Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων βρήκε στοιχεία ότι ο αυτισμός μπορεί να περιλαμβάνει τουλάχιστον δύο διακριτούς βιολογικούς υποτύπους, καθένας από τους οποίους ορίζεται από ένα διαφορετικό πρότυπο επικοινωνίας στον εγκέφαλο. Ο ένας υποτύπος χαρακτηρίζεται από ασυνήθιστα υψηλά επίπεδα συνδεσιμότητας μεταξύ των περιοχών του εγκεφάλου, ενώ ο άλλος παρουσιάζει μειωμένη συνδεσιμότητα. Η ανακάλυψη θα μπορούσε να βοηθήσει να ανοίξει ο δρόμος για μια πιο εξατομικευμένη προσέγγιση στη διάγνωση, τη φροντίδα και τη θεραπεία του αυτισμού.
Η μελέτη διεξήχθη από ερευνητές από το Istituto Italiano di Technologie (IIT-Ιταλικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας) στο Rovereto της Ιταλίας και το Child Mind Institute στη Νέα Υόρκη, με πρόσθετες συνεισφορές από το Πανεπιστήμιο του Trento. Τα ευρήματά τους δημοσιεύτηκαν Η φύση είναι νευροεπιστήμη.
Η συνδεσιμότητα του εγκεφάλου αποκαλύπτει κρυμμένους υποτύπους αυτισμού
Η έρευνα συντονίστηκε από τον Alessandro Gozzi, PhD, διευθυντή του Κέντρου Νευροεπιστήμης και Γνωστικών Συστημάτων (CNCS) στο IIT, και την Adriana Di Martino, ιδρυτική διευθύντρια του Κέντρου Αυτισμού του Child Mind Institute.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτή είναι η πρώτη μεγάλης κλίμακας προσπάθεια συστηματικής σύνδεσης της απεικόνισης ανθρώπινου εγκεφάλου (μέσω fMRI) με τους υποκείμενους βιολογικούς παράγοντες χρησιμοποιώντας μοντέλα ποντικιών. Συνδέοντας συγκεκριμένα μοτίβα συνδεσιμότητας του εγκεφάλου με διακριτούς μοριακούς μηχανισμούς, η εργασία παρέχει τη βάση για μελλοντικές στρατηγικές ιατρικής ακριβείας στον αυτισμό.
Για τη διεξαγωγή της μελέτης, η ομάδα εξέτασε τη λειτουργική συνδεσιμότητα του εγκεφάλου σε 20 διαφορετικά μοντέλα ποντικιών και ανέλυσε σαρώσεις εγκεφάλου 940 παιδιών και νεαρών ενηλίκων με αυτισμό. Αυτά τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με σαρώσεις περισσότερων από 1.000 νευροτυπικών ατόμων.
Η ανάλυση αποκάλυψε δύο συνεπείς υποτύπους αυτισμού. Το ένα είχε μειωμένη επικοινωνία μεταξύ των περιοχών του εγκεφάλου, γνωστή ως υποσυνδεσιμότητα, και σχετιζόταν με συναπτικές οδούς. Η δεύτερη έδειξε αυξημένη επικοινωνία μεταξύ των περιοχών του εγκεφάλου, γνωστή ως υπερσυνδεσιμότητα, και συνδέθηκε με βιολογικά συστήματα που σχετίζονται με το ανοσοποιητικό. Μαζί, αυτές οι δύο ομάδες αντιπροσώπευαν περίπου το 25% των ατόμων με αυτισμό που συμπεριλήφθηκαν στη μελέτη.
«Για δεκαετίες, παρατηρήσαμε μεγάλη διακύμανση στον τρόπο εκδήλωσης του αυτισμού, αλλά δεν είχαμε άμεσες αποδείξεις ότι αυτές οι διαφορές αντικατοπτρίζουν ξεχωριστή υποκείμενη βιολογία», δήλωσε ο Δρ Αλεσάντρο Γκότσι του Ιταλικού Ινστιτούτου Τεχνολογίας. «Η προσέγγισή μας μας δίνει τη δυνατότητα να απομονώσουμε συγκεκριμένους γενετικούς και ανοσολογικούς παράγοντες και στη συνέχεια να μεταφράσουμε αυτές τις υπογραφές σε σαρώσεις ανθρώπινου εγκεφάλου, δείχνοντας ότι διαφορετικά μοτίβα συνδεσιμότητας κωδικοποιούν διαφορετικά μηχανιστικά μονοπάτια που κρύβονται πίσω από τον αυτισμό».
Τα μοντέλα ποντικιών παρέχουν βιολογικές ενδείξεις
Οι ερευνητές συνδύασαν δεδομένα απεικόνισης εγκεφάλου με γενετική και βιοχημική ανάλυση των ποντικών. Αυτό τους επέτρεψε να συνδέσουν συγκεκριμένα μοτίβα συνδεσιμότητας του εγκεφάλου με αλλαγές που συμβαίνουν σε κυτταρικό επίπεδο.
