Недостаточная активность тормозных нейронов зрительной коры помешала детям с аутизмом определять направление движения мелких объектов

Российские нейрофизиологи выяснили, что у детей с аутизмом, которым трудно определять направление движения мелких объектов, нарушена работа тормозных нейронов зрительной коры мозга. Эти клетки не только защищают нервную систему от перевозбуждения, но и помогают эффективно анализировать сигналы, полученные от органов чувств. Предполагают, что недостаточная тормозная активность характерна для подтипа расстройства, которое сопровождается определенными сенсорными нарушениями. Понимание биологических процессов, приводящих к аутизму, поможет в диагностике, а также при разработке лекарств, устраняющих его причины.

РНФ

Значения гамма-колебаний в зрительной коре мозга при наблюдении за движущимися визуальными решетками у детей с типичным развитием (TD) и расстройствами аутистического спектра (ASD) / ©Orekhova et al. / Plos One, 2023 / Автор: Дмитрий Жуков

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Plos One. Расстройством аутистического спектра (РАС) страдает примерно каждый сотый ребенок. Хотя для всех детей с аутизмом характерны проблемы с социализацией и коммуникацией, другие особенности таких людей могут существенно отличаться. К примеру, при РАС сильно варьируется уровень интеллекта — от серьезных когнитивных нарушений до высокого IQ. Часть детей страдает задержкой речевого развития, а некоторые, напротив, говорят хорошо. Кроме того, у детей с РАС часто наблюдаются сенсорные аномалии — нарушения зрительного или слухового восприятия.

При этом ребенок может хорошо видеть и слышать, но его мозг обрабатывает информацию иначе, чем у большинства типично развивающихся детей. Например, он плохо различает ориентацию вертикальных линий, направление движения или, наоборот, воспринимает детали образов, которые не бросаются в глаза обычному человеку. Симптомы настолько разнообразны, потому что у расстройства нет единой причины, и вероятность его развития зависит от множества различных факторов, как генетических, так и средовых. Это сильно затрудняет диагностику отдельных подтипов аутизма и их лечение.

Проведение психофизического эксперимента. Участник определяет направление движения высококонтрастной решетки, нажимая на соответствующую кнопку на пульте (влево или вправо) / ©Елена Орехова

Ученые из Московского государственного психолого-педагогического университета (Москва) обнаружили у части детей с РАС дисбаланс активности нервных клеток зрительной коры головного мозга. В экспериментах приняли участие 42 мальчика с аутистическими расстройствами и 37 с типичным развитием. Детей в возрасте от 7 до 15 лет попросили определить, в какую сторону перемещается контрастная решетка на экране. Все испытуемые успешно справились с заданием, в котором визуальный стимул был большого размера, однако некоторые дети с РАС испытали трудности, когда нужно было определить направление движения маленькой решетки. Во втором эксперименте детям показывали на экране движущиеся объекты, одновременно следя за активностью их мозга с помощью магнитоэнцефалографии. Примерно у 15-20% детей с РАС возбуждение нейронов зрительной коры преобладало над процессом торможения. Именно эти дети часто допускали ошибки, пытаясь определить направление движения мелкого объекта в первом эксперименте.

Тормозные клетки поддерживают баланс нервной активности и нормальную работу головного мозга. Сильный дефицит торможения может приводить к перевозбуждению нейронов и развитию таких заболеваний как эпилепсии. Зрительная кора, расположенная в затылочной области больших полушарий, особенно богата этими клетками. Эффективное торможение необходимо для работы детекторов — специализированных нейронов, воспринимающих информацию о направлении движения и ориентации линий, базовых элементов зрительного образа. Если способность определять, куда движется большой стимул («фон») зависит от многих факторов, то для маленького «объекта» важна именно зрительная кора и то, чтобы торможение в ней было активнее процессов возбуждения. Когда тормозные нейроны в этой области не включаются в нужный момент, детекторы не срабатывают должным образом.

Проведение эксперимента с использованием магнитоэнцефалографии. Участнику демонстрируют дрейфующую высококонтрастную решетку, регистрируя магнитную активность коры головного мозга / ©Елена Орехова

Нарушения зрительного восприятия и дисбаланс нервной активности в зрительной коре, наблюдаемые у некоторых детей с РАС, возможно, являются признаком определенного подтипа этого расстройства. Магнитоэнцефалография дает возможность отследить активность клеток мозга и получить нейрофизиологические показатели — биомаркеры тех или иных нарушений, связанных с аутизмом. Они позволяют лучше понять, какие проблемы лежат в основе разных подтипов РАС, и помочь в разработке лекарственных средств, устраняющих эти проблемы.

«В мире ведутся испытания препаратов, которые, как предполагается, могут скорректировать проявления аутистических расстройств. Но при клинических исследованиях сложно спрогнозировать, какому ребенку такое лекарство поможет, а также оценить его эффективность. С помощью электро- или магнитной энцефалографии можно выделить целевые группы пациентов, а также удостовериться, что лекарство действует. Мы планируем изучать и другие биомаркеры аутизма. Сейчас наш интерес сдвигается в сторону речевых нарушений, которые часто встречаются у детей с РАС. Поскольку в речи задействованы слуховые сенсорные области, мы планируем проверить, какие процессы происходят в слуховой коре мозга», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Елена Орехова, кандидат психологических наук, ведущий научный сотрудник МГППУ.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

РНФ осуществляет финансовую и организационную поддержку фундаментальных и поисковых научных исследований посредством финансирования прошедших конкурсный отбор научных, научно-технических программ и проектов.