Autizmo supratimas

Devintojo dešimtmečio pabaigoje neurologas Markas Bearas nusprendė ištirti ląstelių receptorių, kurie, atrodo, atlieka ryšį tarp smegenų neuronų. Jį domino plastiškumas – smegenų ryšių formavimasis, stiprinimas ir silpnėjimas, leidžiantis mums išmokti dalykų ir formuoti naujus prisiminimus. Ieškoti galimų vaistų nuo Fragile X sindromo, genetinio sutrikimo, galinčio sukelti autizmą, buvo toliausiai nuo jo proto. Aš net neįsivaizdavau, kas yra „Fragile X“, – sako jis. Nė vienas. Tačiau po 20 metų Bear'o tyrimai atvedė į nepaprastą atradimą, kad išjungus receptorių galima pakeisti Fragile X simptomus pelėms. Šiuo metu vyksta vaistų, kurie blokuoja receptorius žmonėms, bandymai.

Markas Meškiukas

Tai buvo klasikinis pagrindinių tyrimų atlygis, sako Bear, neurologijos profesorius iš Picowerio mokymosi ir atminties instituto.

Meškiukas autizmą tyrinėjo žiauriai, tačiau pastaraisiais metais vis daugiau kitų MIT mokslininkų atkreipė dėmesį į šią būklę, kai sužinojo, kokia ji rimta ir plačiai paplitusi. Prieš penkiolika metų buvo manoma, kad autizmas yra retas sutrikimas, sako neuromokslininkas Johnas Gabrieli, 87 m. Žmonės daug geriau supranta, kaip tai įprasta ir kaip sunku.

Maždaug vienas iš 110 Amerikos vaikų turi autizmo spektro sutrikimą, kuris svyruoja nuo lengvesnių bendravimo ir socialinio bendravimo sunkumų iki daug sunkesnių trūkumų, kuriuos gali lydėti protinis atsilikimas. Vaikai autizmo neišauga, tačiau simptomai gali pagerėti gydant, kuris paprastai apima elgesio, kalbos ir fizinės terapijos derinį. Gydytojai taip pat gali skirti vaistų specifiniams simptomams gydyti.

Pagal Simonso iniciatyvą dėl autizmo ir smegenų MIT, pradėtos 2009 m., mokslininkai sprendžia autizmą visais lygmenimis – nuo ​​genų iki smegenų anatomijos iki elgesio. Jų darbas iki šiol davė daug žadančių vaistų nuo Fragile X ir autizmo formos, vadinamos Retto sindromu, taip pat naujų prietaisų, kurie galėtų padėti autistiškiems vaikams išmokti geriau susidoroti su socialine sąveika.

Genetinė įtaka

Atrodo, kad autizmu sergantys vaikai normaliai vystosi maždaug iki dvejų metų, kai pradeda prarasti susidomėjimą kitais žmonėmis, įskaitant savo tėvus. Jiems sunku užmegzti akių kontaktą, skaityti socialinius užuominas ir bendrauti su kitais, jie linkę vėluoti kalbos gebėjimus, pasikartojančius elgesius, pvz., sūpavimą, ir įkyriai susikoncentruoti į tvarką ir rutiną.

Tyrėjai daugelį metų žinojo, kad autizmas gali turėti tam tikrą genetinį pagrindą, ir per pastarąjį dešimtmetį jie nustatė daugybę genų, kurie gali būti susiję. Daugelis šių genų vaidina svarbų vaidmenį kuriant sinapses – ryšius tarp neuronų, kurie leidžia jiems keistis informacija. Atrodo, kad autistiškų vaikų smegenų gebėjimas daryti šias sinapses yra sutrikęs ankstyvame gyvenime – galbūt net prieš pradedant ryškėti autizmo simptomams. Pirmieji dveji ar treji gyvenimo metai yra labai svarbūs ryšiams smegenyse formuoti, o būtent tada ištinka autizmas, sako Mriganka Sur, MIT Smegenų ir pažinimo mokslų skyriaus vadovė.

Suras, Bearas ir kiti molekuliniai neurologai autizmą vertina kaip plastiškumo sutrikimą – reiškinį, leidžiantį smegenims pasikeisti reaguojant į patirtį ar aplinką. Vystymosi sutrikimai yra smegenų sujungimo sutrikimai, sako Sur. Štai kodėl autizmas mane taip žavi, nes jis taip tiesiogiai siejasi su plastiškumu.

