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近红外脑功能成像技术(fNIRS)在自闭症中的应用研究

作者:znion   发布时间:2019-07-12   阅读次数:294

自闭症(ASD),也称儿童孤独症,是广泛性发育障碍的一种亚型,起病于婴幼儿期,主要表现为不同程度的言语发育障碍、人际交往障碍、兴趣狭窄和行为方式刻板。约有3/4的患者伴有明显的精神发育迟滞。


  自闭症一旦确诊,多数需要终生干预治疗,部分病情严重的孩子成年后不具备独立生活学习和工作能力,需要家庭和社会的终身看护和照料,早期的确诊及干预对于病情控制至关重要。 

  目前临床对自闭症的诊断主要来自于对病史和临床的观察评估,还没有客观检查可以直接诊断自闭症。因此才会出现临床诊断不一的情况。但欣喜的是,近年有多项研究表明一种无创的光学检测技术——近红外脑功能成像(fNIRS),能够助力自闭症的早期诊断,从而对患者起到关键性的帮助作用。


近红外脑功能成像技术(fNIRS)



fNIRS是近年来新兴的一种非侵入式脑功能成像技术。它是利用脑组织中的氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白对600-900nm不同波长的近红外光吸收率的差异特性,来实时、直接检测大脑皮层的血液动力学活动。利用fNIRS研究儿童自闭症,技术优势主要在于同时满足以下几点:




1. 无痛无创无损伤;

2. 头部一定程度的摆动与晃动对成像影响不大;

3. 功能区成像定位好,空间分辨率高;

4. 支持实时连续检测,时间分辨率高。




fNIRS在自闭症的应用成果



Ø 额-颞功能连接轨迹特点


Keehu等利用fNIRS检测具有不同自闭症风险的一岁以下幼儿左右颞叶的脑活动,结果显示,与低自闭症风险的幼儿相比,高自闭症风险的幼儿在3个月时表现出功能连接更强、而在12个月时功能连接更弱的异常特征。Kikuchi等与Zhu等学者分别使用fNIRS研究了3~7岁和8~11岁自闭症儿童在静息状态下的脑网络功能连接。结果发现3~7岁自闭症儿童的前额叶皮质左右脑功能连接较正常发育儿童更强,且功能连接强度与社交障碍程度成正比。而8~11岁自闭症儿童在静息状态下颞叶左右脑功能连接较正常发育儿童更弱,且左右脑网络不对称。Li和Yu利用图论相关原理,研究6岁左右自闭症儿童在观看动画片时额-颞叶皮质功能连接的效率,fNIRS结果发现,自闭症儿童的额-颞网络连接效率较正常发育儿童更弱,其连接效率降低原因在于右侧前额叶与颞叶功能连接较弱。

以上研究提示,额-颞皮质的功能连接异常可能是自闭症的神经病理机制之一,而右侧前额叶皮质处于异常脑网络的核心位置。与正常发育儿童相比,自闭症儿童额-颞功能连接表现出早期更强、之后逐渐变弱的发育轨迹特点。

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Ø 镜像神经元功能障碍


Funabiki等学者就自闭症儿童的表现症状进行研究,发现在听到声音刺激时,自闭症儿童的前额叶脑活动与正常儿童相比存在显著差异,但听觉区域的脑活动的差异并不显著。fNIRS结果证明,自闭症儿童听觉正常,但可能存在注意力控制缺陷。


Kita等人就自我面孔识别任务对自闭症儿童进行研究发现,自闭症儿童的右侧额下回激活程度更弱,且与其自闭症病理特征的严重程度呈反比。考虑到在社交障碍方面,区分自我与他人是社交活动顺利进行的基本认知能力要求,且右侧额下回是典型的镜像神经元功能脑区,因此研究结果表明自闭症儿童存在社交/沟通障碍的病理机制之一为镜像神经元功能障碍。



终上所述,近红外脑功能成像作为一种新的、非侵入式脑成像技术,在一定程度上克服了传统脑成像技术的局限性,能够检测儿童(甚至1岁以下婴幼儿)的脑活动,在诊断自闭症、找到自闭症患者异常功能脑区、判断其神经病理机制方面发挥了重要作用。但还需更进一步研究,拓展更多方向。如在真实环境中的社交障碍及言语沟通障碍的神经病理机制、与父母互动时自闭症婴幼儿的脑功能与脑网络发育异常模式、心理理论网络或镜像神经元系统的发育异常与自闭症儿童行为异常的因果关系、自闭症儿童社交能力干预训练的效果评估、自闭症儿童的主动社交行为与个体独立性发展培养等。


参考文献


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