Η εργασία τους έδειξε πώς οι μοριακές διεργασίες που περιλαμβάνουν τις συνάψεις και το ανοσοποιητικό σύστημα μπορούν να παράγουν ξεχωριστά μοτίβα συνδεσιμότητας που μπορούν να ανιχνευθούν χρησιμοποιώντας fMRI. Αυτά τα ευρήματα επέτρεψαν στην ομάδα να δημιουργήσει βιολογικές υπογραφές αναφοράς σε ποντίκια και στη συνέχεια να ψάξει για ταιριαστά μοτίβα σε σαρώσεις ανθρώπινου εγκεφάλου.
«Τα μοντέλα ποντικιών μας έδωσαν μια βιολογική «Πέτρα Ροζέτα»», είπε η Δρ Αντριάνα Ντε Μαρτίνο από το Child Mind Institute. «Μπορούμε να δούμε ποια βιολογικά μονοπάτια οδηγούν ποιες υπογραφές συνδεσιμότητας και μετά να αναζητήσουμε τα ίδια μοτίβα στους ανθρώπους».
Η απεικόνιση του ανθρώπινου εγκεφάλου επιβεβαιώνει τα αποτελέσματα
Τα δεδομένα ανθρώπινης απεικόνισης προέρχονται από το Autism Brain Imaging Data Exchange (ABIDE), μια μεγάλη διεθνή πρωτοβουλία νευροαπεικόνισης που συνιδρύθηκε από τον Δρ. Di Martino και συγκεντρώνει σύνολα δεδομένων από ερευνητικά κέντρα σε όλο τον κόσμο καθώς και από το Child Mind Institute.
Όταν οι ερευνητές ανέλυσαν τα ανθρώπινα δεδομένα, βρήκαν τα ίδια μοτίβα υπερσυνδεσιμότητας και υποσυνδεσιμότητας που εντοπίστηκαν στα μοντέλα ποντικιών.
Πρόσθετη ανάλυση γονιδιακής έκφρασης ενίσχυσε τα αποτελέσματα. Οι περιοχές του εγκεφάλου που σχετίζονται με την υποσυνδεσιμότητα έδειξαν εμπλουτισμό για συναπτικά γονίδια, ενώ οι υπερ-συνδεδεμένες περιοχές εμπλουτίστηκαν για γονίδια που σχετίζονται με το ανοσοποιητικό. Αυτά τα αποτελέσματα ταίριαζαν στενά με τις βιολογικές διεργασίες που παρατηρήθηκαν σε μελέτες σε ποντίκια.
Είναι σημαντικό ότι οι ίδιοι υποτύποι εμφανίζονταν με συνέπεια σε πολλαπλά ανεξάρτητα σύνολα δεδομένων, αποδεικνύοντας ότι τα αποτελέσματα ήταν αναπαραγώγιμα.
«Η εύρεση των ίδιων υποτύπων με δυνατότητα αναπαραγωγής σε δεκάδες ανεξάρτητους ερευνητικούς χώρους ήταν κρίσιμη επικύρωση», πρόσθεσε ο Δρ Γκόζι.
Προς πιο εξατομικευμένη φροντίδα για τον αυτισμό
Οι δύο υποτύποι παρουσιάζουν επίσης διαφορές στη συνολική οργάνωση του εγκεφάλου και μικρή διαφορά στις τυπικές αξιολογήσεις του αυτισμού. Τα άτομα στην ομάδα υπερσυνδεσιμότητας έτειναν να βαθμολογούν ελαφρώς υψηλότερα σε μετρήσεις της σοβαρότητας του αυτισμού.
«Οι βιοδείκτες που βασίζονται στον εγκέφαλο αποκαλύπτουν διαφορές που οι τρέχουσες συμπεριφορικές αξιολογήσεις δεν αποτυπώνουν πλήρως», σημείωσε ο Δρ Ντι Μαρτίνο.
Οι ερευνητές προειδοποιούν ότι αυτά τα δύο πρότυπα συνδεσιμότητας πιθανότατα αντιπροσωπεύουν μέρος της βιολογικής ποικιλομορφίας του αυτισμού. Πιστεύουν ότι μπορεί να προκύψουν πρόσθετοι υποτύποι καθώς γίνονται διαθέσιμα μεγαλύτερα σύνολα δεδομένων και οι αναλυτικές μέθοδοι συνεχίζουν να βελτιώνονται.
Η έρευνα υποστηρίχθηκε από διεθνή συνεργασία που συντονίστηκε από το Ιταλικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας και το Child Mind Institute. Η χρηματοδότηση χορηγήθηκε από το Simmons Foundation Autism Research Initiative, το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας #DISCONN και #BRAINAMICS, το Brain and Behavior Foundation, το Fondazione Telethon και το Εθνικό Ινστιτούτο Ψυχικής Υγείας των ΗΠΑ.
