脑科学与教育 | 大脑发育缺损可能是孤独症发病机制的基础，如何进行评估和调控

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孤独症（Autism）是一种广泛性脑功能发育障碍，其基本特征为社会交往障碍、语言发展障碍、兴趣狭窄及行为刻板。孤独症迄今原因不明，且无法预知和采取有效措施。2014年4月，美国疾病控制与预防中心发布孤独症发病率统计数据：2012年出生的孩子，孤独症发病率为68:1。孤独症儿童的养护和教育难度大，直接影响着几百万个家庭的正常工作和生活，有上千万个家人为之担心和忧虑，已引起国际社会的高度关注。2007年12月联合国大会通过决议，从2008年起，将每年的4月2日定为“世界孤独症日”，以提高人们对孤独症相关研究与诊断以及孤独症患者人群的关注度。

北京师范大学教授 李小俚孤独症儿童脑发育评估利用脑电和眼动评估孤独症儿童的大脑发育和注视情况，能为我们提供科学客观的指标，有助于临床医生提高临床诊断率。评估之后，针对性地利用脑调控方法包括tDCS、TMS和Neurofeedback进行调控，能够为孤独症的康复提供科学指导。为什么脑电可以评估孤独症的脑功能？脑电（EEG）主要测量与大脑皮层突触活动相关的神经生理变化，作为一种非侵入式的采集方法，其具有较高时间分辨率，已被证明是研究复杂神经精神障碍的有力工具。EEG主要记录脑电在各个频段的总和，当发生病理变化时，其频谱特征也会发生变化。功率谱是一种将幅度随时间变化的脑电信号转换为随频率变化的分析方法，可以根据信号不同频段变化规律对脑电信号进行评估。孤独症儿童与正常儿童在功率谱能量上具有显著差异，正常儿童脑电特征呈倒“U”型分布，即低频和高频能量较少，中间频段能量较多；而孤独症儿童的功率谱能量分布则呈“U”型，即低频和高频能量过多，而中间频段能量过少。脑电除了有功率谱的分布，还有一个非常重要的物理量，就是“熵”。一般来说，婴儿大脑信号复杂性在突触繁殖和修剪背景下增加，而在正常发育过程中，大脑发育缺损可能是孤独症发病机制的基础。研究也发现孤独症儿童的熵值较正常发育儿童较低。另外，脑电信号的相干性反映脑电信号的同步程度，同步程度越高，表明脑功能区域整合和协调能力越强。研究结果表明孤独症儿童相比正常儿童脑电信号连接性较弱，表明脑功能区域整合能力下降，与临床认知功能下降具有一致性，这反映了孤独症儿童在认知、社交、情感处理方面的能力较弱。眼球运动追踪眼动追踪技术具有较高空间分辨率和时间分辨率，可以准确实时记录注视时间和注视方向，能够为了解大脑对视觉环境加工方式提供非常有价值的信息，在研究孤独症中视觉社会注意具有一定的优势。在孤独症眼动追踪的研究中，多种实验刺激范式应用在孤独症社会注意异常的研究中。研究发现，从6月龄开始，孤独症幼儿就已经开始表现出对眼睛和社交场景注意的降低；在学龄前儿童和稍长年龄的眼动追踪研究中发现，当有竞争刺激物出现时，孤独症儿童容易转移注意力，社会性刺激的注视时间减少。研究还发现，孤独症儿童在观看两位女性交谈或孩子互动的任务视频时，孤独症组相对于正常组更少关注脸部，对游戏互动关注降低。因此，孤独症儿童的注视模式异常，可能是评估孤独症的客观指标。儿童参加tDCS 调控孤独症儿童神经调控经颅直流电刺激（tDCS）是一种无创的神经调控技术，已经应用到多种疾病的治疗中，包括：癫痫、帕金森病、阿尔茨海默病、抑郁症和精神分裂症。其主要作用机制是改变神经元静息电位。当直流电负极靠近神经细胞胞体时，静息电位会升高，神经元放电减弱，产生超极化，从而抑制神经元细胞的活性；反之，则发生去极化，激活神经元细胞活性。研究同时也发现，阳极刺激可增加由经颅磁刺激诱发的运动诱发电位幅度，阴极刺激则降低运动诱发电位幅度。这说明阳极刺激可提高大脑皮质神经元的兴奋性，而阴极刺激则降低其兴奋性。tDCS不仅能够调节单个神经元的电活动，也能够影响多个神经元及神经元群的电活动，从而调节静息态脑电活动。tDCS除了即刻效应以外，与其功能相关的另一主要效应是后效应，即在刺激停止后，刺激作用会依然持续一段时间，其持续时间与电流强度、刺激时间以及刺激次数有关，这是tDCS发挥作用的关键效应。tDCS的后效应能够影响神经元之间的突触连接功能，改变突触可塑性。近年来发现，多种神经递质都参与tDCS诱发的后效应，其中以谷氨酸系统最为突出。如NMDA受体在突触水平对长时程增强（LTP）、长时程抑制（LTD）过程的介导，LTP/LTD对突触间连接起着持久的功能性促进、抑制作用。哥伦比亚大学医学中心的想象认知科学项目使用tDCS技术治疗和干预成年孤独症患者，调控前后通过孤独症异常行为量表做评估，结果发现孤独症患者的量表得分有大幅度下降，异常行为得到改善。个别案例还发现孤独症儿童的行为得到明显改善，一名五周岁女孩，诊断为典型孤独症，比较安静但生活自理能力差，尤其不会大小便，每天要换几条裤子。参加tDCS调控两期，共20次，家长反映从第5次开始，每次小便都会到卫生间，持续1~2天左右；做完10次调控之后，这种状态持续1周，20次调控之后，这种状态持续2周，现在一直坚持做调控。

