اوتیسم یکی از وضعیت‌های عصبی‌رشدی با تنوع بسیار زیاد در ویژگی‌ها و نحوه بروز است؛ به همین دلیل، پژوهشگران سال‌ها تلاش کرده‌اند تفاوت‌های زیربنایی مغز در افراد دارای اوتیسم را بهتر درک کنند. مطالعات تصویربرداری مغزی نیز در سال‌های گذشته الگو‌های متفاوتی از ارتباط میان نواحی مغز در این افراد گزارش کرده بودند.

در مطالعه‌ای که در مجله Nature Neuroscience منتشر شده است، پژوهشگران «موسسه فناوری ایتالیا» (IIT) در روورتو، مؤسسه «چایلد مایند» (Child Mind) در نیویورک و دانشگاه «ترنتو» (Trento) با ترکیب داده‌های تصویربرداری تشدید مغناطیسی کارکردی (fMRI) در انسان و مدل‌های موشی بررسی کردند که آیا تفاوت‌های مشاهده شده در مغز افراد دارای اوتیسم می‌تواند نشان‌دهنده تفاوت‌های زیستی واقعی باشد یا خیر.

این پژوهش با هدایت دکتر «الساندرو گوتزی» (Alessandro Gozzi)، مدیر مرکز علوم اعصاب و سیستم‌های شناختی موسسه فناوری ایتالیا (IIT) و پژوهشگر حوزه تصویربرداری عصبی کارکردی و با مشارکت دکتر «آدریانا دی مارتینو» (Adriana Di Martino) از موسسه چایلد مایند انجام شد.

پژوهشگران با تحلیل اسکن‌های مغزی ۹۴۰ کودک و جوان دارای اوتیسم و مقایسه آنها با بیش از هزار فرد دارای رشد عصبی معمول، دو الگوی متفاوت در اتصال عملکردی مغز شناسایی کردند: گروهی که کاهش ارتباط میان برخی نواحی مغز را نشان می‌دادند و گروهی که افزایش ارتباط میان نواحی مغز در آنها مشاهده شد.

این یافته‌ها به معنای تقسیم قطعی اوتیسم به دو گروه نیست بلکه نشان می‌دهد ممکن است تفاوت‌های زیستی متفاوتی در پشت ویژگی‌های مشترک ظاهری این وضعیت وجود داشته باشد. پژوهشگران معتقدند این رویکرد می‌تواند در آینده به شناخت دقیق‌تر مکانیسم‌های مغزی اوتیسم و توسعه راهبرد‌های شخصی‌سازی‌شده‌تر کمک کند.

خبرنگار «آناتک» با دکتر «الساندرو گوتزی» برای روشن شدن این موضوع گفت‌و‌گویی را انجام داده است.

دکتر الساندرو گوتزی Dr. Alessandro Gozzi

اوتیسم مدت‌هاست به‌عنوان وضعیتی بسیار ناهمگون شناخته شده است. چه چیزی شما و همکارانتان را ترغیب کرد تا بر اساس الگو‌های اتصال مغزی، به دنبال زیرگروه‌های زیستی متمایز باشید؟

انگیزه ما از یک مشکل دیرینه در پژوهش‌های اوتیسم ناشی شد. اوتیسم از نظر بالینی بسیار ناهمگون است؛ اما مطالعات تصویربرداری عصبی نیز نتایج بسیار متنوعی به دست داده‌اند. برخی مطالعات کاهش اتصال عملکردی، برخی دیگر افزایش اتصال و برخی نیز الگو‌های پیچیده‌تر یا ترکیبی را گزارش کرده‌اند.

برای مدت طولانی، این تنوع اغلب به‌عنوان نویز یا یک مشکل روش‌شناختی در نظر گرفته می‌شد که باید با میانگین‌گیری از بین برده شود. من به همراه «آدریانا دی مارتینو» (Adriana Di Martino) و همکارانمان در مؤسسه «چایلد مایند» (Child Mind)، فرضیه متفاوتی را مطرح کردیم: اینکه این ناهمگونی ممکن است در واقع از نظر زیستی معنادار باشد. به عبارت دیگر، الگو‌های متفاوت اتصال مغزی در اوتیسم ممکن است بازتاب‌دهنده سازوکار‌های زیربنایی متفاوت باشند. مطالعه ما طراحی شد تا این ایده را با دقت و با استفاده از یک رویکرد میان‌گونه‌ای آزمایش کند.

