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脑神经联结异常—自闭症认知神经科学研究新进展
作者：曹漱芹 方俊明
关键词 自闭症 局部联结过度 长距联结不足
分类号 G760
1 引言
自闭症，又称作孤独症，是一种对儿童有着严重不良影响的广泛性发育障碍。过去的几十年，研究者们分别从行为、认知、大脑机制和基因等不同的层面针对自闭症进行了大量的研究（见图1）。这些研究成果使我们对自闭症的行为特征和深层机制有了更多的了解。然而，现有的研究数量虽多，大部分却只是描述和解释自闭症的局部特征（如社会交往缺陷、语言功能缺陷等），相互之间缺乏验证，难以统一[1]。近来，一些研究者在认知神经科学领域积极拓展，并试图从这一角度为自闭症提供一个“统一”而非“片面”的解释，以达到对自闭症本质的进一步理解。
2 解释自闭症现象的已有理论及其局限性
在行为层面，大量的研究曾试图揭示和描述自闭症个体的行为缺陷。即便当前有关自闭症的定义，也主要以三大行为缺陷作为自闭症的界定标准：社会功能障碍、交流障碍和刻板行为[2]。然而，近来越来越多的研究者认为：自闭症并非一种全面的发展落后，其个体在存在障碍的同时，也表现出一定的能力和优势。Minshew和Golestein曾经提出一个自闭症“复杂信息加工缺陷”的模式[3]。在对高功能自闭症个体各个认知领域进行全面测查之后，他们发现：在简单的信息加工任务上（包括注意、简单记忆、简单语言、概念辨别和视觉空间领域），自闭症个体等同于甚至高于正常个体的表现；只有在复杂信息加工任务（技巧性动作、复杂记忆、复杂语言、概念形成和问题解决）上，自闭症个体才表现出显著的落后[4]。因此，Minshew等得出结论：除了相对完好的视觉空间能力以外，自闭症个体在记忆、语言、概念等各个认知领域都存在“优势”和“缺陷”并存的现象，并且这些缺陷都选择性地表现在每个领域涉及到高层信息加工的任务之上[5]。
针对自闭症个体以上行为特征，一些研究者试图从认知神经科学的层面给予解释。由于受到解释自闭症现象的三大认知理论（心理理论、执行功能假设和弱的中心统合理论）的影响，目前的认知神经科学模式也存在着不同的方向。沿着心理理论(theory of mind)，人们发展出“杏仁核模式”[6]，认为自闭症个体主控情绪情感和社会性的杏仁核存在缺陷，导致其产生异常的心理推测，再引起其他功能领域的缺陷。这一模式能够较好地解释自闭症个体社会和交流方面的缺陷，而它最大的问题则在于无法解释自闭症个体的能力优势现象。与执行功能假设(executive dysfuntion)相对应的是“额叶缺陷模式”。该模式认为自闭症个体额叶结构和功能的异常导致其异常的认知和行为。这一模式能够部分地解释自闭症个体在高级的计划、分类和适应情境变换等任务中所遭遇的困难以及低级能力的优势，但最大的问题则在于过于宽泛，没有揭示出自闭症个体不同于其他类型特殊个体的本质特点。例如，一些注意缺陷多动障碍个体同样具有执行功能以及额叶的缺陷。弱的中心统合理论(weak central coherence)是当前能够较全面、有针对性地解释自闭症个体能力优势和缺陷并存现象的认知理论。该理论假设：自闭症个体的认知加工是局部和片段的，他们过分关注事物的细节，无法把局部信息整合起来形成一个有意义的整体[7]，这导致他们在简单任务上表现较好，而在复杂任务上表现较差。目前，自闭症个体注重细节的加工风格在知觉水平、视空间-结构水平和词汇-语义水平得到了验证[8]。然而，在很长一段时间，人们并不清楚弱的中心统合理论的神经基础。因此，尽管该理论在一定时期为自闭症提供了较为有用的解释框架，但其在根本上仍是一种心理、行为之间的抽象类比[9]，要进一步验证这一理论，还需要更加直观而全面的证据。近来，自闭症认知神经科学领域的研究成果——“脑神经联结假设”为揭示弱的中心统合理论的神经机制带来了希望。
3 自闭症“脑神经联结异常”假设
3．1 “脑神经联结异常”假设的提出
1988年，美国国立卫生研究院神经科学实验室的Horwitz等研究者运用正电子断层扫描技术（positron emission tomography）探查了14名18-39岁自闭症个体和14名相匹配正常个体的脑区功能联系状况。结果发现，与正常组相比，自闭症组的顶叶等其他低级脑区与额叶之间的功能性联结有受损和减少的现象[10]。自此，有关自闭症脑神经联结方面的研究就不断涌现，并朝着两个方向展开。一方面，一些研究者采用新的研究设计，重新考察了自闭症个体不同脑区之间结构联结和功能联结的状况。这些研究不仅证实了Horwitz等的结论，还进一步得出“脑神经联结不足”（underconnectivity）的观点[11][12]，即认为自闭症个体不同脑区之间缺乏正常的结构联结和神经联结，造成各脑区间的协作功能低下。另一方面，另一些研究者又提出自闭症存在脑神经过度联结（overconnectivity）[13][14]的观点。在一项研究中，Herbert等采用白质分割技术将脑白质分成外层白质（outer zone）（包括顶叶、枕叶、额叶等区域）和内部白质（inner zone）（包括胼胝体、带状沟、基底神经节等区域）两部分。Herbert等发现，在内部白质部分，自闭症组与控制组之间没有显著差异；但在外层区域，自闭症组和语言发展障碍组均存在脑白质过度生长、神经元过度联结的现象。此外，越是神经髓鞘化偏迟的区域（如前额叶），这种神经过度联结的状况越严重。近来，在吸收以上“过度联结”和“联结不足”两方面研究成果的基础上，越来越多的研究者提出自闭症“脑神经联结异常”的假设。该假设的主要观点是，自闭症同时并存脑神经 “局部联结过度”（local overconnectivity）和“长距联结不足”（low distant connectivity）的现象[15]。
脑神经联结异常假设强调：在自闭症个体的局部脑区，内部神经联结是过度的；同时，各功能脑区之间的远距离神经联结却是不足的、不同步的和缺乏反馈的[16]。就顶叶、枕叶等低级功能脑区来看，由于存在异常的过度联结，同时又无法接受高级统整脑区——额叶的监控和抑制，这些区域对感觉信息的加工是异常的：传递速度更快，时间更长，选择性降低（所有信息未经选择地得到加工）。因此，这些脑区显示出了更加独立、自治的局部加工能力。相反，在承担统合功能的脑区——额叶，由于存在过度的、未组织化的和未分化的局部联结，同时又不能获取广泛的低级功能脑区所传来的信息，其高级的统整能力（包括社会、语言、情绪等）将大大受损。