儿童参加TMS调控TMS是一种无创神经调控技术，能够通过对特定脑区的刺激改变皮层内神经回路的电活动，调节神经元抑制或兴奋。TMS刺激模式分为三种，分别为单脉冲TMS(single pulse TMS)、双脉冲TMS(paired pulse TMS)和重复TMS(repetitive TMS)。rTMS作为一种非侵入式手段，可以改变皮层内神经元的兴奋性并能够通过改变刺激部位和参数达到对不同神经疾病治疗的效果。文献表明，rTMS技术已经应用到治疗抑郁症、多动症、阿尔兹海默病、精神分裂症、戒除烟瘾等方面。经过低频rTMS干预之后，孤独症患者的注意力、理解能力、言语表达能力有所改善，刻板行为减少，情绪稳定。

儿童参加神经反馈训练神经反馈（Neurofeedback,NFB）又称作“脑电反馈”，是以脑电信号（EEG）为操作条件，使参与者自主调整脑活动，提高或者抑制某些脑皮层活动的一种训练。在NFB训练中，头皮电极将脑电信号采集后经过人机交互软件转换为反馈信号，以视觉、听觉或者触觉的形式呈现，进而在人脑中形成学习机制。NFB技术能够无损伤地通过改变皮层神经回路兴奋性活动进而引起与直接干预脑区存在结构连接或者功能连接大脑区域的短期功能重组。因此，NFB被认为是检测和调制神经可塑性的有效工具。以脑电信号作为操作条件，NFB能够有效地训练皮层靶区域的脑电活动。NFB通过脑电训练，帮助治疗者自主调整脑电活动，抑制过度活跃的皮层电活动，提高活性不足的皮层电活动，进而调整治疗者的脑电活动使之趋向正常。目前，已有很多研究指出NFB能够有效改善一些精神疾病的症状，是一种可行的治疗手段。对当前应用NFB进行孤独症康复的实验研究进行总结，其中大部分的实验结果表明NFB有助于改善一部分孤独症的核心症状。— END —
作者 | 北京师范大学教授 李小俚编辑 | 邢晓凤设计 | 朱强统筹 | 周彩丽