Нейроучёные НИУ ВШЭ опровергли гипотезу, что развитие мозга детей-аутистов нормализуется к школьному возрасту

Сначала коротко

Мнение: Долгое время считалось, что нетипичное развитие мозга детей с расстройствами аутического спектра (РАС) характерно только для дошкольного возраста.

На деле: Аномальное развитие отдельных участков мозга детей с РАС наблюдается, как минимум, до возраста начальной школы, что, в свою очередь, приводит к речевым дефицитам.

Теперь подробнее

Группа исследователей, включающая сотрудников Центра языка и мозга НИУ ВШЭ Милитину Гомозову, Алину Миннигулову и Ольгу Драгой, сравнила характеристики мозга детей с расстройствами аутического спектра (РАС) и их типично развивающихся сверстников в возрасте от 8 до 14 лет. Данные были получены с помощью морфометрического анализа структурной магнитно-резонансной томографии (МРТ). Оказалось, что младшие школьники и подростки с РАС имеют отличия как в объёме и толщине серого вещества, так и в «извилистости» коры головного мозга, особенно в регионах, критически вовлеченных в речевую функцию. Исследование подобного рода было проведено впервые. Результаты работы опубликованы в Scientific Reports, одном из журналов группы Nature.

О чём речь?

Расстройство аутического спектра (РАС) представляет собой группу патологических состояний, обусловленных особенностями развития головного мозга и влияющими на коммуникативные навыки и социальное поведение. Часто дети с РАС имеют сопутствующие речевые нарушения, которые могут варьировать от речевого дефицита до полной невербальности (неспособности говорить). Авторы отмечают, что причины речевых трудностей при РАС до сих пор недостаточно изучены.

Согласно предыдущим исследованиям, мозг детей с РАС развивается атипично. Так, наблюдается чрезмерный рост общего объёма мозга у детей с РАС по сравнению с их сверстниками, не имеющими такого диагноза. Аномальный рост объёма мозга был зафиксирован среди младенцев, у которых впоследствии диагностировали РАС.

Учёные утверждают, что увеличение объема мозга не считается постоянным признаком РАС в разных возрастах. Подавляющее большинство исследований касалось малышей и дошкольников с РАС, в то время как исследования школьников, а также взрослых с РАС более ограничены и противоречивы. Какие-то из них указывают на увеличение объёма мозга при наличии РАС, а какие-то, наоборот, на уменьшение по сравнению с контрольными группами.

Что касается речевых нарушений при РАС, которые оказались в фокусе новой работы, то в целом исследования подтверждают их связь с различными структурными изменениями головного мозга. Но и в этом аспекте также выявлены противоречивые закономерности. Например, одни работы продемонстрировали связь речевых нарушений при РАС с уменьшением толщины серого вещества мозга в лобных и височных долях коры левого полушария мозга. В то же время другие указали на связь подобных нарушений с бо́льшей толщиной коры в височно-лобной доле.

При этом все исследования связи речевых функций и особенностей развития мозга касаются в основном дошкольников. И до получения результатов новой работы было не вполне достоверно известно, как развивается мозг детей с РАС в более старшем возрасте, а также как это влияет на их речевые функции.

Как изучали?

В исследовании приняли участие 36 детей-правшей в возрасте от 8 до 14 лет — 18 детей с РАС и 18 их типично развивающихся сверстников. Испытуемые с РАС были отобраны для исследования с помощью Федерального ресурсного центра по организации комплексного сопровождения детей с расстройствами аутического спектра.

В ходе исследования использовался морфометрический метод на данных структурной МРТ. Для каждого участника, как отмечают авторы, были получены структурные МРТ всего мозга с хорошим разрешением. Также у испытуемых измерялся уровень невербального интеллекта и применялась батарея тестов для оценки уровня речевого развития, оценивающая понимание, порождение и повторение речи на всех лингвистических уровнях (фонологическом, лексико-семантическом, морфо-синтаксическом, дискурсивном).

Структурная МРТ — чувствительный и точный инструмент, который позволяет исследовать анатомические особенности структур и подструктур головного мозга человека, в том числе объём белого и серого вещества, его толщину, объём спинномозговой жидкости, глубину извилин и т.д.

Помимо этого детей с РАС обследовал клинический психолог, а 16 из 18 таких ребят прошли дополнительное обследование у психиатра. Родители обеих групп детей заполняли специальные анкеты, результаты которых оказались согласованы с диагнозом. Все дети имели нормальный слух и нормальное или скорректированное до нормального зрение.

