Автор: Марк Шахов
В этот раз для разбора была выбрана зарубежная научная статья на тему нейрокогнитивной специфики функционирования психики людей с расстройством аутистического спектра. Также авторы статьи ставят своей целью изучение и детализацию аспектов генетической предрасположенности к РАС на основании изучения фенотипических проявлений и нейрокогнитивных особенностей родителей детей с РАС.
Помимо прочего, стоит отметить, что обозреваемая здесь статья является примером серьезной и качественно проделанной научной работы, где авторы уделили много внимания каждому этапу организации и проведения исследования: начиная с теоретической проработки проблемного поля и выстраивания первичной концептуальной модели, продолжая детализированным планированием хода исследования и математической обработки и, наконец, заканчивая лаконичным и хорошо структурированным изложением итогов своей работы в статье.
Исследование, проведенное авторами, является достаточно объемным, а потому в настоящем разборе мы в сжатом виде рассмотрим лишь ключевые моменты статьи.
Справочная информация
Языковые нарушения являются одной из отличительных черт расстройства аутистического спектра. Схожая специфика речи была обнаружена и у родителей детей с РАС. Такая специфика была описана как часть широкого фенотипа аутизма (broad autism phenotype – BAP) – совокупности субклинических личностных и речевых особенностей, качественно отражающих основные черты РАС. Полагается, что BAP отражает генетическую предрасположенность к расстройству аутистического спектра.
Изучение механизмов, лежащих в основе клинических проявлений РАС и BAP, как утверждают авторы, может помочь выявить ключевые маркеры наследственной предрасположенности. В качестве такого механизма исследователи предложили изучить координацию взгляда и речи во время выполнения задания на обработку речи – быстрого автоматизированного называния (rapid automatized naming – RAN).
RAN – это задача, которая выявляет беглость когнитивных и лингвистических процессов, лежащих в основе сложных языковых навыков. Она:
- включает в себя быстрое и точное называние рядов обычных символических (букв/цифр) и несимволических (цветов/предметов) элементов, представленных в виде массива;
- опирается на ряд лингвистических процессов (например, поиск в лексиконе и связь орфографических/письменных, семантических и фонологических/слуховых представлений);
- координирует визуальные сигналы с голосовыми реакциями;
- использует исполнительные функции (например, рабочую память, способность к максимальной скорости, регулирование внимания и предотвращение помех между последовательными элементами).
Таким образом, эффективность выполнения RAN связана с обширной сетью областей мозга, отвечающих за речь (например, височные доли левого полушария, префронтальный и премоторный отделы, надкраевая извилина, правый мозжечок и зрительная кора) и является надёжным показателем сформированности навыков чтения.
Исследования паттернов движения глаз во время RAN позволили получить дополнительные сведения о механизмах внимания, восприятия и моторики, поддерживающих беглое выполнение RAN, и связать их с клиническими и поведенческими результатами. Так, например, для людей, которые плохо справляются с заданиями на распознавание речи и последовательное чтение, характерен особый профиль движений глаз, при котором снижается плавность глазодвигательных реакций и нарушается координация быстрых последовательных движений глаз, в том числе:
- увеличивается количество фиксаций,
- сокращается промежуток между положением взгляда и произносимым словом (eye voice span – EVS), так как в норме взгляд на несколько объектов опережает называемые объекты
- и увеличивается количество повторных фиксаций.
RAN является достаточно сложным навыком, однако при нормативном развитии он постепенно автоматизируется, в результате чего не требует большой затраты ресурсов для своего осуществления. В случаях нарушения или несформированности такого автоматизма мозг вынужден затрачивать значительный объем ресурсов для реализации навыка, что приводит к уменьшению количества нейрокогнитивных ресурсов, требуемых для выполнения более сложных речевых навыков (которые обычно нарушены у детей с РАС), таких как: устный рассказ, социальная коммуникация и др.
Таким образом, учитывая связь между RAN и сложными навыками, связанными с речью, а также связь RAN с известными нейронными сетями, связанными с речью, изучение зрительно-речевой координации во время RAN у людей с РАС и у их родственников первой степени родства может выявить базовые процессы, связанные с речью (и связанные с ними нейронные сети), лежащие в основе сложных клинических проявлений РАС и отражающие генетическую предрасположенность.
Итак, цель исследования заключается в следующем: выяснить, как базовые языковые и связанные с ними нейрокогнитивные процессы, измеряемые RAN, могут соотноситься с клинико-поведенческими особенностями РАС и широким спектром фенотипа аутизма (BAP).
Участники
Участниками исследования стали: 51 человек с РАС и 45 из контрольной группы; группа родителей детей с РАС (133 человека) и родителей из контрольной группы (58 человека). Дополнительно были выделены супружеские и диадические (родитель-ребенок) пары в каждой из двух групп. Группа родителей детей с РАС была вторично разделена на две подгруппы на основании оценки личностных особенностей на предмет соответствия широкому аутистическому фенотипу. Были сформированы подгруппы BAP+ и BAP-.
