自闭症儿童的认知训练

1. 简介 自闭症谱系障碍 (ASD) 是一种严重的神经发育障碍，其特征是社交和沟通技能缺陷、兴趣、活动和/或重复性行为的局限性，这些通常在儿童早期观察到。 ASD 的患病率约为 68 名儿童中的 1 名，是增长最快的发育障碍。 据估计，每年诊断和治疗 ASD 的费用约为 236-2620 亿美元。

可塑性泛指生物体对变化的敏感性。 人脑显示出令人难以置信的可塑性。 多个神经元网络可以维持相同的认知功能（一种心智能力），而不同的系统在不同的个体中支持相同的功能。 这种“多对一”的结构-功能关系是可塑性的一种形式。 检查负责不同个体认知过程的神经网络可以深入了解该过程的可塑性。

认知训练以可塑性概念为中心。 它需要在数周内重复练习特定的认知过程（或多个过程），之后预计在受过训练的任务以及直接或间接涉及目标认知过程的各种未受过训练的任务上会获得性能提升。 将性能增益推广到未经训练的任务被称为“转移”，这对训练的有效性至关重要。 认知训练已被用于治疗患有中风、多发性硬化症、精神分裂症的成人、有工作记忆缺陷的儿童、患有注意力缺陷多动障碍 (ADHD) 的儿童、健康的学龄前儿童，以及提高健康年轻人的认知能力成年人和健康的老年人。 然而，这种干预对 ASD 儿童的好处却很少受到关注。

最近的研究表明，ASD 中皮质发育模式的破坏可能导致其临床表现。 更具体地说，早期的报告显示了 ASD 中远距离皮层连接减少和局部功能连接增加的模式。 最近使用高度严格的成像分析方法验证了这种模式。 这种改变的功能连接可能特别破坏需要综合信息处理的认知功能，例如执行功能（控制其他认知过程的高阶认知功能，例如 有意识地控制思想和行动）、心智理论、面部处理、语言和交流，所有这些先前都已被确定为 ASD 中受损的过程。

此外，大约 50-70% 的 ASD 儿童被诊断为智力障碍，表现为认知障碍。 智力障碍已被证明会使自闭症儿童终生处于“低功能”轨迹的风险中，并有出现更严重症状的风险。 认知训练已被证明可以增强作为智力基础的执行功能，例如工作记忆、流动智力、执行注意力以及学业成绩。 在早期进行认知训练可能会加强对智力能力很重要的过程，从而改善 ASD 的临床轨迹。

尽管这些最近的 ASD 理论指向执行功能的缺陷，但该领域目前缺乏基于证据的干预，直接解决执行功能的缺陷。 现有的 ASD 干预措施（主要包括行为技能开发）管理复杂，需要训练有素的员工。 因此，这些方法对诊所和从业者产生了非常高的要求，从而产生了长长的等待名单。 对于许多家庭和学校而言，这些方法的可及性很差。 现有干预措施最显着和一贯的局限性是明显缺乏将学到的技能转移到其他条件和环境中。 意思是，新习得的行为仅限于训练它们的特定环境。 泛化到其他任务和情境是认知训练的一个显着优势，这种方法可以在家里通过个人电脑使用，提供更多的可访问性，并且可以与行为技能发展结合使用，以提高孩子对学习的接受度。 因此，认知训练可能有潜力在现有治疗显示出局限性的领域提供有希望的结果。

本项目打算首先开发一个基于软件的认知训练程序，为自闭症儿童的认知需求量身定制（认知评估和视频游戏干预解决方案，CAVINS）（第一阶段），然后通过临床试验和影像学检查程序的有效性大脑（临床试验和成像阶段）。 成像组件将提供机会了解一些目标认知过程的神经框架以及每个过程中训练引起的变化。 这种干预将针对与 ASD 相关的几个功能，例如将注意力转移到任务的不同方面的能力、抑制控制、工作记忆、计划、推理、选择性注意和面部处理。 在成像阶段，作为我们的第一步，研究人员将使用功能性磁共振成像 (fMRI) 来识别训练引起的大脑变化，这些变化与设定转换和反应抑制有关。

反应抑制包括两种不同的形式，即反应的限制和反应的取消。 阻止启动响应是限制过程的特征，而终止已经在进行的响应则代表取消过程。 此外，在错误响应后监控、检测和调整行为的能力代表错误处理，并且是响应抑制的固有组成部分。 假设反应抑制的困难是导致 ASD 中观察到的刻板和重复行为的原因，可预测学龄前儿童的“心理理论”表现，并与额叶皮层与纹状体和顶叶区域以及体积之间的连接改变有关纹状体的差异和发育改变。 同样，设定转换任务的准确性较低与额叶、纹状体和顶叶皮层的激活减少有关，并被假设为导致 ASD 中观察到的精神不灵活、受限和重复行为的原因。

几项影像学研究表明，在健康成人完成认知训练后，底层神经网络发生了变化。 然而，对儿童的类似研究非常少。 目前，还没有研究检查训练引起的自闭症儿童大脑内的变化。 本项目的研究结果将揭示 ASD 认知训练的益处、潜在益处的泛化和持久性、确定与训练相关的生物学变化，并提供对支持 ASD 相关两种认知功能的系统可塑性的急需洞察。