ZT：自闭症是因为大脑超负荷运作？（译文）

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原文链接：http://www.newscientist.com/article/mg19926741.700-do-supercharged-brains-give-rise-to-autism.html?full=true
原作者：Maia Szalavitz 于2008年9月发表于New Scientist
译文链接：http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=44917
译者：科学松鼠会小红猪翻译小分队的renard

设想你的世界中，每个声音都像电钻一样刺耳，每丝光线都有如电火花般刺眼，身上的衣物好似砂纸，甚至母亲的面庞看上去也裂成一堆令人恐惧的碎片。瑞士联邦理工学院神经科学家卡米拉 马科拉姆与亨利 马科拉姆（Kamila and Henry Markram）就是这样来描绘一个自闭症患者的感觉。

自闭症人士具有令人费解有时甚至是颇为矛盾的特征：社会交往困难，语言障碍，强迫行为，有时又兼具某些方面的“天才”。两位科学家提出一种名为“强烈世界”的假说，用一种神经缺陷来解释上述自闭症特征：过于活跃的大脑将普通的感觉经验极度放大。

此项假说正引起自闭症专家的巨大关注，一旦确证，这一夫妇研究团队显然将在自闭症研究上添写一条重要的新理论。巴尔的摩马里兰州立大学医学院神经生物学家阿萨夫 科勒（Asaf Keller）评价“他们的观点很有道理”，他在11月华盛顿举行的神经科学协会会议中曾组织了一个论坛来对此展开讨论。

自闭症人士具有感觉障碍问题，这一点早在上世纪40年代就为人所知，现在已被广泛认作该病症的基本症状。剑桥大学自闭症研究中心主任西蒙 巴隆-柯恩（Simon Baron- Cohen）指出“有大量证据支持感觉过于敏感”。他表示ASD患者的视觉，听觉，触觉都有可能过于敏感。

“但凡和专业医师聊起自闭症，毫无疑问他们会说‘我可从没见过哪个自闭症小孩的感官知觉不出问题的’。”科勒补充道，“这里头肯定有关联，说不定是百分之百相关。”
然而把感觉超载置于自闭症问题中心的人则是马科拉姆夫妇。卡米拉强调：“我们的假说是：自闭症患者接收，感受和记住的东西太多了。”自闭症婴儿正是因为面前的世界过于五光十色才困惑地退缩，最后造成他们社交语言发展的严重问题。同时，那些摇头撞头之类的重复动作，可以看作是他们在努力给喧嚣世界带来秩序和可预报性。

多数自闭症理论都认为患者有某种类型的神经功能缺损，也就是说，患者大脑的某个区域不能正常工作（见“自闭症的五种主流理论”）。而马科拉姆夫妇的理论则认为，大脑不是工作得不够，相反，是工作得太累。

超负荷的系统

马科拉姆夫妇与同事塔尼亚（Tania Rinaldi）合作为发展他们的理论做了大量工作，包括自闭症动物模型，人脑成像，尸检分析，ASD患者主观经验（其中包括了马科拉姆夫妇的自闭症儿子）。“遇上父母都是神经科学家，自闭症小孩就得没完没了地被分析来分析去。”卡米拉 马科拉姆说。她观察到孩子剧烈的恐惧和焦虑，以及同过度敏感所作的挣扎。

在动物实验中，他们采用的自闭症模型叫做VPA大鼠。若母亲在怀孕期间服用抗痉挛及稳定情绪的药物丙戊酸钠VPA，孩子最后患自闭症的比例将会高达10%左右，而普通人群中的得病率只有0.08%。大鼠模型正是基于对那些母亲服用VPA的患儿的大量研究而建立。

上世纪九十年代中期，为了解VPA的副作用，研究人员让处于胚胎期的大鼠接触药物，结果发现胚胎期第12天给药——相当于人类妊娠头三个月早期，会造成老鼠脑干发育严重受损。并且，大脑后期发育也会受到后续影响，最终产生同自闭症患者惊人相似的社交畏缩行为。VPA大鼠目前已成为公认的自闭症研究动物模型。

