Ученые предложили новый взгляд на биологическое разнообразие аутизма: по данным нейровизуализации можно выделить как минимум два разных подтипа, отличающихся характером связности мозга. В работе, опубликованной в Nature Neuroscience, исследователи показали, что у людей из аутистического спектра часто наблюдается один из двух противоположных вариантов "коммуникации" между зонами мозга - заметно сниженная или, наоборот, чрезмерно повышенная. Важно, что эти два рисунка связности, судя по результатам, подпитываются разными биологическими механизмами. Это может изменить подход к тому, как специалисты интерпретируют данные обследований и планируют поддержку.
Аутизм известен широким диапазоном проявлений. Одни люди сталкиваются с выраженными трудностями речи, координации и повседневной самостоятельности, другие - имеют иной профиль особенностей и меньше нуждаются в внешней помощи. Обычно такую разницу объясняют множественностью причин на уровне биологии, но доказательно "прикрепить" конкретный симптом к конкретному механизму крайне сложно.
Ситуацию усложняет и генетика: лишь у небольшого процента аутичных людей обнаруживаются мутации, которые можно однозначно идентифицировать и изучать как прямую причину. Поэтому попытки классифицировать аутизм только по генам часто упираются в недостаток данных и в то, что разные комбинации факторов могут приводить к похожим поведенческим проявлениям.
Как объяснил старший автор исследования Алессандро Гоцци, директор Лаборатории функциональной нейровизуализации и ведущий ученый Центра нейронаук и когнитивных систем Итальянского технологического института (Роверето), отправной точкой стал давний вопрос: почему аутизм настолько неоднороден? Люди на спектре могут сильно отличаться по симптомам, сильным сторонам и потребностям в поддержке - но понять, отражает ли это различия в "внутренней биологии", долгое время было значительно труднее.
Чтобы приблизиться к ответу, команда опиралась на функциональную МРТ (fMRI). Этот метод оценивает активность мозга по изменениям кровотока: если две области "колеблются" синхронно, их считают функционально связанными. Измерения проводятся в состоянии покоя, что позволяет увидеть базовую архитектуру взаимодействий между мозговыми сетями.
Логика проекта была такой: если разные генетические и средовые факторы, связанные с аутизмом, формируют узнаваемые схемы функциональной связности, то эти схемы должны быть видны в моделях - а затем их можно искать у людей. Поэтому исследователи начали с мышей: на животных проще проследить, как конкретное биологическое вмешательство отражается на мозговых сетях, и сравнить это с контрольными группами.
Ранее fMRI-работы по аутизму нередко давали противоречивые выводы: одни группы сообщали о сниженной связности, другие - о повышенной. В новом исследовании эту "разнонаправленность" не стали списывать на шум методик. Напротив, ученые проверили гипотезу, что разброс результатов может скрывать важную биологическую информацию - то есть разные типы связности могут соответствовать разным подтипам аутизма.
Сначала исследователи проанализировали fMRI-данные 20 различных мышиных моделей аутизма. Среди них было 17 моделей со специфическими генетическими изменениями, две модели, связанные с модификациями иммунной системы, и одна специально выведенная линия. Для каждой модели оценивали, как именно изменяется функциональная связность мозга по сравнению с "типичными" мышами.
Когда ученые сгруппировали результаты по всем 20 моделям, проявились два доминирующих, противоположных паттерна. По словам Гоцци, особенно удивительным оказалось то, насколько отчетливо эти два варианта - гипосвязность и гиперсвязность - "сходятся" между видами: схожие рисунки удалось увидеть и в наборах данных по людям из аутистического спектра. Это дало основание говорить о межвидовой устойчивости наблюдаемого эффекта.
Из 20 моделей 11 демонстрировали гипосвязность: разные области мозга "общались" заметно слабее ожидаемого. Оставшиеся 9 моделей, напротив, показывали гиперсвязность - чрезмерно высокую синхронизацию между регионами.
