Согласно новому исследованию, проведенному Медицинской школой Стэнфордского университета (Stanford University Medical Center), структура головного мозга у мальчиков и девочек с аутизмом отличается. Различия, выявленные путем анализа сотен сканирований мозга с использованием методов искусственного интеллекта, были уникальными для аутизма и не встречались у типично развивающихся мальчиков и девочек. Исследование было опубликовано в журнале The British Journal of Psychiatry.
Практическая значимость работы
По мнению ученых, исследование помогает объяснить, почему симптомы аутизма различаются у разных полов, и может проложить путь к лучшей диагностике у девочек.
Актуальность исследования
Аутизм – это расстройство развития с широким спектром тяжести. Дети с аутизмом испытывают дефицит общения, проявляют ограниченные интересы и демонстрируют повторяющееся поведение. Первоначальное описание аутизма, опубликованное в 1943 году Лео Каннером (Leo Kanner), было предвзятым по отношению к пациентам мужского пола. Это расстройство диагностируется в четыре раза чаще у мальчиков, и большинство исследований аутизма было сосредоточено на мужчинах.
«Когда состояние описывается предвзято, методы диагностики являются предвзятыми», – считает автор исследования Каустуб Супекар (Kaustubh Supekar), сотрудник кафедры психиатрии и поведенческих наук. «Это исследование предполагает, что нам нужно думать по-другому».
«Мы обнаружили значительные различия между головным мозгом мальчиков и девочек с аутизмом и получили индивидуальные прогнозы клинических симптомов у девочек», – заявил автор исследования Винод Менон (Vinod Menon). «Мы знаем, что маскировка симптомов является серьезной проблемой при диагностике аутизма у девочек, что приводит к задержкам в диагностике и лечении».
По словам исследователей, у девочек с аутизмом меньше явных повторяющихся форм поведения, чем у мальчиков, что может помешать диагностике.
«Знание того, что мужчины и женщины проявляют себя по-разному, как поведенчески, так и неврологически, очень убедительно», – заявил Лоуренс Фанг (Lawrence Fung).
Доктор отметил, что многие методы лечения аутизма лучше всего работают в дошкольном возрасте, когда развиваются двигательные и речевые центры мозга.
«Если лечение проведено в нужное время, это имеет большое значение: например, дети с аутизмом, получающие раннее речевое вмешательство, будут иметь больше шансов развить речь, как и все остальные, и им не придется продолжать играть в догонялки, когда они вырастут», – утверждает Фанг. «Если ребенок не может хорошо выражать свои мысли, он отстает во многих областях. Последствия действительно серьезны, если им не поставят диагноз на ранней стадии».
Материалы и методы исследования
В ходе исследования были проанализированы результаты функциональной магнитно-резонансной томографии головного мозга 773 детей с аутизмом – 637 мальчиков и 136 девочек. Собрать достаточно данных, чтобы включить в исследование значительное число девочек, было непросто, заявил Супекар, отметив, что небольшое число девочек, участвовавших в исследованиях аутизма, было препятствием для того, чтобы узнать о них больше. Исследовательская группа опиралась на данные, собранные в Стэнфорде, и на общедоступные базы данных, содержащие снимки мозга с исследовательских площадок по всему миру.
Преобладание мальчиков в базах данных сканирования мозга также создает математическую проблему: стандартные статистические методы, используемые для выявления различий между группами, требуют, чтобы группы были примерно равны по размеру. Эти методы, лежащие в основе методов машинного обучения, с помощью которых алгоритмы могут быть обучены поиску закономерностей в очень больших и сложных наборах данных, не могут соответствовать реальной ситуации, в которой одна группа в четыре раза больше другой.
«Когда я попытался определить различия [с помощью традиционных методов], алгоритм сказал бы мне, что каждый мозг – это мужчина с аутизмом», – уточняет Супекар. «Это было чрезмерное обучение и отсутствие различия между мужчинами и женщинами с аутизмом».
Супекар обсудил эту проблему с Тенгью Ма (Tengyu Ma), сотрудником кафедры компьютерных наук и статистики в Стэнфорде и соавтором исследования. Недавно Ма разработала метод, который позволял сравнивать сложные наборы данных, такие как сканирование мозга, из групп разного размера. Новая техника обеспечила прорыв, в котором нуждались ученые.
«Нам повезло, что этот новый статистический подход был разработан в Стэнфорде», – заявил Супекар.
Используя 678 сканирований мозга детей с аутизмом, исследователи разработали алгоритм, который мог различать мальчиков и девочек с точностью 86%. Когда они проверили алгоритм на оставшихся 95 сканированиях мозга детей с аутизмом, он сохранил ту же точность при различении мальчиков и девочек.
Ученые также протестировали алгоритм на 976 сканированиях мозга типично развивающихся мальчиков и девочек. Алгоритм не смог провести различие между ними, подтвердив, что половые различия, обнаруженные учеными, были уникальными для аутизма.
Результаты научной работы
Среди детей с аутизмом у девочек были другие модели взаимодействия, чем у мальчиков, в нескольких мозговых центрах, включая двигательные, языковые и зрительно-пространственные системы внимания. Различия в группе моторных областей, включая первичную моторную кору, дополнительную моторную область, теменную и латеральную затылочную кору, а также среднюю и верхнюю височную извилины, были самыми большими между полами. Среди девочек с аутизмом различия в двигательных центрах были связаны с тяжестью их двигательных симптомов, что означает, что девочки, чьи мозговые структуры были наиболее похожи на мальчиков с аутизмом, как правило, имели наиболее выраженные двигательные симптомы.
Обсуждение исследования
Исследователи также определили речевые области, которые различались между мальчиками и девочками с аутизмом, и отметили, что предыдущие исследования выявили более серьезные языковые нарушения у мальчиков.
«Когда вы видите, что существуют различия в областях мозга, которые связаны с клиническими симптомами аутизма, это кажется более реальным», – заявил Супекар.
По словам исследователей, полученные результаты в совокупности следует использовать для руководства по улучшению диагностики и лечения девочек.
«Наше исследование продвигает использование методов, основанных на искусственном интеллекте, для точной психиатрии при аутизме», – заключает Менон. «Возможно, нам потребуется провести разные тесты для женщин по сравнению с мужчинами. Разработанные нами алгоритмы искусственного интеллекта могут улучшить диагностику аутизма у девочек».
На уровне лечения вмешательства для девочек можно было бы начать раньше, добавил он.
Авторы другого исследования утверждают, что лечение в раннем возрасте предотвращает развитие симптомов аутизма у мышей.