مطالعه شما دو امضای اصلی اتصال را شناسایی کرده است: کاهش اتصال که با مسیر‌های سیناپسی مرتبط است و افزایش اتصال که با مسیر‌های زیستی مرتبط با عملکرد ایمنی ارتباط دارد. به زبان ساده، این تفاوت‌ها ممکن است برای نحوه عملکرد مغز افراد مبتلا به اوتیسم چه معنایی داشته باشد؟

اتصال عملکردی اندازه‌گیری می‌کند که نواحی مختلف مغز تا چه اندازه در طول زمان نوسان‌های هماهنگ با یکدیگر دارند. این شاخص اندازه‌گیری مستقیم سیم‌کشی یا ساختار آناتومیکی مغز نیست؛ اما راهی در اختیار ما قرار می‌دهد تا تخمین بزنیم نواحی مغز چگونه به‌عنوان بخشی از شبکه‌های بزرگ‌تر با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند.

به زبان ساده، کاهش اتصال نشان می‌دهد که برخی شبکه‌های مغزی ممکن است با کارایی کمتر یا هماهنگی کمتر از حد انتظار با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. در مطالعه ما، این الگو با مسیر‌های سیناپسی مرتبط بود؛ مسیر‌هایی که نقشی مرکزی در نحوه ارتباط نورون‌ها با یکدیگر دارند.

در مقابل، افزایش اتصال نشان می‌دهد هماهنگی میان نواحی مغز بیش از حد معمول یا به شکلی غیرمعمول قوی است. این الگو با سازوکار‌های مرتبط با سیستم ایمنی و تغییرات در تنظیم بیان ژن‌ها مرتبط بود.

مهم است که هیچ‌کدام از این دو الگو را نباید صرفا به‌عنوان «اتصال بهتر» یا «اتصال بدتر» تفسیر کرد. هم کاهش اتصال و هم اتصال بیش از حد می‌توانند به طور بالقوه نحوه پردازش اطلاعات در مدار‌های مغزی را مختل کنند. نکته اصلی این است که این دو الگو ممکن است بازتاب‌دهنده شکل‌های متفاوتی از اختلال عملکرد مدار‌های عصبی باشند که توسط زیست‌شناسی متفاوتی هدایت می‌شوند.

الگوهای متمایز اتصال مغزی در اوتیسم

در تحلیل شما، حدود ۲۵ درصد از افراد مبتلا به اوتیسم در این دو گروه تعریف‌شده بر اساس اتصال مغزی قرار گرفتند. آیا این موضوع نشان می‌دهد که ممکن است زیرگروه‌های زیستی دیگری از اوتیسم نیز وجود داشته باشند؟

بله، کاملا. ما فکر نمی‌کنیم این دو زیرگروه تمام زیست‌شناسی اوتیسم را توضیح دهند. در عوض، آنها دو الگوی پایدار و قابل تکرار از اتصال مغزی را نشان می‌دهند که توانستیم با اطمینان در مجموعه‌داده‌های تحلیل‌شده شناسایی کنیم.

این واقعیت که این دو گروه حدود یک‌چهارم افراد حاضر در مطالعه ما را شامل می‌شوند، نشان می‌دهد که به احتمال زیاد زیرگروه‌های زیستی دیگری نیز وجود دارند. احتمالا اوتیسم را نمی‌توان به بهترین شکل به‌عنوان یک وضعیت واحد با یک سازوکار زیربنایی واحد درک کرد؛ حتی احتمالا نمی‌توان آن را تنها به دو دسته تقسیم کرد.

مجموعه‌داده‌های بزرگ‌تر، توصیف بالینی جامع‌تر و رویکرد‌های تحلیلی دقیق‌تر احتمالا چشم‌انداز زیستی جزئی‌تر و دقیق‌تری را آشکار خواهند کرد.

یکی از جنبه‌های متمایز پژوهش شما، ترکیب مدل‌های موشی با تصویربرداری مغز انسان است. مطالعات موشی چگونه به آشکار شدن سازوکار‌های زیستی پشت الگو‌های اتصال مشاهده‌شده در انسان کمک کردند؟

مدل‌های موشی ضروری بودند، زیرا به ما اجازه دادند تغییرات زیستی مرتبط با اوتیسم را در شرایط آزمایشگاهی کنترل‌شده بررسی کنیم. در مطالعات انسانی، عوامل زیادی به‌طور هم‌زمان تغییر می‌کنند: زمینه ژنتیکی، محیط، رشد، سابقه بالینی، دارو‌ها و بسیاری عوامل دیگر این موضوع باعث می‌شود استنباط سازوکار زیربنایی به‌طور مستقیم از داده‌های تصویربرداری مغز انسان بسیار دشوار باشد.

در موش‌ها، ما می‌توانیم تغییرات ژنتیکی یا زیستی مشخصی را بررسی کنیم و سپس بپرسیم که این تغییرات چه نوع الگویی از اتصال در سراسر مغز ایجاد می‌کنند. همچنین می‌توانیم تصویربرداری را با تحلیل‌های مولکولی، ژنتیکی و سلولی ترکیب کنیم. این کار به ما اجازه داد امضا‌های مشخص اتصال را به مسیر‌های زیستی مشخص مرتبط کنیم.

