Mózgowe mechanizmy przetwarzania języka u nastolatków z zaburzeniami ze spektrum autyzmu (BSL)

Około 30% dzieci z zaburzeniami ze spektrum autyzmu (ASD) nie przyswaja języka mówionego. Ta grupa dzieci została poważnie zaniedbana w badaniach prowadzonych przez ostatnie 2 dekady. Niewiele o nich wiadomo, po części dlatego, że w tej dziedzinie brakuje narzędzi do ich oceny, a często stanowią one poważne wyzwania behawioralne, które wykluczają ich udział w badaniach naukowych. Wśród około 70% osób z ASD, które znają język mówiony, około 50% ma zaburzenia językowe; pozostała grupa ma normalne wyniki językowe w standardowych testach. Tak więc istnieje ogromna heterogeniczność zdolności werbalnych w ASD. Do tej pory badania mózgu i mechanizmów poznawczych leżących u podstaw tej heterogeniczności pozostają dość ograniczone.

Na poziomie poznawczym obecne badania sugerują, że upośledzenie językowe u dzieci werbalnych z ASD wiąże się z deficytami fonologicznej pamięci roboczej, co widać w testach powtarzania nonsensownych słów. Obszary języka, które są najbardziej dotknięte w tej grupie, obejmują złożoną składnię i morfologię związaną z oznaczaniem czasu (Tager-Flusberg i in., 2005). Istnieją również znaczące dowody z badań MRI (obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego) zarówno dzieci, jak i dorosłych, że istnieją różnice w objętości i asymetrii w regionach językowych kory mózgowej, w szczególności w obszarach Broki i Wernickego. Ostatnie badania sugerują, że różnice te niekoniecznie idą w parze ze stopniem upośledzenia językowego, chociaż w literaturze istnieją sprzeczne ustalenia. Co ważne, większość uczestników badań kognitywnych i neuroobrazowych nad ASD to dorośli i osoby, które mają stosunkowo nienaruszony język. Znacznie mniej wiadomo na temat procesów (poznawczych lub neuronalnych), które mogą być zaangażowane w grupę minimalnie werbalną. Ten projekt ma na celu rozwiązanie tego problemu przy użyciu dwóch różnych metod i podejść do obrazowania mózgu.

1. fMRI i DTI: Zbieżne dowody potwierdzają pogląd, że ASD są zaburzeniami łączności, w których nieprawidłowości w integralności istoty białej i zmniejszona koordynacja aktywności w różnych regionach mózgu powodują powstanie podstawowych cech. Ostatnie wyniki naszej grupy (Guenther; Manoach) zidentyfikowały anomalie istoty białej w sieci mowy wysoko funkcjonujących werbalnych dorosłych z ASD, szczególnie w ścieżce między lewym dodatkowym obszarem motorycznym (SMA) a lewą brzuszną korą przedruchową (vPMC), ścieżka zaangażowana w inicjowanie wyjścia mowy zgodnie z modelem produkcji mowy Directions into Velocity of Articulators (DIVA), wiodącym modelem obliczeń neuronowych leżących u podstaw mowy. Te nieprawidłowości w łączności ujawniają się zarówno w analizach DTI, jak i w analizach łączności funkcjonalnej zebranych za pomocą fMRI. UWAGA: Zgoda IRB na gromadzenie danych fMRI/DTI zostanie uzyskana od MGH, gdzie ta część badania zostanie przeprowadzona. Analizy danych zostaną przeprowadzone w MGH i BU.
2. Elektrofizjologia: EEG/ERP Od dawna wiadomo, że niektóre dzieci z ASD nie reagują, gdy się do nich mówi, zakrywają uszy w obecności pewnych dźwięków, ale wykazują bardzo wyostrzony słuch w innych kontekstach. Niewiele wiadomo na temat mechanizmów, które mogą leżeć u podstaw tych niezwykłych profili przetwarzania słuchowego. Stwierdzono, że nieprawidłowe oscylacje nerwowe są endofenotypem ASD u niemowląt i dorosłych. Jednak obraz tego, jak oscylacje różnią się od oscylacji osób nieklinicznych, jest niejasny i zależy od wieku w momencie badania. Charakterystyka oscylacji obecnych w mózgach różnych nastolatków pozwoli nam określić ilościowo związek między aktywnością neuronów a stopniem upośledzenia językowego. Główną hipotezą, która zostanie przetestowana w ramach tego projektu, jest to, że nieprawidłowa łączność neuronalna u dzieci z ASD o minimalnym poziomie werbalnym głęboko utrudnia zdolność percepcyjnego organizowania scen dźwiękowych w znaczące jednostki lub obiekty, co ma bezpośredni wpływ na rozwój języka u tych osób. Potencjały mózgowe związane ze zdarzeniami (ERP) i oparta na częstotliwości analiza elektroencefalogramu (EEG) zostaną zebrane podczas zadań biernego słuchania, aby ocenić percepcję słuchową i percepcyjną organizację tonów i mowy przy użyciu paradygmatu negatywności niedopasowania (MMN) (MMN odzwierciedla pasywne procesy wykrywania dewiacji, indeksujące procesy akustyczne niskiego poziomu w automatycznych mechanizmach pamięci sensorycznej i było szeroko badane w badaniach słuchowo-percepcyjnej dyskryminacji tonów i mowy).

Badacze planują zebrać te dane od 3 grup nastolatków z ASD różniących się umiejętnościami językowymi (minimalnie werbalne, z zaburzeniami w zakresie języka werbalnego, w normalnym języku werbalnym) oraz dopasowanych pod względem wieku i płci typowych nastolatków bez ASD. Uczestnicy zostaną zdiagnozowani i przetestowani przy użyciu szeregu standardowych i niestandaryzowanych ocen, w tym IQ/poziomu poznawczego; zdolności społeczne; nasilenie ASD; umiejętności komunikacyjne (niewerbalne). Oceny te będą przeprowadzane przez przeszkolonych egzaminatorów w rdzeniu klinicznym mieszczącym się w BU.

Ponieważ wielu uczestników prezentuje bardzo trudne zachowania i trudno je przetestować, zostanie zastosowanych kilka innowacyjnych podejść, aby zmaksymalizować sukces uczestników w wypełnianiu ocen behawioralnych, a następnie tolerować i dostarczać wolne od artefaktów dane w badaniach elektrofizjologicznych i MRI fragmenty badania.

Ogólnie rzecz biorąc, badacze postawili hipotezę, że badane grupy będą się różnić pod względem neuronowych wskaźników percepcji słuchowej, neuronalnych wskaźników organizacji percepcyjnej i indukowanych oscylacji neuronowych. Ponadto badacze postawili hipotezę, że różnice w stopniu upośledzenia językowego w tych grupach będą skorelowane z różnicami w stopniu nieprawidłowości mierzonych wskaźników neuronowych, ale nie w postaci nieprawidłowości, co sugeruje, że pierwotne przyczyny różnic między badane grupy przedmiotowe mają raczej charakter ilościowy niż jakościowy.