惊人的视觉优势也许能帮助进行更好更快的诊断
作者：Michael-Paul Schallmo,Scott Murray,Spectrum｜ 2016年10月26日
图片版权：MICHELA BUTTIGNOL, Spectrum
大多数人不会将自闭症和视觉问题联系起来。我们很难看出非典型性视觉是如何同自闭症的核心特征如语言障碍和重复行为相关的 。
不过检测自闭症如何影响视觉能够为人们在神经层面上理解该情况带来巨大的希望。在过去的50年里，相比大脑的其他部分，我们对大脑的视觉部分有了更多的了解，特别是关于在典型的大脑中神经活动如何引导视觉感知方面有很好的认识。
自闭症在神经元处理过程的差异可能很普遍，而且这种差异可能也存在于大脑的各个区域。因此准确地找到这些视觉区域的差异就能揭示大脑区域中与社交功能和语言的处理过程相关的重要细节，这也是我们目前还未了解的领域。
研究自闭症患者的视觉问题也能帮助人们将有关人类的研究和动物模型联系起来。用动物进行实验能让神经学家们研究不同水平的神经过程——从特定的基因和单一神经元细胞到小型神经网络和控制运动或听觉等功能的大脑区域。
但动物不像人类那样显示出复杂多变的语言和社交功能。
相对而言，人类和动物在视觉大脑处理过程上更相似。我们能用我们在动物体内的神经元如何处理视觉信息方面的丰富知识来补充我们对人类大脑相关处理过程的理解。我们也可以借此来证实关于自闭症如何改变大脑神经功能的假设。
因此，我们认为视觉系统是研究自闭症的重要途径。通过这种方法，我们已经开始评估一种关于自闭症导致大脑发生改变的特定理论，这对于科学家们和临床医生们都具有重大意义。
采取抑制措施：
我们的方法一直以来是利用我们对于视神经元小型网络的了解来测试一项关于自闭症患者的理论。我们和其他研究人员都认为一个被称为“归一化”1的过程在这些自闭症患者中表现得异常地微弱2。
归一化是指邻近的神经元的活动是非独立的：一个神经元的活动可影响其邻近的神经元。当神经元活跃时，他们通过对邻近神经元传送抑制信号而降低这些细胞的活性。
例如，增大视觉刺激使得更多的神经元对该刺激做出反应。然而，邻近神经元之间的归一化造成这些细胞互相抑制彼此的活性。这导致了我们观察到违反直觉的更低级的神经元对更大的刺激产生的反应。
归一化由神经元的小型网络实行。虽然我们正测试的假说表示通过视觉研究显示归一化在自闭症患者中表现微弱，但却发生在其大脑的很多区域中。因此该研究也许能推广到其他感官领域以及运动和认知领域中1。
归一化被认为是通过抑制视觉景象中不太重要的部分来完善视觉的。例如，我们没必要对诸如天空这样大型均一的背景产生强烈而细致的神经表征。感知一只小鸟飞过天空可能更重要。归一化很可能帮助维持刺激性和抑制性神经活动之间的适当平衡，校队神经活动的整体活性以落在这些小型网络里的一定范围内。
自闭症中的弱归一化可能引起神经网络或个体神经元中产生过度的大型神经反应，这可能干扰了大脑内的信息传播。然而，我们还未完全理解这种干扰对视觉和其他功能的影响。
为了测试归一化是否在自闭症患者体内异常微弱，我们着重观察他们的视觉运动感知。研究人员们于2013年发现在某些案例中，自闭症患者对运动的感知表现异常地出色，并且这种反直觉的结果实际上符合视觉系统的弱归一化。
闪现测试：
我们预计，由于薄弱的归一化，自闭症患者在运动选择视觉领域中有更大的神经反应，能够增强其运动感知。基于这个假设，我们能预测弱归一化如何影响神经活动或视觉行为，从而可以在自闭症患者中寻找到不同点。
我们正在测试神经数据和人类不同水平的感知能力（视觉行为、神经反应和神经系统的化学物质）之间的关系。在我们的研究中，电脑屏幕上先是简短地闪现一个移动的图像，然后参与者判断这个图像是向左还是向右移动。如果他们回答正确，那么下一张图闪现的时间更短。这个过程会不断重复直到我们得到某参与者能正确感知运动方向的最短时间。
我们发现自闭症患者能够看到某个动作的时间只是普通人的一半——这是异常巨大的优势。根据机能性磁共振成像（fMRI） 的评估，这种看出运动的能力的增强似乎和视觉皮质中更多的活动以及这些区域中特定神经传递素的浓度有关。
这些初步的结果表明，大多数患有自闭症的青少年和同龄普通人相比显示出较弱的归一化。有趣的是，小部分自闭症患者似乎并未表现出这种差异。该项观察结果增加了我们可以根据这种特定神经回路运作的程度来识别自闭症子群这一令人激动的可能性。这项研究还在进行中，我们迄今最新的研究结果将在今年神经科学学会年度会议上陈述。
视觉测试：
理解自闭症和归一化之间的关系也许能帮助我们揭开特定基因和影响神经系统的化学物质在自闭症和正常发育的大脑中起到的作用。而且也能提高诊断自闭症的速度和准确率以及预测治疗结果。
例如，医生可以给人们做旨在检测弱归一化的视觉测试。相对于直接评估语言和社交障碍，该测试可以更容易地对一些孩子（比如那些有听觉障碍的孩子们）进行检验。
弱归一化也有一些特殊的特征，比如感觉敏感性。如果是这样的话，理解其中的关系也许会帮助临床医生们和家庭开发新策略来解决这些难题。归一化强度还可能预测一些特定的药物或行为治疗对一个人所产生的效果。
然而，最重要的是我们需要更好地理解神经层面的归一化与同自闭症相关的行为特征之间的关系。大量的有关人类和动物的科学研究也许会帮助我们理解特定基因和影响神经系统的化学物质在该过程中所起的作用——以及该过程是否在不同形式的自闭症中存在差异。
本文从spectrumnews.org授权转发。文章首次发表于2016年10月25日。
参考文献：
1. CarandiniM. and D.J. HeegerNat. Rev. Neurosci.13, 51-62 (2011)PubMed
2. RosenbergA.et al. Proc. Natl.Acad. Sci. USA112, 9158-9165 (2015)PubMed
3. Foss-FeigJ.H.et al.J.Neurosci.33, 8243-8249 (2013)PubMed
翻译：焦亦卉
审稿：季韬
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