自闭症的神经机制综述

左晨毅

摘 要 自闭症的患病率呈逐年上升的趋势，随着认知神经科学的飞速发展让研究者们能从脑结构与功能的角度来探索其内部机制，以更好地理解自闭症的病理生理学机制。本文从自闭症的认知神经层次入手，来总结以往重要的研究发现，并且对自闭症的典型特征，社会属性和行为异常，神经影像学重要成果进行总结。

关键词 自闭症 神经机制 脑

中图分类号：B845 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2018.09.077

Abstract The prevalence of autism is increasing year by year. With the rapid development of cognitive neuroscience， researchers can explore their internal mechanisms from the perspective of brain structure and function to better understand the pathology of autism physiological mechanism. This article starts with the cognitive neurological level of autism， sums up the important research findings of the past， and summarizes the important results of neuroimaging for the typical characteristics of autism， social attributes and behavioral abnormalities.

Keywords autism； neurological mechanisms； brain

自闭症是一种神经发育性障碍，主要表现为沟通与社会交流障碍，兴趣狭窄和重复刻板行为，且常见于男性。调查结果表明，自2010以来，自闭症的发病率在全世界范围内创新高，已经了达到1/160，根据美国疾病控制与预防中心在2014年公而的数据，在美国8岁以下儿童的发病率已经达到了1/68。我国至今仍没有关于自闭症的全国性普及调查，根据部分地区的调查发现近年来自闭症的患病率却在不断地增加。了解它的发生发展进程，内在的生物化学及脑机制，从而更好地控制预防成为我们的重要任务。

关于自闭症的前期研究多为行为学研究，并没有深入到脑结构层次，这具有一定的局限性。在儿童的成长发育早期我们较难看到他们稳定的发育特征，而可靠的自闭症诊断一般需要各方面行为发展趋于稳定才可做出，这时可能已错过了他们最佳的发育时期，所以我们要找出他们发展异常的脑区和神经病理机制来揭示其内在机理，从而更好服务于预防与诊断治疗。20世纪90年代后，认知神经科学的发展，研究者越来越多的运用EEG（脑电）、fMRI（功能性磁共振成像）、DTI（扩散张量成像）、fNIRS（近红外光学成像）等科学技术来协助对自闭症脑结构功能的探寻，其中fMRI的贡献比较大，为我们对自闭症脑层面的认知提供了重要的基础，近些年fNIRS的使用则让我们从相对封闭的实验研究阶段走向人际互动阶段，使研究更符合自闭症的特点，从而增加了其生态效度。

研究者试图用一些理论来解释自闭症谱系障碍是如何在不同人群中表现出来的，例如，“弱中央统合模型”“心理理论模型”“镜像神经元系统模型”，但多年的研究发现自闭症是高度异质性的疾病，研究者并未找到确定一致的原因来解释这一疾病。近年来神经影像学研究发现，自闭症患者在部分脑结构上与正常个体存在显著差异，这些区域主要包括了额叶、颞叶、额颞环路、额叶小腦环路等。同时，这与行为学研究测量自闭症患儿头围取得的结果一致。在脑功能连接方面，与正常个体相比，自闭症个体在不同脑区间存在近距离连接过度，而远距离连接不足的问题。这些脑功能连接异常的情况可能会导致自闭症个体不同脑区间的信息统合能力异常，以及协调能力变差，全脑连接分散，并最终导致自闭症个体在心理与行为结果上的异常表现，出现自闭症状。这些研究结果在EEG的研究中也得到了证实。这些相对一致的脑结构及连接异常为我们初步揭示了自闭症的脑与正常人的差异。