سپس از این امضا‌های به‌دست‌آمده از موش‌ها به‌عنوان نقشه‌های مرجع زیستی استفاده کردیم تا به دنبال الگو‌های مشابه در اسکن‌های مغزی انسان بگردیم. از این نظر، مدل‌های موشی مانند نوعی «سنگ روزتا» زیستی عمل کردند: آنها به ما کمک کردند تنوع مشاهده‌شده در تصویربرداری انسانی را بر اساس سازوکار‌های زیستی تفسیر کنیم، نه اینکه صرفا آن را به شکل آماری توصیف کنیم.

یافته‌های شما همچنین نشان می‌دهد که افراد گروه دارای افزایش اتصال ممکن است تا حدودی امتیاز‌های بالاتری در سنجه‌های شدت اوتیسم داشته باشند. آیا این زیرگروه‌های مبتنی بر مغز با تفاوت‌های معنادار در رفتار روزمره یا نیاز‌های بالینی مرتبط هستند؟

ما مشاهده کردیم که افراد گروه دارای افزایش اتصال، در معیار‌های استانداردشده شدت اوتیسم تا حدودی امتیاز‌های بالاتری کسب کردند. با این حال، من در تفسیر بیش از حد این یافته احتیاط می‌کنم. تفاوت‌ها اندک بودند و در این مرحله برای پیش‌بینی نیاز‌های بالینی یک فرد کافی نیستند.

آنچه به نظر من اهمیت بیشتری دارد این است که نشانگر‌های زیستی مبتنی بر مغز ممکن است تفاوت‌هایی را آشکار کنند که ارزیابی‌های رفتاری کنونی به‌طور کامل ثبت نمی‌کنند. دو فرد ممکن است ویژگی‌های بالینی مشابهی نشان دهند؛ اما سازوکار‌های زیربنایی مغزی و زیستی متفاوتی داشته باشند.

درک اینکه آیا این زیرگروه‌ها با تفاوت‌های معنادار در رفتار روزمره، رشد، علائم حسی، شناخت یا نیاز‌های درمانی مرتبط هستند یا نه، به مجموعه‌داده‌های انسانی بزرگ‌تر با بررسی جامع‌تر ویژگی‌های بالینی و زیستی افراد نیاز دارد. این یکی از مسیر‌هایی است که ما علاقه زیادی به دنبال کردن آن داریم.

با نگاه به آینده، چقدر به استفاده از نشانگر‌های اتصال مغزی برای حمایت از تشخیص یا راهبرد‌های درمانی شخصی‌سازی‌شده‌تر در اوتیسم نزدیک هستیم؟

به نظر من، ما هنوز تا کاربرد بالینی فاصله داریم. این روش هنوز یک ابزار تشخیصی نیست و در این مرحله نباید برای دسته‌بندی بیماران در محیط بالینی استفاده شود.

ما به تکرار این یافته‌ها در مجموعه‌داده‌های بزرگ‌تر و متنوع‌تر، مطالعات طولی، قابلیت اطمینان بیشتر در سطح فردی و درک روشن‌تر از ارتباط این زیرگروه‌های اتصال مغزی با علائم، رشد و پاسخ به درمان نیاز داریم.

با این حال، فکر می‌کنم مسیر مفهومی این پژوهش اهمیت زیادی دارد. یافته‌های ما نشان می‌دهد که اتصال عملکردی در fMRI می‌تواند در آینده به طبقه‌بندی مکانیزمی اوتیسم کمک کند، نه فقط طبقه‌بندی بر اساس رفتار.

برای مثال، اگر یک زیرگروه دارای الگوی اتصالی مرتبط با اختلال عملکرد سیناپسی باشد، مداخلاتی که عملکرد سیناپسی یا تعادل میان فرایند‌های تحریک‌کننده و مهارکننده عصبی را هدف قرار می‌دهند، ممکن است مرتبط‌تر باشند. اگر زیرگروه دیگری الگویی مرتبط با سازوکار‌های ایمنی نشان دهد، راهبرد‌های درمانی متفاوتی ممکن است مناسب‌تر باشند.

حتی پیش از آنکه این روش برای تشخیص فردی مفید شود، می‌تواند برای طراحی کارآزمایی‌های بالینی بهتر ارزشمند باشد. هدف این خواهد بود که افراد بر اساس سازوکار‌های زیستی معنادار گروه‌بندی شوند، نه اینکه فرض شود همه افراد مبتلا به اوتیسم باید به یک مداخله مشابه پاسخ دهند.