Maždaug prieš trejus metus Sur pradėjo tirti Retto sindromą – retą būklę, kuri 1999 m. buvo susijusi su mutacijomis X chromosomos gene, koduojančiame baltymą, vadinamą MeCP2. Kai neuronai neturi pakankamai MeCP2, kuris yra būtinas nervų ląstelių brendimui, jie negali išauginti mažų šakų projekcijų, reikalingų sinapsėms formuoti. Rezultatas yra širdies anomalijos, traukuliai, sunkūs kalbos sutrikimai, sumažėjęs galvos dydis ir tipiški autizmo simptomai, įskaitant pasikartojančius rankų judesius. Dauguma pacientų yra moterys; berniukų, sergančių šia liga, paprastai miršta prieš gimimą arba netrukus po jo.

Tai yra fMRT smegenų aktyvacijos tipiškiems žmonėms (neurotipiniams, NT) ir Aspergerio pacientams (AS), galvojantiems apie tai, kaip bruožus (pvz., malonus, protingas ar tingus) apibūdinantys žodžiai taikomi jiems patiems ir ar žodžiai apskritai yra teigiami, ar neigiami. Kontroliniai subjektai labiau nei AS žmonės įtraukia smegenų sistemą, kuri, kaip žinoma, dalyvauja savirefleksijoje. Apatinė vaizdų eilutė kiekybiškai įvertina šį skirtumą, tiesiogiai lyginant NT ir AS dalyvių aktyvacijas. Šiltos spalvos šiame paveikslėlyje rodo smegenų sritis, kurias labiau aktyvuoja save atspindintys NT žmonės nei save atspindintys AS pacientai.

Kadangi Retto sindromą sukelia vieno geno mutacijos, mokslininkai tikisi jį išgydyti įveikę šios mutacijos padarinius. Atrodo, kad Suras rado daug žadančią taktiką: 2009 m. vasario mėn. jis pranešė, kad baltymas, vadinamas IGF-1, į insuliną panašus augimo faktorius, reguliuojantis nervinių ląstelių vystymąsi, skatina sinapses bręsti ir panaikina Rett simptomus pelių kūdikiams. Suras atkreipė dėmesį į IGF-1 kaip galimą gydymą po to, kai ankstesnis darbas laboratorijoje parodė, kad jis padeda skatinti sinapsių augimą. Tikimasi, kad šiais metais bus pradėti klinikiniai tyrimai su 2–12 metų pacientais. Jis sako, kad anksčiau yra geriau, bet mes manome, kad paauglių ir net suaugusiųjų smegenys gali susigrąžinti funkciją esant tam tikriems smegenų vystymosi sutrikimams.

Šie bandymai prisijungs prie kelių jau vykdomų galimo Fragile X gydymo, kurį atrado Bear, bandymai. Trapus X, sukeliantis mokymosi sutrikimus ir autizmo simptomus, yra dažniausia paveldima psichikos sutrikimo priežastis, pasireiškianti maždaug vienai iš 8000 mergaičių ir vienai iš 4000 berniukų.

Vaikai, sergantys Fragile X, turi geno, koduojančio FMRP (Fragile X protinio atsilikimo baltymą), baltymo, reikalingo normaliam smegenų vystymuisi, mutaciją. Tarptautinė tyrėjų komanda atrado mutaciją 1991 m., tačiau jie nebuvo tikri dėl trūkstamo baltymo vaidmens smegenyse. Vėliau tą dešimtmetį jie išsiaiškino, kad tai dažnai siejama su molekule, kurią Bear tyrinėjo daugelį metų: metabotropiniu glutamato receptoriumi 5 (mGluR5).

Bear (tuomet Brauno universiteto profesorius) žinojo, kad mGluR5 yra susijęs su neurofiziologiniu reiškiniu, vadinamu ilgalaike depresija (LTD), sinapsių slopinimu, kuris yra sistemos dalis, kurią smegenys naudoja ryšiams sureguliuoti jas susilpnindamos arba stiprindamos. kaip reikia. Iš pradžių jis manė, kad LTD būtinas Fragile X baltymas: jo manymu, mGLuR5 aktyvinimas paskatins baltymo gamybą ir slopins nepageidaujamą sinapsių augimą. Jis išbandė šią teoriją tyrinėdamas genetiškai modifikuotas peles, kurios negali gaminti FMRP ir todėl turi tokius simptomus kaip Fragile X, įskaitant sutrikusią mokymosi gebėjimą, padidėjusias sėklides, padidėjusį jautrumą jutimo dirgikliams ir padidėjusį jautrumą priepuoliams. Jo nuostabai, pelės rodė perdėtą LTD – priešingai nei jis tikėjosi.

