Meccanismi cerebrali per l'elaborazione del linguaggio negli adolescenti con disturbo dello spettro autistico (BSL)

Circa il 30% dei bambini con disturbo dello spettro autistico (ASD) non riesce ad acquisire il linguaggio parlato. Questo gruppo di bambini è stato seriamente trascurato nelle ricerche condotte negli ultimi 2 decenni. Si sa poco di loro, in parte perché il campo non ha gli strumenti per valutarli, e spesso pongono sfide comportamentali significative che precludono la loro partecipazione a studi di ricerca. Tra i circa il 70% di individui con ASD che hanno competenze linguistiche parlate, circa il 50% ha problemi di linguaggio; il gruppo rimanente ha punteggi linguistici normali nei test standardizzati. Pertanto, esiste un'enorme eterogeneità nelle capacità verbali nell'ASD. Ad oggi, gli studi sul cervello e sui meccanismi cognitivi che sono alla base di questa eterogeneità rimangono piuttosto limitati.

A livello cognitivo, la ricerca attuale suggerisce che la compromissione del linguaggio nei bambini verbali con ASD comporta deficit nella memoria di lavoro fonologica, come evidente nei test di ripetizione di parole senza senso. Le aree del linguaggio che sono maggiormente colpite in questo gruppo includono la sintassi complessa e la morfologia relative alla marcatura del tempo (Tager-Flusberg et al., 2005). Ci sono anche prove considerevoli dagli studi MRI (risonanza magnetica) di bambini e adulti che ci sono differenze di volume e asimmetria nelle regioni linguistiche della corteccia, in particolare le aree di Broca e Wernicke. Studi recenti suggeriscono che queste differenze non coincidono necessariamente con il grado di compromissione del linguaggio, sebbene vi siano risultati contrastanti in letteratura. È importante sottolineare che la maggior parte dei partecipanti agli studi cognitivi e di neuroimaging sull'ASD sono stati adulti e individui che hanno un linguaggio relativamente intatto. Si sa molto meno dei processi (cognitivi o neurali) che potrebbero essere implicati nel gruppo minimamente verbale. Questo progetto è progettato per affrontare questo problema utilizzando due diversi metodi e approcci di imaging del cervello.

1. fMRI e DTI: linee di evidenza convergenti supportano l'idea che gli ASD siano disturbi della connettività, in cui le anomalie nell'integrità della sostanza bianca e il ridotto coordinamento dell'attività tra le regioni del cervello danno origine a caratteristiche fondamentali. Recenti risultati del nostro gruppo (Guenther; Manoach) hanno identificato anomalie della sostanza bianca nella rete del linguaggio di adulti verbali ad alto funzionamento con ASD, in particolare nel percorso tra l'area motoria supplementare sinistra (SMA) e la corteccia premotoria ventrale sinistra (vPMC), un percorso coinvolto nell'avvio dell'output vocale secondo il modello di produzione vocale Directions into Velocities of Articulators (DIVA), un modello principale dei calcoli neurali alla base del discorso. Queste anomalie di connettività vengono rivelate sia in DTI che in analisi di connettività funzionale raccolte utilizzando fMRI. NOTA: l'approvazione dell'IRB per la raccolta di dati fMRI/DTI sarà ottenuta da MGH, dove verrà svolta questa parte dello studio. Le analisi dei dati saranno effettuate presso MGH e BU.
2. Elettrofisiologia: EEG/ERP È noto da tempo che alcuni bambini con ASD non rispondono quando gli si parla, si coprono le orecchie in presenza di determinati suoni, ma mostrano un udito molto acuto in altri contesti. Poco si sa sui meccanismi che potrebbero essere alla base di questi insoliti profili di elaborazione uditiva. È stato scoperto che le oscillazioni neurali anormali sono un endofenotipo per l'ASD nei neonati e negli adulti. Tuttavia, il quadro di come le oscillazioni differiscano da quelle dei soggetti non clinici non è chiaro e dipende dall'età al momento del test. Caratterizzare le oscillazioni presenti nel cervello di una serie di adolescenti ci permetterà di quantificare la relazione tra attività neurale e gravità del disturbo del linguaggio. L'ipotesi principale che verrà testata in questo progetto è che la connettività neurale anormale nei bambini con ASD minimamente verbali impedisca profondamente la capacità di organizzare percettivamente le scene uditive in unità o oggetti significativi, il che ha un effetto diretto sullo sviluppo del linguaggio in questi individui. I potenziali cerebrali correlati agli eventi (ERP) e l'analisi basata sulla frequenza dell'elettroencefalogramma (EEG) saranno raccolti durante compiti di ascolto passivo, per valutare la percezione uditiva e l'organizzazione percettiva dei toni e del parlato utilizzando il paradigma della negatività del mismatch (MMN) (il MMN riflette i processi di rilevamento della devianza passiva che indicizzano i processi acustici di basso livello nei meccanismi di memoria sensoriale automatica, ed è stato ampiamente studiato negli studi sulla discriminazione percettiva uditiva dei toni e del parlato).

I ricercatori hanno in programma di raccogliere questi dati da 3 gruppi di adolescenti con ASD che variano nelle abilità linguistiche (minimamente verbale, linguaggio verbale alterato, linguaggio verbale normale) e adolescenti tipici non ASD abbinati per età e sesso. I partecipanti verranno diagnosticati e testati utilizzando una serie di valutazioni standardizzate e non standardizzate, incluso QI/livello cognitivo; abilità sociali; gravità ASD; abilità comunicative (non verbali). Queste valutazioni saranno effettuate da esaminatori qualificati nel nucleo clinico ospitato presso la BU.

Poiché molti dei partecipanti presentano comportamenti altamente impegnativi e sono difficili da testare, verranno adottati una serie di approcci innovativi per massimizzare il successo dei partecipanti nel completare le valutazioni comportamentali e quindi tollerare e fornire dati privi di artefatti nell'elettrofisiologico e MRI porzioni dello studio.

Nel complesso, i ricercatori ipotizzano che i gruppi testati differiranno nei loro indici neurali di percezione uditiva, indici neurali di organizzazione percettiva e oscillazioni neurali indotte. Inoltre, i ricercatori ipotizzano che le differenze nel grado di compromissione del linguaggio tra questi gruppi saranno correlate con le differenze nel grado di anormalità degli indici neurali misurati, ma non nella forma dell'anomalia, suggerendo che le cause alla radice delle differenze tra i gruppi di soggetti testati sono quantitativi piuttosto che qualitativi.