自闭谱系障碍退行现象的神经基础:6-48个月婴幼儿的比较和追踪

Autism spectrum disorder (ASD) has been described as a neuro-developmental disorder which derive from early life. However, the early onset and development pattern of autism was still not clear, particularly in term of the developmental regression. Although a lot of researches have attempted to describe the early onset and regression by retrospective methods, e.g., parent reports or family videos, the conclusions were contradictory and limited because of the methodological problem. The present proposal aims to solve the existing questions based on the theoretical model of early brain development of autism. Here, the functional near-infrared spectroscopy will be utilized to prospectively assess the resting-state functional connectivity of infants and toddler between 6-49 month-old with autism. Study 1 will prospectively compare the characters of resting-state functional connectivity of infants and toddlers with and without autism between 6-37 month olds. Study 2 will longitudinally study the development pattern of resting-state functional connectivity from 6 months to 34 month. Study 3 will analyze the clinical significance of the early development pattern of autism. To support the feasibility of the present proposal, the applicant have showed experience and solid peer-reviewed publications on the related areas. Therefore, the present proposal will motivate a critical expansion of autism research on how should we understand the regression and to determine when and how the basic neural properties are altered in early live of autism.

作为一种起始于生命早期的、严重的神经发育障碍，对自闭症早期病情发展模式，尤其是退行的科学理解十分重要。虽然许多回溯式研究试图解决这个问题，但相关研究结论缺乏严谨的理论支持并受到方法的制约。为克服这一困难，本项目以“自闭症大脑神经发育的阶段性模型”为基本假设，采用近红外光谱成像技术，对6-48个月的自闭症婴幼儿大脑皮层静息态功能性连接的发育模式进行前瞻性地横向比较和纵向追踪。研究内容：1: 前瞻性地横向比较在6-37个月大小，自闭症婴幼儿和典型发育婴幼儿在大脑静息态功能连接上的差异；2. 纵向追踪同一批自闭症婴幼儿大脑功能性连接随年龄增长的变化； 3. 分析6-48个月自闭症早期大脑功能连接发育模式的诊断和临床意义。申请人在近红外光谱成像检测学龄自闭症儿童大脑神经活动有一定经验，若申请成功，有望对自闭症早期异常发育模式的认识取得突破性的进展，并为自闭症早期诊段和干预方法提供重要科学依据。

本项目主要试图采用适合于儿童的近红外光谱成像技术，从以下三个方面开展研究：第一，寻找自闭症儿童客观的早期诊断标记；第二，关注自闭症神经发育过程以及共患情感障碍的神经机制；第三，从方法学上对近红外光谱成像应用于临床群体可能存在的问题进行揭示并且提出处理方法。.本项目首先比较不同年龄阶段自闭症和典型发育儿童在大脑静息态脑功能连接上的差异，用横向比较的方法检验自闭症发育的阶段性模型。本研究主要发现：近红外光谱成像技术揭示了自闭症儿童和青少年大脑网络的发育模式。并且儿童到青少年时期的大脑网络变化与自闭症的症状、认知能力相关。.其次，本项目通过测量前额皮层的静息态血氧代谢变化，比较了情感障碍患者和健康对照组的大脑网络，发现额下回的左右半球连结性和右侧额下回的局部连结性是区别情感障碍患者和健康对照组的关键特征。.最后，本项目针对由近红外光谱成像测量的静息态功能性连接所存在的问题进行了分析，提出了基于带通滤波、HRF、小波、Spline和ICA等去除头动和其他生理噪音的方法，并比较了不同方单独、联合使用的优劣。结果发现，使用Spline方法能够较好去除头动噪音及其对信号产生的漂移，但如果在高信噪比的信号上使用Wavelet的方法，则会人为引入更多的噪音。ICA作为一种滤波器则是有效处理低频生理噪音（例如深呼吸、表层信号）的方法。.本项目主要贡献和科学意义在于，由近红外光谱成像技术所揭示的前额皮层功能性连接能够客观检测和判别情感障碍，为揭示自闭症的青春期的共患情感障碍的机制奠定了基础。在方法学上，对任务、静息状态fNIRS信号的多种去噪音方法进行了比较，为将来近红外光谱成像应用于临床检验时候的数据预处理提供了重要科学依据。本项目的研究发现，基于近红外光谱成像的静息态功能连接可以作为自闭症儿童大脑客观评估和辅助诊断的指标；基于近红外光谱成像的前额皮层网络属性可以作为自闭症共患情感障碍的客观指标；基于近红外光谱成像脑网络检测可以作为自闭症青春期共患病的早期预警指标。.

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