马科拉姆夫妇对VPA大鼠的脑部仔细检查后发现，除行为特征之外，它们在神经解剖学上的变化也与自闭症患者有相似之处。

大脑异常发育是自闭症神经病学检测中反复得到验证的一项结果。自闭症儿童刚出生时脑的大小正常或偏小，然而生长速度之快非同寻常。到2至3岁时，脑容量比平均水平高出10%左右。美国肯塔基州路易维尔大学的曼纽尔 卡萨诺瓦（Manuel Casanova）对病人做了尸检后发现，使脑体积过大的部分由所谓微柱结构组成，它们位于大脑靠外的几层，即大脑皮层。

微柱好比大脑的微型处理器：约莫80到120个神经细胞聚集成簇，消化诸如感知记忆等基本的神经信息，然后将这些信息以某种方式整合到一起。微柱是皮层中最小的独立加工单元。

“人们很难想象现实生活中充满震耳欲聋的声音和舞台荧光灯的炫光”

马科拉姆夫妇注意到VPA大鼠的微柱与病人尸检结果具有某些相似的变化。首先，也是最重要的一点，微柱异常丰富，并且连接得出奇完好。卡米拉 马科拉姆说：“我们利用直接记录神经元的技术，在多次实验中一致发现，那些神经环路是超连接的。”VPA大鼠中，微柱的每个神经元与其它神经元的连接量比正常情况多出一半，于是神经元反应过度，更容易被外源电刺激触发。神经环路同样“超可塑”，即神经元之间形成的联系比正常情况更加稳定。

总而言之，超反应和超可塑性意味着VPA大鼠（换作自闭症患者也说得通）的微柱处理信息的能力更强。这就是马科拉姆夫妇所说的自闭症关键问题。

以感觉障碍为例。马科拉姆夫妇认为，微柱对感觉器官输入的数据进行过多的信息加工处理，造成感官知觉被放大，产生极度强烈的图像、声响、气味和触感。与此同时，微环路过于活跃，则整合信息就很困难，因而感知到的就像是被割裂的片断。这种感觉超载导致自闭症儿童面对外界时畏缩了，抑或过于专注某个细微部分。“在陷入一大堆混乱不堪的事情不知道接下来会发生些什么的时候，谁都会这样嘛。”纽约康奈尔大学自闭症研究员马修 贝蒙迪（Matthew Belmonte）说。

假说同样可以解释ASD的三种主要缺陷。譬如，社交障碍，是儿童在发育关键时期逃避外界的直接结果。发育期的大脑需要反复接受相关刺激才能在正确时间得以正常发育，早期缺少社交刺激会对儿童社交发展有严重影响。卡米拉 马科拉姆说：“他们得不到学习，因为他们不和别人接触。”

同理，婴儿时期语言浸润不充分的孩子长大后语言技巧也会一直有缺损。当其它各种感觉都过于强烈时，孩子几乎无法进行社交活动，更别提说话了。

此外，超可塑性会造成ASD患者反复的行为动作以及对惯例的强迫要求。可塑性是学习和记忆的基础，而过度可塑的大脑会产生马科拉姆夫妇所说的“超记忆”。“他们的记忆超强，”卡米拉 马科拉姆说，“强到根本没法打破任何认定的惯例，就像被钉在了轨道上。”

而与此同时，当自闭症人士的兴趣锁定在某个狭小的特定方面，并得到强制练习，超记忆会把一些人变成专家。这看来就是那些有音乐，美术，数学天分的人如何发展天赋的方法。

一旦他们的兴趣太过狭隘，“天才”技艺会不幸地将他们带向另一个极端。用巴隆-柯恩的话说：“要是你的注意力过于局限，那么你可能是某个小小系统的专家，比如，玩具汽车的轮子，但最终结果是你对其它更大的系统一无所知。”

恐惧

新假说中还有一点很重要，那就是在VPA大鼠的杏仁核中也发现了超连接和超可塑性。杏仁核是大脑中一个杏仁形状的结构，是建立并存储恐惧记忆的地方，它在多数自闭症理论中格外受到关注。VPA大鼠能够更快学会避开恐怖场景，对非威胁性刺激也总是感到惧怕，对恐怖场景“举一反三”的能力很强。另外，VPA鼠很难相信曾经有威胁的情景会不再伤害它们。

倘若人的杏仁核也发生了这些变化，自闭症的某些症状就更可以理解了。卡米拉 马科拉姆说，正因为杏仁核过于活跃，自闭症的人觉得世界是“紧张而可怕的”。平常的事情也叫人害怕，恐惧感来得容易忘得慢。这也是为什么自闭症人士喜欢再三重复设定好的惯例，一旦有变动就会反应过激甚至歇斯底里。