Дизайн и методы
Оценка RAN производилась следующим образом. Участники выполняли задание из Комплексного теста фонологической обработки (Comprehensive Test of Phonological Processing – CTOPP), которое включало два подхода для каждого из 4-х видов стимулов (цвет, буквы, цифры и объекты). Участникам было предложено быстро и точно называть стимулы в каждом ряду слева направо. Каждый подход состоял из называния набора из 36 стимулов (девять разных стимулов, представленных случайным образом и повторяющихся в четырёх рядах). Для измерения координат взгляда использовался айтрекер.
Обработка данных
Исследуемые зависимые переменные:
- эффективность наименований:
- общее время наименований;
- частота ошибок.
- движения глаз:
- EVS;
- общее количество фиксаций;
- повторные фиксации.
- оценка способности к повествованию как сложной речевой функции;
- оценка степени тяжести ригидного и стереотипного поведения (rigid and repetitive behavior – RRB).
В связи с тем, что массив полученных данных включает множество переменных в сочетании со множеством группировок испытуемых, статистический анализ также становится достаточно объемным и сложным. В ходе исследования были применены следующие методы: дисперсионный анализ повторных измерений (или дисперсионный анализ с учетом ковариаций), t-критерий Стьюдента, частный корреляционный анализ, критерий U-Манна-Уитни, регрессионный анализ и др.
Результаты, обсуждение и выводы
Результаты свидетельствуют о более медленном назывании и большем количестве ошибок, а также о более коротком EVS у людей с РАС.
- В то время как в контрольной группе взгляд опережал речь почти на два элемента, в группе с РАС вокализация и взгляд были гораздо более тесно связаны. Учитывая, что EVS является показателем беглости речи и координации лингвистических и зрительно-внимательных процессов, а также принимая во внимание, что более короткая EVS была связана с более длительным временем называния, снижение EVS, наблюдаемое в группе с РАС, указывает на менее эффективное перцептивное кодирование и снижение автоматизма в целом.
- Группа с РАС также продемонстрировала более высокую частоту фиксаций и перефокусировок во время RAN (что также предсказывало более длительное время называния), что позволяет предположить, что регрессивные или персеверативные движения глаз отражают нарушения обработки информации, влияющие на обработку речи. Эта закономерность согласуется с сообщениями о повышенной персеверативности движений глаз у людей с РАС в ряде различных социальных и несоциальных задач, связанных с визуальным вниманием, и может отражать более общие нарушения, влияющие на ряд функций.
Примечательно, что нетипичные паттерны взгляда и называния в группе РАС были связаны с клинико-поведенческими особенностями РАС.
- Более длительное время называния и более высокая общая частота фиксаций и повторных фиксаций были связаны с более низкой способностью к рассказыванию,
- а более медленное время называния было связано с более выраженными ригидными и стереотипными моделями поведения (RRB).
Результаты показывают, что более медленное называние и увеличение количества повторных фиксаций, связанных с более выраженными RRB при РАС (в частности, с моторными RRB более низкого порядка, в отличие от более когнитивно-ориентированных RRB, которые подпадают под подкатегорию «стремление к однообразию»), могут указывать на более низкую способность «перезапускать» когнитивные процессы, что приводит к «застреванию» или персеверации в качестве общего механизма, лежащего в основе RRB и обработки речи при РАС. Также возможно, что нарушения в исполнительном контроле, зрительно-пространственной обработке, скорости движений и помехи в процессах преобразования зрительной информации в двигательную могут способствовать замедлению времени называния и их связи с RRB при РАС.
Интересно, что предыдущие исследования продемонстрировали наличие общих областей мозга, задействованных во время RAN, а также нейроструктур, связанных с RRB и социальной коммуникацией при РАС и других расстройствах, связанных с речью (например, мозжечок и височные области левого полушария, отвечающие за речь). В совокупности данные свидетельствуют о том, что RAN задействует общие нейропсихологические механизмы, связанные с рядом сложных симптомов при РАС, включая нарушения, связанные с речью, и стереотипное поведение.
Многие закономерности, наблюдаемые в группе людей с РАС, были отражены (хотя и в более скрытой форме) в группе родителей детей с РАС, включая более медленное время называния, большее количество ошибок, более короткий EVS и повышенную частоту фиксаций и повторных фиксаций.
- Различия во времени называния и частоте повторных фиксаций наблюдались в подгруппе родителей, у которых наблюдалась BAP (BAP+).
- Возможно, удивительно, но различия в EVS, общем количестве фиксаций и ошибках не были характерны для BAP+ и наблюдались в целом в группе родителей детей с РАС.
