高风险ASD婴儿早期大脑发育的研究
二十多年前已经有研究表明自闭症谱系障碍(ASD)的青少年和成年患者大脑体积存在异常增大。研究者对ASD儿童在2-4岁间进行的回顾性头围和纵向脑体积的随访研究表明,脑容量的过度增加可能在早期发育时出现。对ASD高家族性风险的婴儿进行研究,可以深入了解ASD的早期发展。并且已有研究表明,ASD的特征性社会缺陷出现在生命第一年的后期和第二年。这些观察结果表明,对ASD高家族性风险的婴儿进行早期脑成像研究,可以帮助识别在ASD诊断之前发生的脑体积的变化。
研究目的
基于之前的研究,研究者提出假设:ASD儿童的大脑过度增长出现在24个月龄前,这种过度增长与皮层表面积过度扩张相关,且早期的大脑改变与自闭症样行为的出现相关。
同时,探索大脑发育的差异是否可能成为ASD的早期生物标志物(即在ASD行为的发生之前)从而用于预测ASD。
研究对象
HR-ASD:有着高患病风险(家中有一位患病的兄弟姐妹)且在24个月时诊断为自闭症的儿童,15人。
HR-neg:有着高患病风险但在24个月时不满足ASD诊断标准的儿童,91人。
LR:低患病风险(同一家庭中的另一个较大的儿童无ASD且一级或二级亲属中没有ASD)的儿童,42人。
研究方法
在6、12、24个月时分别对这些儿童进行评估,包括详细的行为评估、对其大脑进行高分辩率的核磁共振(MRI)检测,目的是探索婴儿期这些儿童的行为及大脑发育轨迹。
研究结果
在6至12个月龄之间,各组总脑容积(TBV)的生长速率没有差异。然而,对24个月龄儿童进行成对比较显示,HR-ASD组与LR组及HR-ASD与HR-neg相比时,HR-ASD均有着更大的效应量;HR-ASD组与LR组和HR-neg组相比,HR-ASD组在第二年TBV生长速率有着明显的增加。
MRI结果显示,在6-12个月龄期间,HR-ASD组相较于LR组,在左右侧枕中回(1),右侧舌状回(2),左侧颞下回(3),额中回(4)处,皮层表面积有着明显的扩张。同时,所有组别的皮层厚度没有显著差异,但是对所有受试对象而言,其在6-12月龄的表面积生长速率与24个月时TBV的增大之间有着显著相关。
考虑到本研究中TBV过度生长的时间与其他研究的结果一致,且这些研究均指出生命的第二年出现社交功能障碍,因此研究者又对大脑体积过度生长的速率与自闭症严重程度是否相关进行了研究。
研究者首先调查了24个月龄时的自闭症行为(ADOS严重程度评分)与HR组(HR-ASD和HR-neg)在6-12和12-24个月的TBV变化率之间的关系。研究者发现24个月龄时ASD儿童的ADOS严重度评分与6-12个月TBV变化率之间没有显着相关性;然而,24个月龄时ADOS严重性评分和12-24个月TBV变化率之间却有着显着相关。
为了深入探索上述第二年脑容量变化与社会功能障碍之间的关系,研究者对24个月龄时TBV变化率和社会行为进行了研究,采用CSBS(communicationandsymbolicbehaviourscales)量表对社会行为进行独立测量。与ADOS分析的结果一致,在HR组(包括HR-ASD和HR-neg)CSBS的社会综合得分与12-24个月中更快的TBV变化率显着相关。在24个月的CSBS社交综合评分和6-12个月的TBV变化率之间没有观察到显着的相关性。
考虑到同一时期在HR-ASD组中观察到脑容量的变化,以及以前的研究结果表明ASD中的社会缺陷在生命的第二年出现,因此研究者对这段时间内社会行为的变化进行了调查。他们观察到CSBS社会综合评分显着组(HR-ASD与HR-neg)与时间(12-24个月)之间存在相互作用。从12到24个月间CSBS效应量几乎增加三倍的结果支持了这一发现。
讨论
研究数据表明,出生后皮层表面区域的过度扩增在ASD的发展中有着重要的作用。在24个月诊断为ASD的个体中,皮质表面积从6个月到12个月的增长速率显着增加,并且与随后的脑过度生长相关,而这又与社会缺陷的出现相关联。这提示:在导致大脑过度生长和出现的ASD功能障碍的级联事件中,皮层表面区域的过度扩张可能一种早期事件。
这项研究中ASD幼儿脑过度生长的发现与遗传定义的ASD亚组中表现出脑过度生长的研究结果一致(例如:16p11的缺失,CHD8基因等)。因此,探寻婴儿的第一年中表面积过度扩张的机制可能对自闭症的下游发病机制的研究有着重要的作用。
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