Что получили?

Результаты тестов, связанных с речевым развитием, подтвердили значительную разницу в языковых способностях между группами детей — участники с РАС набрали гораздо меньше баллов, чем их сверстники из контрольной группы. Также дети с РАС показали более высокую вариабельность в результатах IQ — от очень низкого 40 до нормального 118, а также в уровне языковых способностей — от неспособности говорить до нормального уровня речевого развития.

Что касается характеристик мозга, то у детей с РАС они оказались атипичными по многим параметрам. Например, обнаружилось значительное снижение общего объёма и толщины серого вещества, при этом в объёмах белого вещества не было зафиксировано различий. Также у детей с РАС в разных отделах головного мозга был выше индекс гирификации.

Гирификация — процесс формирования извилин в головном мозге. Индекс гирификации отражает этот процесс, грубо говоря — это степень извилистости коры.

Серое вещество — клеточные тела нейронов центральной нервной системы. Они присутствуют в областях мозга, отвечающих за мышечную активность, сенсорное восприятие, память, мышление, эмоции и речь.

Белое вещество — состоит из пучков нервных волокон — длинных, покрытых белой миелиновой оболочкой отростков нейронов — аксонов. Они соединяют различные области серого вещества, формируют так называемые комиссуры мозга, например, мозолистое тело между двумя полушариями.

При дальнейшем анализе выяснилось, что патологическое уменьшение толщины серого вещества в височных и лобных долях коры головного мозга, отвечающих за речевые функции, связано с серьёзными нарушениями речи у детей с РАС. Та же самая связь обнаружилась и в ситуации патологического увеличения индекса гирификации. Иными словами, чем ниже был объём серого вещества в зонах, отвечающих за речь, тем хуже с ней обстояли дела у детей с РАС. А чем выше оказывалась извилистость в отделах мозга, связанных с речью, тем серьёзнее были соответствующие нарушения.

Для чего это нужно?

Проведённое исследование стало первым, в котором оценивалась связь между многочисленными структурными характеристиками мозга и уровнем речевого развития детей-аутистов. Авторы отмечают, что их результаты не подтверждают теорию «нормализации» развития мозга у детей-аутистов к школьному возрасту. Более того, оказалось, что аномальное развитие мозга у школьников с РАС связано с речевыми нарушениями. Это важный вывод, поскольку он даёт понимание специфики развития РАС на протяжении более длительного периода жизни.

Однако новая работа имеет ряд ограничений, а для обобщения результатов необходима более крупная выборка участников. Также нужны исследования, которые бы давали ответы на вопросы, например, о том, могут ли показатели серого вещества, а также индекс гирификации предсказывать речевое развитие в более старших возрастных периодах. Кроме того, пока не вполне ясно, являются ли выявленные взаимосвязи характерными только для РАС или могут проявляться при других расстройствах. Продолжение исследований в этом направлении должно помочь в будущем более эффективно решать проблемы коррекции развития детей с РАС.
IQ
 

Авторы исследования:

Вардан Арутюнян, Центр детского здоровья, поведения и развития, Сиэтлский институт исследований детства, штат Вашингтон, США;

Милитина Гомозова, стажер-исследователь Центра языка и мозга НИУ ВШЭ

Алина Миннигулова, младший научный сотрудник Центра языка и мозга НИУ ВШЭ

Елизавета Давыдова, кафедра дифференциальной психологии и психофизиологии МГППУ

Дарья Переверзева, Федеральный ресурсный центр по организации комплексного сопровождения детей с РАС МГППУ

Александр Сорокин, Федеральный ресурсный центр по организации комплексного сопровождения детей с РАС МГППУ; Лаборатория Хаскина, Нью-Хейвен, Коннектикут, США

Светлана Тюшкевич, Федеральный ресурсный центр по организации комплексного сопровождения детей с РАС МГППУ

Ульяна Мамохина, Федеральный ресурсный центр по организации комплексного сопровождения детей с РАС МГППУ

Камила Далинина, Федеральный ресурсный центр по организации комплексного сопровождения детей с РАС МГППУ

Ольга Драгой, директор Центр языка и мозга НИУ ВШЭ

Автор текста: Селина Марина Владимировна, 12 сентября, 2023 г.