Rezultatai buvo tokie keisti, kad jo komanda vėlavo publikuoti, kad atliktų eksperimentus, sako Bearas, atvykęs į MIT 2003 m. Ką tik gavome šį našlaitį rezultatą, kuris iš esmės buvo kuriam laikui atidėtas, – prisimena jis. Staiga jam kilo mintis, kad galbūt mGluR5 suaktyvina LTD reikalingą procesą, o FMRP jį sulaiko, neleisdamas per daug slopinti sinapsių vystymąsi. Tai paskatino Bearą susimąstyti, ar mGluR5 blokavimas gali kompensuoti FMRP trūkumą, veiksmingai atkurti sinapsių vystymosi pusiausvyrą ir pakeisti Fragile X.

Meškiukas prisipažįsta, kad buvo gana nervingas, kai pirmą kartą 2000 m. nuvyko į „Fragile X“ tyrėjų konferenciją pristatyti teorijos. Atvirai kalbant, atrodė absurdiška manyti, kad tokį patį sutrikimą kaip „Fragile X“ galima ištaisyti šiuo vienu mechanizmu, sako jis. Prisimenu, man palengvėjo, kai iš manęs nesijuokė. Tačiau 2007 m. Bearas ir jo kolegos parodė, kad perpus sumažinus metabotropinių glutamato receptorių skaičių pelėse, turinčiose Fragile X simptomus, šie simptomai iš tikrųjų panaikinami.

Nors tyrimai, tokie kaip Bear's ir Sur, yra skirti autizmo tipams, kuriuos sukelia vieno geno defektai, esmė ta, kad sinapsinė disfunkcija yra gana dažna daugeliui autizmo formų, sako Sur. Jis tikisi, kad vaistai, kuriuos mokslininkai kuria tam tikroms genetinėms smegenų signalizacijos problemoms spręsti, taip pat gali gydyti kitas autizmo formas, susijusias su panašiais ląstelių sutrikimais.

Matyti bendrą vaizdą

Kol Bearas ir Suras tyrinėja molekulinius autizmo pagrindus, Earlas Milleris nori sužinoti, kaip didelio masto smegenų tinklai sukelia autistinį elgesį.

Vienas sutrikimo simptomų yra polinkis fiksuoti smulkmenas. Autistas vaikas gali priprasti valytis dantis tam tikru dantų šepetėliu, bet jei vieną dieną vienas iš tėvų grįžta namo su nauju šepetėliu ir jis yra mėlynas, o ne raudonas, vaikas subyra, sako Milleris, MIT Picower instituto neurologijos profesorius. .

Šis sunkumas matyti bendrą vaizdą kyla iš nesugebėjimo suskirstyti į kategorijas, sako Milleris, kurio tyrimas sutelktas į aukšto lygio smegenų funkcijas, tokias kaip dėmesys, prisiminimų prisiminimas ir planavimas pasiekti sudėtingus tikslus. Daugumai žmonių skirstymas į kategorijas reikalauja mažai sąmoningų pastangų. Pavyzdžiui, gali atrodyti akivaizdu, kad pudelis ir pitbulis yra šunys. Tačiau autistams sunku suvokti, kad dviejų veislių šunys arba dviejų spalvų dantų šepetėliai yra skirtingi to paties dalyko pavyzdžiai.

Milleris mano, kad skirstymas į kategorijas priklauso nuo santykio tarp prefrontalinės žievės – daugelio aukšto lygio smegenų funkcijų vietos – ir bazinių ganglijų – primityvesnės smegenų srities, susijusios su motorine kontrole, mokymusi ir tam tikru regėjimo apdorojimu. Vizuali informacija, jo teoriškai, teka iš bazinių ganglijų į prefrontalinę žievę, kuri sujungia svarbiausią informaciją ir išfiltruoja nereikalingas detales; visą procesą kontroliuoja smegenų cheminės medžiagos dopamino antplūdis. Tačiau autizmo atveju pusiausvyra iškrenta. Atrodo, kad padidėjęs dopamino kiekis baziniuose ganglijose yra susijęs su nenatūraliai stipriais mokymosi mechanizmais. Išmokus detales, prefrontalinės žievės gebėjimas suskirstyti jas į kategorijas, todėl detalės dominuoja.

