافته ها به روشنی نشان می دهند که تفاوت در الگوهای مغزی می تواند به تشخیص اوتیسم با الگوهای مغز کمک کند.
سپس محققان این الگوهای مغزی رو با ارزیابی های بالینی کودکان مقایسه کردن. اونا بین داده های مغزی و شدت علائم اوتیسم همبستگی پیدا کردن. کودکانی که کمترین زمان رو در وضعیت 4 سپری کرده بودن، معمولا در معیارهای استاندارد شدت اوتیسم، نمرات بالاتری می گرفتن.
این مطالعه همچنین به «رفتار انطباقی» نگاه کرد. این اصطلاح به مجموعه ای از مهارت های مفهومی، اجتماعی و عملی اشاره داره که افراد برای عملکرد در زندگی روزمره شون یاد می گیرن. تجزیه و تحلیل ها فاش کرد کودکانی که وضعیت 4 رو برای مدت طولانی تری حفظ کردن، نمرات رفتار انطباقی بهتری داشتن.
علاوه بر تماشای کارتون، بچه ها یک تکلیف جستجوی بصری رو هم برای اندازه گیری توانایی های شناختی شون انجام دادن. از اونا خواسته شد تا یک شکل خاص رو روی یک صفحه لمسی پیدا کنن. محققان متوجه شدن الگوهای مغزی که موقع تماشای کارتون مشاهده شده بود، پیش بینی می کرد که بچه ها در این بازی جداگانه چقدر خوب عمل می کنه و چگونه عوامل محیطی بر سلامت روان و شناخت تاثیر می گذارند.
تیم یک تحلیل میانجی گری آماری انجام داد تا رابطه بین این متغیرها رو درک کنه. این نوع تحلیل کمک می کنه مشخص بشه آیا متغیر سومی رابطه بین یک متغیر مستقل و وابسته رو توضیح می ده یا نه. نتایج یک مسیر تاثیرگذاری خاص رو نشون داد.
تجزیه و تحلیل ها نشون داد که الگوهای پویای مغزی مستقیما روی رفتار انطباقی کودک تاثیر می گذارن. به نوبه خود، سطح رفتار انطباقی هم روی عملکرد شناختی کودک در تکلیف جستجوی بصری اثر داشت. این یعنی مهارت های انطباقی مثل یک پل عمل می کنن که فعالیت های عصبی رو به نتایج شناختی وصل می کنه.
برای آزمایش استحکام یافته ها، محققان داده های یک گروه مستقل شامل 24 کودک با رشد عادی رو هم بررسی کردن. اونا همین وضعیت های مغزی رو در این گروه جدید هم مشاهده کردن. رابطه بین مدت زمان وضعیت 4 و زمان پاسخ شناختی در این نمونه اعتبارسنجی هم تکرار شد.
محققان همچنین بررسی کردن که آیا می شه از این الگوهای مغزی برای طبقه بندی استفاده کرد یا نه. اونا داده های مربوط به اتصالات رو به یک الگوریتم یادگیری ماشین دادن. مدل کامپیوتری تونست کودکان مبتلا به اوتیسم رو از کودکان با رشد عادی با دقتی در حدود 74 درصد تشخیص بده. این نرخ دقت قابل توجه، پتانسیل بالای تشخیص اوتیسم با الگوهای مغز را نشان می دهد.
نقش الگوهای مغزی در تشخیص اوتیسم
این نرخ دقت نشون می ده که ویژگی های اتصال پویا پتانسیل این رو دارن که به عنوان یک بیومارکر تشخیصی استفاده بشن. توانایی شناسایی چنین نشانگرهایی به صورت عینی می تونه مکمل ارزیابی های رفتاری سنتی باشه. این کار ممکنه به پزشکان کمک کنه تا بیماری رو زودتر تشخیص بدن یا نحوه پاسخ کودک به درمان رو در طول زمان زیر نظر بگیرن. این توانایی می تواند روش های سنتی تشخیص اوتیسم با الگوهای مغز را متحول کند.
