Ученые из Университета Карнеги-Меллона обнаружили существенное различие в способах обучения в мозгу взрослых людей с расстройствами аутистического спектра (РАС).
Опубликовано в NeuroImage, Сара Шипул и Марсель Джаст изучили, как мозг типичных людей и людей с РАС постепенно адаптировался к визуальным паттернам, которые они изучали, без осознания паттерна или неявного обучения.
Используя функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ), Шипул и Джаст обнаружили, что активация мозга людей с РАС происходила медленнее, чтобы познакомиться с паттерном, который они неоднократно видели, то есть их мозг не мог зарегистрировать "старость" паттернов в той же степени, что и контрольные участники. Мозг контрольных участников продолжал снижать уровень своей активации с повторным воздействием изучаемых паттернов, демонстрируя адаптацию, тогда как снижение в мозге участников с РАС было значительно меньше.
Они также обнаружили, что тяжесть симптомов аутизма у человека коррелирует со степенью адаптации мозга к паттернам. Полученные данные позволяют понять, почему многие ситуации неявного обучения в реальном мире, такие как обучение интерпретации выражений лица, создают проблемы для людей с РАС.
"Этот вывод дает предварительное объяснение того, почему люди с РАС могут испытывать трудности с повседневными социальными взаимодействиями, если их обучение неявным социальным сигналам было изменено," сказал Just, D.О. Профессор психологии Хеббского университета в Дитрихском колледже гуманитарных и социальных наук.
Во время сканирования мозга 16 высокофункциональных взрослых с РАС и 16 типичных взрослых были обучены выполнять неявную задачу по изучению точечных паттернов. Целевой узор представлял собой случайный набор точек, который постепенно может стать привычным после нескольких экспозиций, несмотря на незначительные изменения в узоре. Перед сканированием мозга обе группы были ознакомлены с типом задачи, которая будет использоваться в сканере. Участникам РАС потребовалось больше времени, чем контрольной группе, чтобы изучить задачу, демонстрируя измененное неявное обучение при РАС. После уравнивания изучения структуры задачи и использования сканера фМРТ, активация мозга двух групп различалась, пока они изучали новый точечный узор.
Визуализация показала, что в начале учебного занятия уровни активации мозга в обеих группах были одинаковыми. К концу задания типичные участники показали снижение активации в задних отделах. Активизация мозга участников ASD в дальнейшем в обучении не снижалась. Фактически он увеличился в лобных и теменных областях.
"Поведенчески эти две группы выглядели очень похожими на протяжении всего задания – и участники с РАС, и обычные участники смогли научиться правильно классифицировать точечные узоры с разумной точностью," Просто сказал. "Но поскольку их уровни активации различались, это говорит нам о том, что может быть что-то качественно иное в том, как люди с РАС учатся и выполняют эти виды задач, и раскрывает понимание расстройства, которое нельзя различить только по поведению."
Второй вывод касался синхронизации мозга – мера того, насколько хорошо скоординирована активация мозга в разных областях мозга. Неявное обучающее упражнение было специально разработано для задействования как лобных, так и задних отделов мозга, и результаты показали, что синхронизация мозга между этими областями была ниже при РАС. Это поддерживает влиятельную книгу Джаста 2004 года "Теория фронтально-задней недостаточной связности аутизма," который впервые обнаружил эту более низкую синхронизацию. В более поздних исследованиях Джаст показал, как эта теория учитывала многие результаты визуализации мозга и поведенческие данные в задачах, которые требовали существенной роли лобной коры головного мозга.
"Это отсутствие синхронизации с лобными областями при РАС – нарушение связи между мозгом – может привести к симптомам расстройства, которое включает процессы, требующие координации мозга между лобными и другими областями, такими как обработка речи и социальное взаимодействие," Только что объяснил.
Исследователи также обнаружили, что адаптация и синхронизация напрямую связаны с тяжестью симптомов РАС у участников.
"Наблюдение за тем, что люди с более атипичными нервными реакциями также имели более серьезные симптомы РАС, предполагает, что эти нервные характеристики лежат в основе основных симптомов РАС или способствуют им," Просто сказал. "Возможно, что снижение нейронной адаптивности во время обучения при РАС может привести к поведенческим симптомам расстройства. Например, способность узнавать неявные социальные ключи может быть нарушена при РАС, что приведет к нарушению социальной обработки."
Шипуль, получившая степень бакалавра когнитивных наук и докторскую степень.D. доктор психологии из CMU, а сейчас работает докторантом в Университете Северной Каролины в Чапел-Хилл, и просто верьте, что терапевтические подходы к РАС могут выиграть от того, чтобы сделать изучение различных повседневных навыков, которые люди без РАС усваивают неявно и очень ясно.
Это одно из нескольких достижений в исследованиях мозга в Карнеги-Меллон. CMU является колыбелью искусственного интеллекта и когнитивной психологии и более 50 лет является лидером в изучении мозга и поведения. Университет создал одних из первых наставников по когнитивным технологиям, помог разработать Ватсона, победившего в Jeopardy, основал новаторскую докторскую программу по нейронным вычислениям и завершил передовую работу по пониманию генетики аутизма. Опираясь на свои сильные стороны в области биологии, информатики, психологии, статистики и инженерии, CMU запустил BrainHub, инициативу, которая фокусируется на том, как структура и активность мозга приводят к сложному поведению.