自閉癥的神經機制綜述

左晨毅

摘 要 自閉癥的患病率呈逐年上升的趨勢，隨著認知神經科學的飛速發展讓研究者們能從腦結構與功能的角度來探索其內部機制，以更好地理解自閉癥的病理生理學機制。本文從自閉癥的認知神經層次入手，來總結以往重要的研究發現，并且對自閉癥的典型特征，社會屬性和行為異常，神經影像學重要成果進行總結。

關鍵詞 自閉癥 神經機制 腦

中圖分類號：B845 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2018.09.077

Abstract The prevalence of autism is increasing year by year. With the rapid development of cognitive neuroscience， researchers can explore their internal mechanisms from the perspective of brain structure and function to better understand the pathology of autism physiological mechanism. This article starts with the cognitive neurological level of autism， sums up the important research findings of the past， and summarizes the important results of neuroimaging for the typical characteristics of autism， social attributes and behavioral abnormalities.

Keywords autism； neurological mechanisms； brain

自閉癥是一種神經發育性障礙，主要表現為溝通與社會交流障礙，興趣狹窄和重復刻板行為，且常見于男性。調查結果表明，自2010以來，自閉癥的發病率在全世界范圍內創新高，已經了達到1/160，根據美國疾病控制與預防中心在2014年公而的數據，在美國8歲以下兒童的發病率已經達到了1/68。我國至今仍沒有關于自閉癥的全國性普及調查，根據部分地區的調查發現近年來自閉癥的患病率卻在不斷地增加。了解它的發生發展進程，內在的生物化學及腦機制，從而更好地控制預防成為我們的重要任務。

關于自閉癥的前期研究多為行為學研究，并沒有深入到腦結構層次，這具有一定的局限性。在兒童的成長發育早期我們較難看到他們穩定的發育特征，而可靠的自閉癥診斷一般需要各方面行為發展趨于穩定才可做出，這時可能已錯過了他們最佳的發育時期，所以我們要找出他們發展異常的腦區和神經病理機制來揭示其內在機理，從而更好服務于預防與診斷治療。20世紀90年代后，認知神經科學的發展，研究者越來越多的運用EEG（腦電）、fMRI（功能性磁共振成像）、DTI（擴散張量成像）、fNIRS（近紅外光學成像）等科學技術來協助對自閉癥腦結構功能的探尋，其中fMRI的貢獻比較大，為我們對自閉癥腦層面的認知提供了重要的基礎，近些年fNIRS的使用則讓我們從相對封閉的實驗研究階段走向人際互動階段，使研究更符合自閉癥的特點，從而增加了其生態效度。

研究者試圖用一些理論來解釋自閉癥譜系障礙是如何在不同人群中表現出來的，例如，“弱中央統合模型”“心理理論模型”“鏡像神經元系統模型”，但多年的研究發現自閉癥是高度異質性的疾病，研究者并未找到確定一致的原因來解釋這一疾病。近年來神經影像學研究發現，自閉癥患者在部分腦結構上與正常個體存在顯著差異，這些區域主要包括了額葉、顳葉、額顳環路、額葉小腦環路等。同時，這與行為學研究測量自閉癥患兒頭圍取得的結果一致。在腦功能連接方面，與正常個體相比，自閉癥個體在不同腦區間存在近距離連接過度，而遠距離連接不足的問題。這些腦功能連接異常的情況可能會導致自閉癥個體不同腦區間的信息統合能力異常，以及協調能力變差，全腦連接分散，并最終導致自閉癥個體在心理與行為結果上的異常表現，出現自閉癥狀。這些研究結果在EEG的研究中也得到了證實。這些相對一致的腦結構及連接異常為我們初步揭示了自閉癥的腦與正常人的差異。

