Десятиліттями дослідники покладалися на моделі на тваринах та посмертні дослідження, щоб знайти ключ до певних соціальних та комунікативних відмінностей, які є ознаками аутизму. Нове дослідження виявило молекулярні відмінності в мозку людей з аутизмом, пов’язані з основними рисами, що асоціюються з нейровідмінністю. Це перший випадок, коли синаптичну щільність виміряли у живих людей з аутизмом.
Використовуючи позитронно-емісійну томографію (ПЕТ), дослідники виявили, що мозок дорослих людей з аутизмом має менше синапсів – важливих з’єднань, через які нервові клітини передають сигнали одна одній або іншим типам клітин, ніж мозок нейротипових людей. Крім того, дослідницька група виявила, що чим менше синапсів у людини, тим більше у неї проявляються аутистичні риси. Команда опублікувала свої висновки в журналі Molecular Psychiatry 4 жовтня 2024 року.
«Як би просто не звучали наші висновки, це те, що вислизало з поля зору нашої галузі протягом останніх 80 років, – говорить Джеймс Макпартленд, доктор філософії, головний виконавець дослідження. – І це справді вражає, адже дуже незвично бачити такі сильні кореляції між мозковими відмінностями та поведінкою при такому складному та гетерогенному розладі, як аутизм».
Існує кілька різних теорій щодо відмінностей у роботі мозку людей з аутизмом, і в основі багатьох цих гіпотез лежать нетипові зв’язки. Це зробило синапси першочерговим об’єктом для дослідження. «Синапси – це спосіб зв’язку між нейронами, – каже Адам Неаполь, доктор філософії, доцент Центру вивчення дітей та співвиконавець дослідження. – Вони є фундаментальним механізмом, що забезпечує зв’язок між нейронами. Вони є фундаментальним механізмом того, як інформація рухається мозком і обробляється».
Попередні дослідження вимірювали синаптичний зв’язок непрямими способами, наприклад, за допомогою моделей на тваринах або посмертних досліджень. «Це все одно, що намагатися з’ясувати, що це за предмет, дивлячись на тінь, яку він відкидає на стіну», – каже Макпартленд. Але включення нового елемента до протоколу ПЕТ-сканування дозволило Макпартленду і його команді вперше побачити зв’язок безпосередньо – на живій людині.
ПЕТ-сканування виявляє менше синапсів у мозку аутистів
Перед початком дослідження всі учасники пройшли співбесіду з лікарем. Враховуючи складність аутизму, лікарі використовували Діагностичний графік спостереження за аутизмом (ADOS) – золотий стандарт діагностики аутизму – для оцінки учасників на предмет наявності цього захворювання. Учасники також заповнювали анкети для самозвіту про власний досвід життя з аутизмом, наприклад, про труднощі з соціальною взаємодією або сенсорні проблеми. Дослідники виключили суб’єктів з будь-якими потенційними медичними захворюваннями або нервово-психічними розладами, які могли б вплинути на результати дослідження. Загалом у дослідженні взяли участь 12 дорослих з аутизмом та 20 дорослих з нейротиповим розвитком.
Потім кожен учасник пройшов сканування мозку за допомогою магнітно-резонансної томографії (МРТ) та ПЕТ-технології. МРТ-сканування дозволило дослідникам візуалізувати анатомію мозку кожного учасника в найдрібніших деталях. Перед ПЕТ-скануванням дослідники вводили новий радіотрасер, відомий як 11C-UCB-J, розроблений у Єльському ПЕТ-центрі, який дозволив їм виміряти синаптичну щільність у головному мозку.
Дослідники виявили, що люди з аутизмом мають на 17% нижчу синаптичну щільність у всьому мозку порівняно з нейротиповими особами. Крім того, вони встановили, що нижча синаптична щільність значною мірою корелює з кількістю соціально-комунікативних відмінностей, таких як зменшення зорового контакту, повторювана поведінка та труднощі з розумінням соціальних сигналів у цих людей. Іншими словами, чим менше синапсів у людини, тим більше аутистичних рис вона демонструє.
Розуміння механізмів аутизму може допомогти в діагностиці та підтримці
Основним чинником, що обмежує здатність клініцистів розуміти людей з аутизмом і пропонувати їм підтримку, за словами Макпартленда, є відсутність механістичного розуміння цього стану. «Сьогоднішні діагностичні критерії [які передували цьому новому дослідженню] включають описи поведінки, які є широкими і досить розпливчастими, – пояснює він. – Ми могли б бути набагато ефективнішими у з’ясуванні того, чи потрібна підтримка і яка саме, якби ми могли допомагати нашим клінічним рішенням, розуміючи біологію аутизму».
Вивчення глибинних механізмів аутизму також може допомогти дослідникам краще визначити підгрупи в межах цього захворювання. «Історично ми мали зарозумілість думати, що можемо створювати підгрупи без цього розуміння», – каже Макпартленд. Діагностичний і статистичний посібник з психічних розладів, 4-е видання (DSM-IV), опублікований у 1994 році, розділив розлади аутистичного спектру (РАС) на синдром Аспергера, поширений розлад розвитку, не визначений іншим чином (PDD-NOS), та аутистичний розлад. «Потім у DSM-5 нам довелося проковтнути свою гордість і викинути ці категорії, тому що вони не працювали».
Сьогодні DSM-5 за замовчуванням використовує одну широку, неспецифічну категорію аутизму. Макпартленд сподівається, що його робота допоможе прокласти шлях до поділу аутизму на більш чітко визначені підгрупи, що, у свою чергу, допоможе лікарям краще зрозуміти широкий спектр особливостей, які можуть проявлятися у людей з аутизмом.
Досі незрозуміло, чи люди з аутизмом народжуються з меншою кількістю синапсів, чи ця різниця виникає в результаті життя з аутизмом. Але ПЕТ-сканування одного дня може допомогти клініцистам передбачити прогноз дитини і дати можливість команді, яка надає допомогу, вжити відповідних заходів на більш ранньому етапі. «Це мрія – мати можливість надати біологічне підтвердження пацієнтам та їхнім сім’ям, – каже Девід Матускі, доктор медицини, доцент кафедри радіології та біомедичної візуалізації, перший автор дослідження. – Це б змінило все».
Майбутні дослідження мають на меті максимізувати якість життя людей з аутизмом
У майбутньому команда вивчатиме використання нерадіоактивних підходів, які є дешевшими, ніж ПЕТ-сканування, для безпосереднього дослідження мозку аутистів. Учені також зацікавлені у вимірюванні синапсів у мозку підлітків, щоб краще зрозуміти, як вони можуть розвиватися з віком. Нарешті, команда планує дослідити, як їхні результати співвідносяться з іншими наслідками, пов’язаними з аутизмом. Наприклад, люди з аутизмом мають вищий ризик психічних розладів, таких як депресія або тривога, ніж нейротипові люди. «Для нас дуже важливо дослідити це питання, щоб досягти нашої головної мети – отримати інформацію, яка допоможе максимізувати якість життя людей з аутизмом», – каже Макпартленд.