Milleris dabar išbando šią idėją su beždžionėmis, kurias galima išmokyti suskirstyti objektus į kategorijas. Jis tikisi parodyti, kad dopamino lygis yra didesnis baziniuose ganglijose prieš išmokant skirstymą į kategorijas ir aukštesnis prefrontalinėje žievėje, kai tai išmoksta. Tada jis planuoja ištirti, ar per didelis bazinių ganglijų stimuliavimas dopaminu nepablogina beždžionių gebėjimo skirstyti į kategorijas. Biologija yra susijusi su pusiausvyra, sako Milleris. Jei paaiškėja, kad autizmu sergančių žmonių mokymosi pusiausvyra tarp bazinių ganglijų ir prefrontalinės žievės, pavyzdžiui, gali būti sukurtas vaistas, kuris atkurtų tinkamą pusiausvyrą ir pakeistų kai kurias pažinimo problemas.

Emocijų bendravimas

Tokiems tyrimams, kaip Miller's, tikriausiai prireiks metų, kol bus gautas gydymas, tačiau MIT Media Lab komanda dirba su projektais, kurie gali turėti greitesnį poveikį: padėti autizmu sergantiems žmonėms valdyti sutrikimo elgesio aspektus. Pavyzdžiui, per Autizmo ir komunikacijos technologijų iniciatyvą Matthew Goodwinas, Media Lab klinikinių tyrimų direktorius, ir Rosalind Picard, SM '86, ScD '91, Media Lab profesorė, randa būdą, kaip išvengti sunkumų, su kuriais susiduria autistiški vaikai. atpažinti ir perteikti savo emocijas.

Goodwinas, kuris dvi dienas per savaitę praleidžia Groden centre, autistiškų vaikų mokykloje Providense, RI, teigia, kad vaikas, kuris klasėje atrodo ramus, iš tikrųjų gali būti ant protrūkio slenksčio. Mokytojas, bandantis įtraukti vaiką į kokią nors veiklą, gali netyčia įžiebti agresyvų elgesį, kuris atrodo iš niekur.

Tie protrūkiai dažnai atsiranda dėl streso, kurį sukelia nauji žmonės ar situacijos, perėjimas iš vienos situacijos į kitą arba padidėjęs jautrumas dirgikliams, kurių kiti gali nepastebėti, pvz., mirgančios šviesos ar žemo dūzgimo. Autizmo vaikai turi nuolatinį jutiminės informacijos, kurios jie nesupranta, srautą, sako Goodwinas. Jie negali jums pasakyti: „Šiuo metu man sunku užmegzti akių kontaktą, nes matau šias mirgančias šviesas“.

Goodwin ir Picard kuria prietaisus, kurie matuoja patikimus nervų sistemos susijaudinimo rodiklius, tokius kaip temperatūra ir prakaitavimas. Naujausias prototipas yra prakaito juosta su dviem elektrodais, liečiančiais vidinę riešo dalį. Lengva elektros srovė, kurios naudotojas nepastebi, teka tarp elektrodų ir keliauja per odą. Kai oda prakaituoja, ji geriau praleidžia elektrą, o atsiradusį įtampos pokytį galima išmatuoti ir belaidžiu būdu perduoti į nešiojamąjį kompiuterį, delninį kompiuterį ar mobilųjį telefoną.

Galiausiai Goodwin tikisi sukurti nešiojamą indikatorių, pvz., smeigtuką, kuris pakeistų spalvą reaguodamas į tuos matavimus ir parodytų, ar vaikas yra per daug ar nepakankamai stimuliuojamas. Tada mokytojai ir tėvai žinotų, ar vaiką reikia nuraminti (vienas būdas – pasiūlyti atsigerti šalto vandens), ar paskatinti jį energinga veikla. Prietaisas taip pat galėtų padėti vaikams išmokti atpažinti savo emocijas.