این مطالعه بر اهمیت ارتباط بین نیمکره ای تاکید می کنه. کاهش ارتباطات بین نواحی گیجگاهی چپ و راست در گروه اوتیسم با تئوری «کم اتصالی» در اوتیسم همخوانی داره. این تئوری می گه ارتباطات دوربرد بین نواحی مغز در افراد دارای اوتیسم ضعیف تره.
محدودیت هایی در این مطالعه وجود داره که باید در نظر گرفته بشه. حجم نمونه نسبتا کوچک بود. برای تایید نتایج و اطمینان از اینکه اونا در مورد جمعیت وسیع تری صدق می کنن، به گروه بزرگ تری از شرکت کنندگان نیاز هست.
ویژگی های دموگرافیک شرکت کنندگان هم ممکنه تعمیم دهی نتایج رو محدود کنه. گروه مبتلا به اوتیسم عمدتا پسر بودن که نشان دهنده نرخ کلی تشخیص هاست، اما باعث شده الگوها در دختران کمتر بررسی بشه. همچنین تفاوت های اقتصادی-اجتماعی از نظر درآمد خانواده بین گروه اوتیسم و گروه کنترل وجود داشت.
فناوری استفاده شده در این مطالعه هم محدودیت های فیزیکی داره. حسگرها روی لوب های پیشانی، گیجگاهی و آهیانه ای قرار گرفته بودن. این یعنی محققان نتونستن فعالیت کل مغز رو تجزیه و تحلیل کنن. ساختارهای عمیق تر مغز یا سایر نواحی قشری ممکنه نقشی داشته باشن که این مطالعه نتونسته اون ها رو تشخیص بده.
در تحقیقات آینده برای تشخیص اوتیسم با الگوهای مغز، محققان پیشنهاد می کنن که کارهای آینده باید روی مطالعات طولی تمرکز کنن. دنبال کردن کودکان در طول چندین سال به دانشمندان کمک می کنه بفهمن این پویایی های مغزی با رشد کودک چطور تکامل پیدا می کنن. همچنین مشخص می شه که آیا بهبود در رفتارهای انطباقی منجر به تغییر در اتصالات مغزی می شه یا نه.
یافته ها به مسیرهای بالقوه ای برای مداخله اشاره دارن. درمان هایی که رفتارهای انطباقی رو هدف قرار می دن، ممکنه تاثیرات مثبتی روی عملکرد شناختی داشته باشن. درک نقص های عصبی خاص هم می تونه منجر به درمان های هدفمندتری بشه که برای تقویت ارتباط بین نیمکره های مغز طراحی شدن.
این تحقیق قدمی رو به جلو در پیوند دادن بیولوژی مغز به ویژگی های رفتاری اوتیسم محسوب می شه. این مطالعه فراتر از تصاویر ایستای فعالیت مغز می ره و در عوض، ماهیت پویا و همیشه در حال تغییر ذهن انسان رو در آغوش می گیره تا سیگنال های واضح تری از تفاوت های رشد عصبی پیدا کنه. در نهایت، این پیشرفت ها افق های جدیدی را برای تشخیص اوتیسم با الگوهای مغز می گشاید.
این مطالعه با عنوان «Linking Connectivity Dynamics to Symptom Severity and Cognitive Abilities in Children with Autism Spectrum Disorder: An FNIRS Study» توسط کونگهوی سو، یوبین هو، ایفان لیو، نینگ شوان ژانگ، لیمینگ تان، شویکون ژانگ، آیون یی و یاکیونگ شیائو نوشته شده است.
تکیه بر داده های بیولوژیک عینی به جای تکیه صرف بر مشاهدات رفتاری، گامی بزرگ در بهبود کیفیت زندگی کودکان مبتلا به اختلالات رشد است. شناسایی این وضعیت های خاص مغزی نه تنها به تشخیص زودهنگام کمک می کند، بلکه راه را برای درمان های شخصی سازی شده و موثرتر باز می سازد تا هر کودک بر اساس نیازهای عصبی منحصر به فرد خود حمایت دریافت کند.
Scientists identify dynamic brain patterns linked to symptom severity in children with autism
