近红外研究:自闭症患儿在社交手势任务中相关皮层激活的差异

  • 发布日期:2024-04-02
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  • 来源:依瑞德集团

2024年4月2日是第17个“世界自闭症关注日”,发布于2019年的《中国自闭症教育康复行业发展状况报告》显示:我国自闭症发病率达0.7%,自闭症谱系障碍人群超过1000万。在这1000万人群中,0-14岁儿童约有300-500万人。


自闭症谱系障碍(ASD)是一种广泛性发展障碍,其主要体现在异常的语言能力、异常的交往能力、狭窄的兴趣以及固执的行为模式。ASD儿童在社交过程中往往存在手势交流困难,但是目前涉及手势交流的神经机制研究仍然较少,近红外脑功能成像技术(functioanl near infrared spectroscopy,fNIRS)作为新兴的无创脑功能检测手段被大量用于儿童脑功能检测。



一、研究目的
本文介绍的研究对ASD患儿进行社交手势训练并利用fNIRS收集不同任务时其相关脑区的数据进行分析,探索自闭症儿童在执行任务时特定脑区的功能活动特点。



二、研究过程


受试者:研究共纳入32人,随机分为ASD组(15人),健康对照组(TD组)17人,并使用霍林斯黑德社会经济地位四因素指数(SES-Child)、社会交流问卷(SCQ)、自闭症诊断观察量表第二版(ADOS)等进行评估,基线情况详见表1

表1 :受试者基线期评估情况


交际手势任务:

(1)Watch:儿童观察成人测试者做出的手势;

(2)Do:给儿童绘有手势的卡片,让儿童反复向测试人员做出与图片相应的手势;

(3)Together:指挥儿童模仿测试人员的手势并重复。


验中使用了六种常见的社交手势。每次测试后都会问儿童关于手势含义的问题。此外,还使用了感觉统合与运用能力测验(SIPT-PP)来评估儿童的实践表现,具体见图1。 


 1 B.使用的社交手势  C.具体任务流程、三种任务时间间隔安排


fNIRS数据收集:使用双波长分频采集技术的fNIRS设备,将两组3×3探头安放在双侧额叶、顶叶和颞叶区。具体通道空间配准如图2。


图2 通道空间配准图,MIFG = 中下额回,

MSTG = 中上颞回;IPL = 下顶叶



三、研究结果


姿势练习和交际手势表现:TD儿童相比,ASD儿童在SIPT-PP测试的姿势实践子测试中空间和调制错误更多(p<0.053a,b)。在交际手势任务中,与TD儿童相比,ASD儿童在时间和空间方面错误率更高(p<0.001,图3c,d)。


图3 SIPT-PP测试中的空间误差(a)和调制误差(b),以及交际手势任务中Do和Together条件下的空间误差(c)和时间误差(d)。*表示组间存在显著差异(p<0.05)


半球间差异:两组在社交手势任务中都表现出左侧明显激活的特点。TD组表现为左侧MIFGMSTG区域明显激活,而ASD组仅在左侧IPL区域明显激活,具体如图4


图4 两组儿童任务期间左右半球相关脑区HbO浓度差异


社交手势任务下大脑皮层兴奋性特点:ASDWacthTogether任务中MIFG激活非常明显;Do任务中,ASD组较TD组的MSTG激活水平更低,具体如图5


图5 两组在Watch、Do、Together任务过程中MIFG、MSTG、IPL的激活情况



四、研究结论


fNIRS数据显示:与TD组相比,ASD组在观察和模仿手势的过程中MIFG和IPL表现出高程度激活,而在手势产生过程中MSTG表现出低程度激活。其中,相较于ASD组通过手势图片学习,其在主动模仿测试人员手势的过程中,能观察到MSTG高度激活,这说明在社交手势任务中进行主动学习的重要性


同时此研究也具有一些局限性,比如采用的fNIRS设备通道数较少限制了检测脑区的范围,样本量较少等,有待后续进一步研究。


☞ 参考文献:

[1]Su WC, Culotta M, Mueller J, Tsuzuki D, Bhat AN. Autism-Related Differences in Cortical Activation When Observing, Producing, and Imitating Communicative Gestures: An fNIRS Study. Brain Sci. 2023 Sep 4;13(9):1284. doi: 10.3390/brainsci13091284. PMID: 37759885; PMCID: PMC10527424.