Важно отметить, что EVS, общее количество фиксаций и ошибки во время RAN, связаны с нейрокогнитивными навыками, которые влияют на ряд речевых нарушений и проблем с обучением. Таким образом, подобные различия между контрольной группой и группой родителей с РАС могут отражать генетическую предрасположенность к расстройствам, связанным с речью, в более широком смысле.
В отличие от этого, повторные фиксации (и их влияние на время называния) могут быть более избирательно связаны с персеверативными тенденциями, которые чаще характерны для РАС и BAP (например, «ригидные» личностные стили). Независимые связи между EVS и повторными фиксациями со временем называния (но незначительная связь между EVS и рефиксациями) дополнительно указывают на потенциально уникальные механизмы в контексте RAN.
Возможно, что в BAP существует «двойной удар» уязвимости в рамках этих двух концепций. В то время как различия в RAN, наблюдаемые у всех родителей (а также при РАС), могут отражать нейрокогнитивные основы, на которые влияют более общие генетические факторы, не связанные с РАС, те различия в RAN, которые более специфичны для BAP и также связаны с симптоматикой РАС (RRB, нарушения повествования), могут отражать генетические влияния, более специфичные для РАС. Таким образом, различия в задачах, наиболее тесно связанных с основными симптомами РАС, наблюдались в подгруппе родителей, демонстрировавших BAP, а другие различия в навыках наблюдались в более широком смысле среди всех родителей детей с РАС.
Изучение корреляций между способностями к RAN у родителей и детей выявило относительно устойчивые связи между RAN у родителей (время называния, EVS и повторные фиксации) и RRB у их детей с РАС, что подтверждает связь между RAN и RRB, обнаруженную в группе детей с РАС. Интересно, что связи, по-видимому, обусловлены наличием BAP+ у родителей. EVS у родителей также была связана с IQ детей и наиболее сильно эта взаимосвязь проявлялась у матерей с BAP.
Доказательства того, что такие корреляции между родителями и детьми наиболее очевидны в семьях с BAP(+), могут помочь выявить закономерности наследования эндофенотипов-кандидатов на РАС и разделить семьи на более однородные с точки зрения этиологии подгруппы, чтобы облегчить изучение лежащих в их основе биологических процессов.
Наконец, в соответствии с отчётами, указывающими на более высокие требования к исполнительным функциям при назывании цветов/объектов (несимволические стимулы), все группы показали худшие результаты в несимволических (по сравнению с символическими) условиях. Тот факт, что группа людей с РАС испытывала ещё большие трудности в несимволических условиях по сравнению с контрольной группой, говорит о неэффективном задействовании исполнительных функций в этой группе.
Таким образом, результаты выявили общие особенности по показателям RAN по взгляду и речи в группе детей с РАС и в группе их родителей (хотя и более слабо выраженные среди родителей), при этом подгруппа BAP+ определяла различия во времени именования и повторениях. Также была обнаружена взаимосвязь между RAN и клинико-поведенческими особенностями при РАС. В совокупности полученные данные свидетельствуют о том, что навыки, связанные с RAN, потенциально представляют собой генетически значимые особенности или эндофенотипы, связанные с речью при РАС. Учитывая появляющиеся в литературе данные о распределённых нейронных коррелятах РАС, а также результаты исследований высокой наследуемости и значительной генетической связи и ассоциации РАС с рядом геномных областей, RAN может быть важной мишенью для будущих исследований, изучающих нейронные и молекулярно-генетические корреляции при РАС.
Послесловие
Повторим, что данная статья служит отличным примером качественно выполненного научного исследования. При этом текст ее вполне доступен для чтения и понимания. Хочется напомнить о том, что настоящий разбор содержит в себе информацию в значительно сжатом виде. Поэтому мы крайне рекомендуем вам ознакомиться с полным текстом статьи, где значительно подробнее изложена информация о ходе работы, используемом оборудовании и программном обеспечении, применяемых методиках и проводимом математическом анализе, а также информация об оценке переменных, не упомянутых в настоящей работе.
В комментариях вы можете поделиться своими примерами качественных статей, а также поделиться впечатлениями и мыслями насчет рассмотренной работы. Благодарим вас за внимание!
Источник:
Связи между взглядом и речью у людей, страдающих РАС, и их родителей: взгляд на проявление генетической предрасположенности к аутизму.
Nayar K, Gordon PC, Martin GE, Hogan AL, La Valle C, McKinney W, Lee M, Norton ES, Losh M. Links between looking and speaking in autism and first-degree relatives: insights into the expression of genetic liability to autism. Mol Autism. 2018 Oct 10;9:51. doi: 10.1186/s13229-018-0233-5. PMID: 30338047; PMCID: PMC6180594.
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6180594/#Sec1