Suprasti kitus

Simonso iniciatyva, finansuojama Jimo Simonso ‘58 ir Marilyn Simons, institute remia apie tuziną projektų. Yra labai nedaug pagrindinių mokslo skyrių, kuriuose tiek daug žmonių susikoncentruotų į autizmą, kiek yra MIT, sako Johnas Gabrieli, kurio darbas susijęs su autizmu sergančių pacientų smegenų vaizdavimu jiems atliekant užduotis. Autizmas yra toks paplitęs vystymosi sutrikimas. Galite tai pasiekti įvairiais būdais.

Gabrieli ir MIT neuromokslininkė Rebecca Saxe, 2003 m. mokslų daktarė, tiria tam tikrą pažinimo įgūdį: gebėjimą daryti išvadas apie kitų žmonių proto būseną. Daugumos vaikų proto teorija išsivysto maždaug ketverių metų amžiaus, tačiau autistiški vaikai paprastai turi didelių sunkumų interpretuodami kitų žmonių psichines būsenas.

Gabrieli ir Saxe tai įrodė tyrę paauglius, sergančius Aspergerio sindromu ir be jo – lengvo autizmo spektro sutrikimo. (Vaikai, sergantys sunkiu autizmu, paprastai negali susidoroti su magnetinio rezonanso tomografijos procesu, kai nuskaitymo metu jie guli dideliame vamzdelyje.) Tyrėjai sugalvojo moralinius scenarijus ir paprašė tiriamųjų įvertinti dalyvaujančius veikėjus. Viename asmuo A perduoda asmeniui B cukraus, o B įdeda jo į kavą. Pasirodo, cukraus dubenyje yra arseno, ir B miršta.

Visi, susidūrę su šiuo scenarijumi, sutinka, kad jei A žinojo apie arseną cukraus dubenyje, jis padarė kažką moraliai neteisingo. Tačiau jei A nesąmoningai išleido arseną, kontroliniai subjektai nesako, kad A pasielgė amoraliai, bet Aspergerio pacientai tai daro.

Daugeliui žmonių ketinimai yra svarbesni už rezultatą, sako Gabrieli. Tačiau atrodo, kad Asperger pacientams sunku atskirti juos. Jis ir Saxe naudoja funkcinį magnetinio rezonanso tomografiją, kad ieškotų šio sutrikimo nervinio pagrindo. (Kai kurių pavyzdinių vaizdų ieškokite technologyreview.com/asperger.) Ankstesniuose tyrimuose Saxe'as parodė, kad proto teorija, atrodo, yra smegenų srityje, vadinamoje temporoparietal jungtimi.

Tuo tarpu MIT neurologas Tomaso Poggio siekia naujo būdo klasifikuoti autizmo simptomus: jis programuoja kompiuterines regėjimo sistemas, kurios gali analizuoti elgesį, padėti patikslinti diagnozes ir galbūt leisti gydytojams pritaikyti būsimą vaistų gydymą pacientams. Skaičiavimo neurologas Poggio teigia, kad reikia geresnės diagnostikos, nes kiekvieno vaiko autizmas įgauna skirtingą formą. Su psichikos ligomis diagnozės yra labai kokybiškos ir nelabai aiškios, sako jis.

Poggio laboratorija sukūrė sistemą, kuri registruoja ir kiekybiškai analizuoja pelių elgesį, tačiau jos pritaikymas prie žmogaus elgesio greičiausiai užtruks kelerius metus. Su tokia sistema mokslininkai galėtų rinkti duomenis iš daugybės pacientų ir susieti kalbos modelių, motorinės koordinacijos, akių judesių ir reakcijos laiko skirtumus su specifinėmis genetinėmis mutacijomis.

Tai gali atrodyti kaip didžiulis įsipareigojimas, tačiau tokios pastangos yra būtinos norint išspręsti autizmo galvosūkį, sako Poggio, kuris lygina autizmo tyrimus su karu su vėžiu, kurį prezidentas Richardas Niksonas paskelbė 1971 m.

Iš pradžių žmonės manė, kad po kelerių metų tai bus išspręsta. Jis sako, kad tai pasirodė daug sudėtingiau. Tačiau šio proceso metu buvo daug išmokta ne tik apie vėžį, bet ir apie molekulinę biologiją apskritai. Bandymas išnarplioti autizmą galėtų būti panašus, sako jis: tikiu, kad problemą galima bent iš dalies išspręsti, todėl manau, kad turime pabandyti.

paslėpti