Hjernemekanismer for språkbehandling hos ungdom med autismespekterforstyrrelse (BSL)

Omtrent 30 % av barn med autismespektrumforstyrrelse (ASD) klarer ikke å tilegne seg talespråk. Denne gruppen barn har blitt alvorlig neglisjert i forskning utført de siste to tiårene. Lite er kjent om dem, blant annet fordi feltet mangler verktøy for å vurdere dem, og de utgjør ofte betydelige atferdsutfordringer som utelukker deres deltakelse i forskningsstudier. Blant de ~70 % personene med ASD som har talte språkferdigheter, er omtrent 50 % språksvekket; den resterende gruppen har normal språkscore på standardiserte prøver. Dermed er det enorm heterogenitet i verbale evner ved ASD. Til dags dato forblir studier av hjernen og kognitive mekanismer som ligger til grunn for denne heterogeniteten ganske begrenset.

På det kognitive nivået tyder nåværende forskning på at språkvansker hos verbale barn med ASD innebærer mangler i fonologisk arbeidsminne, noe som fremgår av tester av tullete ordgjentakelser. Språkområdene som er mest berørt i denne gruppen inkluderer kompleks syntaks og morfologi knyttet til markeringstid (Tager-Flusberg et al., 2005). Det er også betydelig bevis fra MR-studier (magnetisk resonanstomografi) av både barn og voksne på at det er forskjeller i volum og asymmetri i språkregioner i cortex, spesielt Brocas og Wernickes områder. Nyere studier tyder på at disse forskjellene ikke nødvendigvis følger graden av språksvikt, selv om det er motstridende funn i litteraturen. Viktigere, de fleste av deltakerne i kognitive og nevroimaging studier av ASD har vært voksne og individer som har relativt intakt språk. Langt mindre er kjent om prosessene (enten kognitive eller nevrale) som kan være involvert i den minimalt verbale gruppen. Dette prosjektet er designet for å løse dette problemet ved å bruke to forskjellige hjerneavbildningsmetoder og tilnærminger.

1. fMRI og DTI: Sammenfallende bevislinjer støtter oppfatningen om at ASD er tilkoblingsforstyrrelser, der abnormiteter i integritet av hvit substans og redusert koordinering av aktivitet på tvers av hjerneregioner gir opphav til kjernetrekk. Nylige resultater fra vår gruppe (Guenther; Manoach) har identifisert hvite stoffers anomalier i talenettverket til høytfungerende verbale voksne med ASD, spesielt i veien mellom venstre supplerende motorisk område (SMA) og venstre ventral premotorisk cortex (vPMC), en vei involvert i initieringen av taleutgang i henhold til Directions into Velocities of Articulators (DIVA)-modellen for taleproduksjon, en ledende modell av nevrale beregninger som ligger til grunn for tale. Disse tilkoblingsavvikene avsløres i både DTI og funksjonelle tilkoblingsanalyser samlet ved hjelp av fMRI. MERK: IRB-godkjenning for innsamling av fMRI/DTI-data vil bli innhentet fra MGH, hvor denne delen av studien vil bli utført. Det vil bli gjennomført dataanalyser ved MGH og BU.
2. Elektrofysiologi: EEG/ERP Det har lenge vært kjent at noen barn med ASD ikke reagerer når de blir snakket til, dekker ørene i nærvær av visse lyder, men viser svært akutt hørsel i andre sammenhenger. Lite er kjent om mekanismene som kan ligge til grunn for disse uvanlige auditive prosesseringsprofilene. Unormale nevrale oscillasjoner har vist seg å være en endofenotype for ASD hos spedbarn og voksne. Bildet av hvordan svingninger skiller seg fra ikke-kliniske forsøkspersoner er imidlertid uklart og avhenger av alderen ved testing. Å karakterisere svingningene som er tilstede i hjernen til en rekke ungdommer, vil tillate oss å kvantifisere forholdet mellom nevral aktivitet og alvorlighetsgraden av språkvansker. Hovedhypotesen som vil bli testet i dette prosjektet er at unormal nevral tilkobling hos minimalt verbale barn med ASD i stor grad hemmer evnen til å perseptuelt organisere auditive scener i meningsfulle enheter eller objekter, noe som har en direkte effekt på språkutviklingen hos disse individene. Hendelsesrelaterte hjernepotensialer (ERP) og frekvensbasert analyse av elektroencefalogrammet (EEG) vil bli samlet inn under passive lytteoppgaver, for å evaluere auditiv persepsjon og den perseptuelle organiseringen av toner og tale ved å bruke mismatch negativity (MMN) paradigmet (MMN). reflekterer passive avviksdeteksjonsprosesser som indekserer akustiske prosesser på lavt nivå i automatiske sensoriske minnemekanismer, og det har blitt mye undersøkt i studier av auditiv perseptuell diskriminering av toner og tale).

Etterforskerne planlegger å samle disse dataene fra 3 grupper av ungdommer med ASD som varierer i språkferdigheter (minimalt verbal, verbalspråklig svekket, verbalspråklig normal) og alders- og kjønnstilpassede ikke-ASD typiske ungdommer. Deltakerne vil bli diagnostisert og testet ved hjelp av en rekke standardiserte og ikke-standardiserte vurderinger inkludert IQ/kognitivt nivå; sosiale evner; ASD alvorlighetsgrad; kommunikasjonsevner (nonverbal). Disse vurderingene vil bli utført av utdannede sensorer i den kliniske kjernen som holder til ved BU.

Fordi mange av deltakerne presenterer med svært utfordrende atferd og er vanskelig å teste, vil en rekke innovative tilnærminger bli tatt for å maksimere deltakernes suksess med å fullføre atferdsvurderingene, og deretter tolerere og gi artefaktfrie data i elektrofysiologisk og MR deler av studien.

Totalt sett antar etterforskerne at gruppene som ble testet vil variere i deres nevrale indekser for auditiv persepsjon, nevrale indekser for perseptuell organisering og induserte nevrale oscillasjoner. Videre antar etterforskerne at forskjeller i graden av språksvikt på tvers av disse gruppene vil være korrelert med forskjeller i graden av abnormitet av de målte nevrale indeksene, men ikke i form av abnormiteten, noe som antyder at de grunnleggende årsakene til forskjellene på tvers av de testede faggruppene er kvantitative snarere enn kvalitative.