Далее команда применила вычислительный подход, чтобы понять, какие биологические пути могут стоять за каждым рисунком. Исследователи взяли гены, связанные с каждой моделью, и построили карту их взаимодействий с другими белками - так называемый интерактом (сеть белок-белковых и генетических взаимодействий). Сопоставляя интерактомы с типом связности, ученые пришли к выводу: подтипы различаются не только "картинкой на скане", но и вероятной биологической основой.
Один из подтипов, определяемый по сниженной связности, оказался связан с синаптическими механизмами - то есть с процессами, лежащими в основе передачи сигналов между нейронами. Другой подтип, при котором связность повышена, соотнесли с иммунными механизмами и иммунно-ассоциированными изменениями активности генов. Иными словами, два противоположных профиля функциональной организации мозга могут отражать две разные "оси" нарушений: нейросинаптическую и иммунную.
Почему это важно для понимания аутизма
Такой результат помогает объяснить, почему исследования нейровизуализации годами "спорили" друг с другом. Если внутри спектра действительно существуют как минимум два крупных биологических направления, то усреднение всех участников в одну группу неизбежно даст размытые или противоречивые итоги: гипосвязность одних будет компенсироваться гиперсвязностью других.
Что это может дать практике - и где границы
Сразу важно уточнить: речь не идет о том, что fMRI превращается в диагностический тест аутизма. Аутизм по-прежнему определяется клинически - по развитию, поведению, коммуникации и особенностям сенсорной обработки. Однако такая классификация по биологическим подтипам может со временем стать дополнительным инструментом: например, помогать подбирать направления поддержки и уточнять прогноз в рамках исследовательских протоколов.
Почему исследователи опирались на мышей
Мышиные модели позволяют "развести" причины: можно изучать эффекты конкретных генетических изменений или иммунных вмешательств и смотреть, как они перестраивают мозговые сети. У людей же биология обычно смешанная: на нее влияют тысячи вариаций генов, особенности внутриутробного развития, инфекции, воспалительные процессы и множество факторов среды. Поэтому подход "от модели к человеку" дает шанс найти повторяемые паттерны, которые не зависят от конкретной истории одного пациента.
Как правильно понимать гипер- и гипосвязность
Повышенная связность не обязательно означает "лучше", а сниженная - "хуже". Это просто разные режимы работы сетей. Слишком сильная синхронизация может означать недостаточную "разделенность" функций и трудности гибкого переключения между задачами, а слишком слабая - недостаточную согласованность обработки информации. Как именно это связано с конкретными навыками (речь, сенсорика, социальное взаимодействие), еще предстоит уточнять.
Почему иммунный след привлекает внимание
Связь одного из подтипов с иммунными механизмами хорошо ложится на растущий интерес науки к роли нейровоспаления, иммунных сигналов и взаимодействия иммунной системы с мозгом. Это не означает, что аутизм - "иммунное заболевание", но подчеркивает: у части людей на спектре биологические процессы, связанные с иммунной регуляцией, могут сильнее влиять на развитие мозговых сетей.
Перспективы: от подтипов к персонализированной помощи
Если подтипы подтвердятся в последующих исследованиях, логичным шагом станет поиск более доступных "биомаркеров", чем fMRI: например, сочетаний поведенческих профилей, нейропсихологических тестов, особенностей ЭЭГ, лабораторных показателей иммунной активности или генетических паттернов, которые будут согласованы с гипо- или гиперсвязностью.
Что дальше должны проверить ученые
Ключевые вопросы на будущее: насколько стабильны эти подтипы в течение жизни, меняются ли они с возрастом и терапией, как связаны с конкретными трудностями и сильными сторонами, а также встречаются ли смешанные варианты. Кроме того, важно понять, насколько универсальны эти два класса - или же за ними скрывается более тонкая "мозаика" подтипов.
Главный вывод
Работа дает основания считать, что разнообразие аутизма можно частично упорядочить по двум крупным профилям функциональной связности мозга: сниженной и повышенной. При этом за ними стоят разные биологические пути - синаптические и иммунные. Такой подход не отменяет индивидуальность каждого человека на спектре, но предлагает более точный язык для описания различий и открывает путь к более персонализированным исследованиям и, потенциально, поддержке.
