Hjärnmekanismer för språkbehandling hos ungdomar med autismspektrumstörning (BSL)

Cirka 30 % av barn med autismspektrumstörning (ASD) misslyckas med att tillägna sig talat språk. Denna grupp barn har allvarligt försummats i forskning som utförts under de senaste två decennierna. Lite är känt om dem, delvis för att fältet saknar verktyg för att bedöma dem, och de utgör ofta betydande beteendeutmaningar som utesluter deras deltagande i forskningsstudier. Bland de ~70% individer med ASD som har talade språkkunskaper, är cirka 50% språkstörda; den återstående gruppen har normala språkpoäng på standardiserade prov. Det finns alltså en enorm heterogenitet i verbala förmågor vid ASD. Hittills är studier av hjärnan och kognitiva mekanismer som ligger till grund för denna heterogenitet fortfarande ganska begränsade.

På den kognitiva nivån tyder aktuell forskning på att språkstörningar hos verbala barn med ASD innebär brister i fonologiskt arbetsminne, vilket framgår av tester av nonsensordupprepning. De språkområden som är mest påverkade i denna grupp inkluderar komplex syntax och morfologi relaterad till markeringstid (Tager-Flusberg et al., 2005). Det finns också betydande bevis från MRI-studier (magnetisk resonanstomografi) av både barn och vuxna att det finns skillnader i volym och asymmetri i språkområdena i cortex, särskilt Brocas och Wernickes områden. Nyligen genomförda studier tyder på att dessa skillnader inte nödvändigtvis följer graden av språkstörning, även om det finns motstridiga resultat i litteraturen. Viktigt är att de flesta av deltagarna i kognitiva och neuroimagingstudier av ASD har varit vuxna och individer som har relativt intakt språk. Mycket mindre är känt om de processer (antingen kognitiva eller neurala) som kan vara inblandade i den minimalt verbala gruppen. Detta projekt är utformat för att ta itu med detta problem med hjälp av två olika hjärnavbildningsmetoder och tillvägagångssätt.

1. fMRI och DTI: Konvergerande bevis stöder uppfattningen att ASD är störningar i anslutningen, där abnormiteter i vit substans integritet och minskad koordination av aktivitet över hjärnregioner ger upphov till kärnfunktioner. Nyligen genomförda resultat från vår grupp (Guenther; Manoach) har identifierat vita substansavvikelser i talnätverket hos högfungerande verbala vuxna med ASD, särskilt i vägen mellan det vänstra kompletterande motoriska området (SMA) och vänster ventral premotorisk cortex (vPMC), en väg involverad i initieringen av talutmatning enligt DIVA-modellen (directions into Velocities of Articulators) för talproduktion, en ledande modell av de neurala beräkningar som ligger till grund för talet. Dessa anslutningsavvikelser avslöjas i både DTI och funktionella anslutningsanalyser som samlats in med hjälp av fMRI. OBS: IRB-godkännande för insamling av fMRI/DTI-data kommer att erhållas från MGH, där denna del av studien kommer att utföras. Dataanalyser kommer att genomföras vid MGH och BU.
2. Elektrofysiologi: EEG/ERP Det har länge varit känt att vissa barn med ASD misslyckas med att svara när de pratas med dem, täcka för öronen i närvaro av vissa ljud, men ändå uppvisar mycket akut hörsel i andra sammanhang. Lite är känt om de mekanismer som kan ligga bakom dessa ovanliga auditiva processprofiler. Onormala nervoscillationer har visat sig vara en endofenotyp för ASD hos spädbarn och vuxna. Bilden av hur svängningar skiljer sig från icke-kliniska försökspersoner är dock oklar och beror på åldern vid testning. Genom att karakterisera svängningarna som finns i hjärnan hos en rad ungdomar kommer vi att kunna kvantifiera sambandet mellan neural aktivitet och svårighetsgraden av språkstörningar. Huvudhypotesen som kommer att testas i detta projekt är att onormal neural anslutning hos minimalt verbala barn med ASD avsevärt försvårar förmågan att perceptuellt organisera auditiva scener i meningsfulla enheter eller objekt, vilket har en direkt effekt på språkutvecklingen hos dessa individer. Händelserelaterade hjärnpotentialer (ERP) och frekvensbaserad analys av elektroencefalogrammet (EEG) kommer att samlas in under passiva lyssningsuppgifter, för att utvärdera auditiv perception och den perceptuella organisationen av toner och tal med hjälp av missmatch negativity (MMN) paradigmet (MMN) återspeglar processer för detektering av passiv avvikelse som indexerar akustiska processer på låg nivå i automatiska sensoriska minnesmekanismer, och det har undersökts mycket i studier av auditiv perceptuell diskriminering av toner och tal).

Utredarna planerar att samla in dessa data från 3 grupper av ungdomar med ASD som varierar i språkkunskaper (minimalt verbala, verbala språkstörningar, verbala språkliga normala) och ålders- och könsmatchade icke-ASD typiska ungdomar. Deltagarna kommer att diagnostiseras och testas med hjälp av en rad standardiserade och icke-standardiserade bedömningar inklusive IQ/kognitiv nivå; sociala förmågor; ASD svårighetsgrad; kommunikationsförmåga (nonverbal). Dessa bedömningar kommer att utföras av utbildade examinatorer i den kliniska kärnan som ligger vid BU.

Eftersom många av deltagarna uppvisar mycket utmanande beteenden och är svåra att testa, kommer ett antal innovativa tillvägagångssätt att användas för att maximera deltagarnas framgång i att slutföra beteendebedömningarna, och sedan för att tolerera och tillhandahålla artefaktfria data i elektrofysiologiska och MRT delar av studien.

Sammantaget antar utredarna att de testade grupperna kommer att skilja sig åt i sina neurala index för auditiv perception, neurala index för perceptuell organisation och inducerade neurala oscillationer. Vidare antar utredarna att skillnader i graden av språkstörning mellan dessa grupper kommer att vara korrelerade med skillnader i graden av abnormitet hos de uppmätta neurala indexen, men inte i form av abnormiteten, vilket tyder på att grundorsakerna till skillnaderna över de testade ämnesgrupperna är kvantitativa snarare än kvalitativa.