到目前为止， “强烈世界” 假说在自闭症专家中很有市场。贝蒙迪表示：“我觉得它确实有道理。自闭症行为是人对异常的感知世界和认知世界做出的正常反应，多年来，这种理论需要有更多自闭症文献加以佐证。”巴隆-科恩也同意这种观点有很多可取之处。尽管对某些方面他并不认同，但总体而言他表示：“这项研究的吸引力在于它寻找自闭症和正常大脑之间的根本差别，而这些差别会发展成更高级的认知差别，比方说系统化能力的差别等等。高级认知差别产生于基本的感官上的差别，这点我很赞成。”

自闭症人士也同意该项假说。坦普尔 葛兰汀（Temple Grandin）是科罗拉多州立大学的动物科学家，也是一位自闭症人士，她说：“我小时候觉得学校的铃声像牙医的电钻一样敲击着我的神经。我明白人们很难想象现实生活中充满震耳欲聋的声音和舞台荧光灯的炫光。”马科拉姆夫妇从受ASD困扰的家庭中也得到了肯定的回应。卡米拉说：“有实实在在的原因来解释这些孩子不对劲的反应，这让他们觉得好受些。”

但也有一些专家对此并不认同。批评者认为最大的问题在于假说过多基于VPA大鼠的结果。伦敦大学学院神经生理学家克里斯 弗里斯（Chris Frith）认为：“（马科拉姆夫妇）对神经生理学相当在行……但从神经元做什么到心理发生什么，其间的转变我们还不了解。我认为这个跳跃太大了。”

而科勒为动物模型提出辩护说，VPA在人，猴子和老鼠身上造成同样的解剖学及行为学异常。“在我看来它可不是什么模型，而是该病在其他物种上的重演。”他说。争议归争议，强烈世界理论给自闭症成因提供了一些线索。虽然自闭症遗传率很高，仅仅用基因却不足以解释病因；同卵双胞胎中同时都患自闭症的概率只不过六成。

VPA大鼠显见的自闭症特征暗示，可能怀孕早期就埋下了病根，本身易致病的遗传条件加上某种尚不清楚的环境危害在关键时期导致脑干受损。卡萨诺瓦说：“这项研究强调的是环境而不是遗传。另外，也强调了致病时间窗口的想法。导致受损的时期是非常重要的。”

自闭症谱系的病症范围很广，从需要24小时监护的严重残障到接近正常人的高功能亚斯伯格症。这一特点也可用该项假说解释。越晚接触致病因素，其脑干受损程度越低，已经发育完成的区域越大，则后续损伤越轻。

检验假说

那么，如何进一步验证强烈世界这种假说？一种方法是寻找感觉系统问题与ASD严重程度之间的关联。测量对光、声、触碰等反应，用以确定感觉过敏最强烈的人，如果他们同时有最严重的自闭症，那么观点可以得到支持。如果早期校正感觉系统问题能够减缓自闭症症状，同样也会成为有利的证据。

科勒目前正与约翰霍普金斯大学的研究人员合作这一课题，他们已对6个月大的孩子做了早期检测。同时，他们尽可能早地观察自闭症儿童，观察降低感觉系统的超负荷是否对他们有所帮助。比如使用降噪耳机等，用以营造刺激比较少的安静环境。

上述方法已经在某些孩子身上证实起效。那些在人手不够或有虐待现象的孤儿院长大的孩子曾遭受过严重的忽视和精神创伤。他们通常杏仁核过于活跃，有深刻的恐惧记忆，畏缩孤僻，表现出与自闭症一无二致的重复行为动作。

为帮助自闭症儿童而进行早期干预的结果将很有意思，某种程度上是因为根据强烈世界的说法，自闭症谱系的人几乎都很有天赋，这点相当引人注目。“大致来讲，我们的理论就是说大多数自闭症或者亚斯伯格症的人天赋禀异。”卡米拉说，“可是社交障碍和对新环境的惧怕湮没了天才。对交流的抗拒和恐惧可能使他们拥有的超能力黯然失色。成功的治疗若能产生真正能干的天才人物，这多棒。”

忠于我心

感觉是把已知的研究结果换个说法，换个名字，个人觉得没必要去新建一个概念。

云动力

就是一条路走到黑，大脑不转弯

blackeye

顶起来。这就是沉静说的那篇文章的作者写的另一篇文章，大意差不多。