1 社會交往異常的腦基礎

自閉癥患者的核心問題就是社會交往和溝通相關的障礙。自閉癥兒童言語發展滯后、缺乏眼神交流、面孔對視以及對他人情緒的理解等基本的社交技能， 這使其社會功能嚴重受損。fMRI研究結果發現，自閉癥患者的杏仁核區域與正常個體存在顯著差異，比如在社會認知與信息加工任務中，表現出異常激活。也就是說杏仁核功能紊亂可能是自閉癥患者社交功能受損的重要原因。而在面孔知覺加工任務中，與正常個體相比，自閉癥患者在面孔梭狀回區域表現出更低的激活。在面孔加工實驗中，用兒童父母面孔或陌生面孔時，發現在觀看父母面孔時，自閉癥兒童與正常兒童相比，在梭狀回的激活并沒有差異，而在觀看陌生面孔時，自閉癥兒童雙側梭狀回的激活區域只占正常兒童的25%左右，且在梭狀回左側的信號變化率顯著少于正常兒童，可能與自閉癥兒童對陌生面孔的興趣與注意減少有關。梭狀回在面孔識別的過程中起著重要的作用，而普遍研究表示自閉癥兒童在任務態下的腦部梭狀回區域異于常人，這與我們以往的行為學研究中自閉癥兒童回避、不愿意看人臉相一致。[1]Ashleigh Hillier[2]等人研究發現自閉癥兒童對不同類型的情緒識別存在一些差異，他們對害怕傷心等負性情緒不易識別，而對高興情緒和正常兒童無異，對于比較復雜的情緒更是比較難以識別。還有研究表明自閉癥患者存在腦部結構和連接的異常，短距離的腦連接增強，而遠距離的腦連接減弱。Carper等人的研究結果表明，自閉癥個體在額葉、顳葉和頂葉、胼胝體、梭狀回，以及白質體積等方面存在異常，其中，前額葉、顳葉和頂葉體積增大與局部關聯紊亂有關，而胼胝體內部關聯性的下降導致了左右腦信息整體能力顯著下降；左腦初級運動區的白質體積增大與其功能低下相關；梭狀回與相關腦區的連通性的削弱可能與患者面孔識別能力低下相關。[3]孟景等人的研究發現自閉癥患者在簡單或外顯任務中共情能力表現相對完整，而在復雜或內隱任務中則表現出共情受損現象，這可能與自閉癥個體難以自發、主動地注意并加工社會信息有關。在相應的腦激活水平上，在外顯任務中，自閉癥個體面對他人情緒時前額葉激活水平顯著上長，而在內隱任務中并無顯著變化。[4]對語言功能受損的自閉癥患者，進行靜息態腦功能連接分析時，發現與正常個體相比，在自閉癥個體中負責語言加工的腦區間的連接顯著降低，雙側布洛卡區與背側前額葉，語言監控與右側小腦間的連接。這些腦區對我們日常的社會交往和交流都有著重要的作用，而自閉癥患者的腦功能網絡的異常也正印證了早前研究中他們相應的社會行為異常。

2 刻板行為的腦基礎

Frith等人[5]認為自閉癥患者的主要問題是由于難以對信息進行整體加工提取，并基于此提出了WCC（Weak Central Coherence）模型理論，該理論認為，個體對信息進行加工時，對于意義是進行整體性提取的，而自閉癥患者只能從局部意義進行提取，也就是自閉癥個體的信息加工是碎片化的，難以片斷式的信息統合成有意義的整體，所以說，相對于正常兒童，自閉癥兒童很難很好地利用背景環境來為自己做參照。該理論的不同于心理理論等，它揭示了自閉癥患者行為等方面的異常。Dapretto等人[6]結合fMRI技術研究發現，自閉癥個體位于前額葉皮層的鏡像神經元活動明顯弱于正常個體，也就是說自閉癥個體的鏡像神經元可能系統可能工作失常。采用EEG進行的研究也發現鏡像神經元存在異常，當正常個體在自己做動作或觀察別人的動作時，其椎體神經元同步活動的電信號之后會在感覺運動皮層出現一個后續的抑制作用過程，而自閉癥個體在進行完成相同任務的過程中，并沒有出現類似的抑制過程。而鏡像神經元是當個體在模仿他人時腦部特定的激活部位，這一區域神經活動的減弱某種意義上說明了自閉癥患者行為背后腦結構上的異常。

總的來說，自閉癥存在社會交往能力缺乏和刻板行為都存在著腦結構與功能的異常，以往的研究已經取得了一些成果，但是還沒有達到一致的穩定的結論。對自閉癥患者存在的腦區發育異常，以及不同腦區之間的結構和功能神經通路還需要進一步闡釋，這將有助于人們更好地理解自閉癥的病理生理學機制。到目前為止，基于認知神經科學技術（磁共振、腦電等）的研究越來越多，而一致性的結論還相比較少，未來的研究需要大樣本的縱向追蹤研究來進一步尋找自閉癥的神經生物學標記，為預防、診斷和干預自閉癥個體提供更為精確的依據。

參考文獻

[1] Pierce， K.， & Redcay， E. （2008）. Fusiform function in children with an autism spectrum disorder is a matter of “who”. Biol Psychiatry，64（7）：552-560.

[2] Hillier， A.， & Allinson， L.（2002）. Understanding embarrassment among those with autism： breaking down the complex emotion of embarrassment among those with autism. Journal of Autism & Developmental Disorders， 32（6）， 583.

[3] NeuroImage. （2002）. Cerebral lobes in autism： early hyperplasia and abnormal age effects. Neuroimage， 16（4）， 1038.

[4] 孟景，沈林.自閉癥譜系障礙個體的共情及其理論與神經機制.心理科學進展，2017.25（1）：59-66.

[5] Frith， U.， & Happ？ F. （1994）. Autism： beyond "theory of mind".Cognition， 50（1-3）：115-132.

[6] Dapretto， M.， Davies， M. S.， Pfeifer， J. H.， Scott， A. A.， Sigman， M.， & Bookheimer， S. Y.， et al. （2006）. Understanding emotions in others： mirror neuron dysfunction in children with autism spectrum disorders.Nature Neuroscience，9（1）：28-30.