1 社会交往异常的脑基础

自闭症患者的核心问题就是社会交往和沟通相关的障碍。自闭症儿童言语发展滞后、缺乏眼神交流、面孔对视以及对他人情绪的理解等基本的社交技能， 这使其社会功能严重受损。fMRI研究结果发现，自闭症患者的杏仁核区域与正常个体存在显著差异，比如在社会认知与信息加工任务中，表现出异常激活。也就是说杏仁核功能紊乱可能是自闭症患者社交功能受损的重要原因。而在面孔知觉加工任务中，与正常个体相比，自闭症患者在面孔梭状回区域表现出更低的激活。在面孔加工实验中，用儿童父母面孔或陌生面孔时，发现在观看父母面孔时，自闭症儿童与正常儿童相比，在梭状回的激活并没有差异，而在观看陌生面孔时，自闭症儿童双侧梭状回的激活区域只占正常儿童的25%左右，且在梭状回左侧的信号变化率显著少于正常儿童，可能与自闭症儿童对陌生面孔的兴趣与注意减少有关。梭状回在面孔识别的过程中起着重要的作用，而普遍研究表示自闭症儿童在任务态下的脑部梭状回区域异于常人，这与我们以往的行为学研究中自闭症儿童回避、不愿意看人脸相一致。[1]Ashleigh Hillier[2]等人研究发现自闭症儿童对不同类型的情绪识别存在一些差异，他们对害怕伤心等负性情绪不易识别，而对高兴情绪和正常儿童无异，对于比较复杂的情绪更是比较难以识别。还有研究表明自闭症患者存在脑部结构和连接的异常，短距离的脑连接增强，而远距离的脑连接减弱。Carper等人的研究结果表明，自闭症个体在额叶、颞叶和顶叶、胼胝体、梭状回，以及白质体积等方面存在异常，其中，前额叶、颞叶和顶叶体积增大与局部关联紊乱有关，而胼胝体内部关联性的下降导致了左右脑信息整体能力显著下降；左脑初级运动区的白质体积增大与其功能低下相关；梭状回与相关脑区的连通性的削弱可能与患者面孔识别能力低下相关。[3]孟景等人的研究发现自闭症患者在简单或外显任务中共情能力表现相对完整，而在复杂或内隐任务中则表现出共情受损现象，这可能与自闭症个体难以自发、主动地注意并加工社会信息有关。在相应的脑激活水平上，在外显任务中，自闭症个体面对他人情绪时前额叶激活水平显著上长，而在内隐任务中并无显著变化。[4]对语言功能受损的自闭症患者，进行静息态脑功能连接分析时，发现与正常个体相比，在自闭症个体中负责语言加工的脑区间的连接显著降低，双侧布洛卡区与背侧前额叶，语言监控与右侧小脑间的连接。这些脑区对我们日常的社会交往和交流都有着重要的作用，而自闭症患者的脑功能网络的异常也正印证了早前研究中他们相应的社会行为异常。

2 刻板行为的脑基础

Frith等人[5]认为自闭症患者的主要问题是由于难以对信息进行整体加工提取，并基于此提出了WCC（Weak Central Coherence）模型理论，该理论认为，个体对信息进行加工时，对于意义是进行整体性提取的，而自闭症患者只能从局部意义进行提取，也就是自闭症个体的信息加工是碎片化的，难以片断式的信息统合成有意义的整体，所以说，相对于正常儿童，自闭症儿童很难很好地利用背景环境来为自己做参照。该理论的不同于心理理论等，它揭示了自闭症患者行为等方面的异常。Dapretto等人[6]结合fMRI技术研究发现，自闭症个体位于前额叶皮层的镜像神经元活动明显弱于正常个体，也就是说自闭症个体的镜像神经元可能系统可能工作失常。采用EEG进行的研究也发现镜像神经元存在异常，当正常个体在自己做动作或观察别人的动作时，其椎体神经元同步活动的电信号之后会在感觉运动皮层出现一个后续的抑制作用过程，而自闭症个体在进行完成相同任务的过程中，并没有出现类似的抑制过程。而镜像神经元是当个体在模仿他人时脑部特定的激活部位，这一区域神经活动的减弱某种意义上说明了自闭症患者行为背后脑结构上的异常。

总的来说，自闭症存在社会交往能力缺乏和刻板行为都存在着脑结构与功能的异常，以往的研究已经取得了一些成果，但是还没有达到一致的稳定的结论。对自闭症患者存在的脑区发育异常，以及不同脑区之间的结构和功能神经通路还需要进一步阐释，这将有助于人们更好地理解自闭症的病理生理学机制。到目前为止，基于认知神经科学技术（磁共振、脑電等）的研究越来越多，而一致性的结论还相比较少，未来的研究需要大样本的纵向追踪研究来进一步寻找自闭症的神经生物学标记，为预防、诊断和干预自闭症个体提供更为精确的依据。

参考文献

[1] Pierce， K.， & Redcay， E. （2008）. Fusiform function in children with an autism spectrum disorder is a matter of “who”. Biol Psychiatry，64（7）：552-560.

[2] Hillier， A.， & Allinson， L.（2002）. Understanding embarrassment among those with autism： breaking down the complex emotion of embarrassment among those with autism. Journal of Autism & Developmental Disorders， 32（6）， 583.

[3] NeuroImage. （2002）. Cerebral lobes in autism： early hyperplasia and abnormal age effects. Neuroimage， 16（4）， 1038.

[4] 孟景，沈林.自闭症谱系障碍个体的共情及其理论与神经机制.心理科学进展，2017.25（1）：59-66.

[5] Frith， U.， & Happ？ F. （1994）. Autism： beyond "theory of mind".Cognition， 50（1-3）：115-132.

[6] Dapretto， M.， Davies， M. S.， Pfeifer， J. H.， Scott， A. A.， Sigman， M.， & Bookheimer， S. Y.， et al. （2006）. Understanding emotions in others： mirror neuron dysfunction in children with autism spectrum disorders.Nature Neuroscience，9（1）：28-30.