Четыре разных подтипа аутизма выявлены в исследовании мозга.

Согласно исследованию, проведенному исследователями Weill Cornell Medicine, людей с расстройствами аутистического спектра можно разделить на четыре различных подтипа в зависимости от активности их мозга и поведения.

В исследовании , опубликованном 9 марта в журнале Nature Neuroscience , использовалось машинное обучение для анализа недавно доступных данных нейровизуализации 299 человек с аутизмом и 907 нейротипичных людей. Они обнаружили паттерны мозговых связей, связанные с поведенческими чертами у людей с аутизмом, такими как вербальные способности, социальные аффекты и повторяющееся или стереотипное поведение. Они подтвердили, что четыре подгруппы с аутизмом также могут быть воспроизведены в отдельном наборе данных, и показали, что различия в региональной экспрессии генов и межбелковых взаимодействиях объясняют различия в мозге и поведении.

«Как и многие нейропсихиатрические диагнозы, люди с расстройством аутистического спектра испытывают множество различных типов трудностей с социальным взаимодействием , общением и повторяющимся поведением. как их определить», — сказал соавтор доктор Конор Листон , адъюнкт-профессор психиатрии и неврологии в Семейном исследовательском институте мозга и разума Фейл в Weill Cornell Medicine. «Наша работа подчеркивает новый подход к обнаружению подтипов аутизма, который однажды может привести к новым подходам к диагностике и лечению».

В предыдущем исследовании , опубликованном доктором Листоном и его коллегами в Nature Medicine в 2017 году, использовались аналогичные методы машинного обучения для выявления четырех биологически различных подтипов депрессии, и последующая работа показала, что эти подгруппы по-разному реагируют на различные методы лечения депрессии.

«Если вы поместите людей с депрессией в правильную группу, вы сможете назначить им наилучшую терапию», — сказала ведущий автор доктор Аманда Буч, научный сотрудник нейробиологии в психиатрии Weill Cornell Medicine.

Основываясь на этом успехе, команда решила определить, существуют ли похожие подгруппы среди людей с аутизмом и лежат ли в их основе разные генные пути. Она объяснила, что аутизм — это в высшей степени наследуемое состояние, связанное с сотнями генов, которое имеет разнообразные проявления и ограниченные терапевтические возможности. Чтобы исследовать это, доктор Бух впервые применил новый анализ для интеграции данных нейровизуализации с данными об экспрессии генов и протеомикой, представляя их в лаборатории и позволяя тестировать и разрабатывать гипотезы о том, как варианты риска взаимодействуют в подгруппах аутизма.

«Одним из препятствий для разработки методов лечения аутизма является то, что диагностические критерии широки и, таким образом, применимы к большой и фенотипически разнообразной группе людей с различными лежащими в основе биологическими механизмами», — сказал доктор Бух. «Чтобы персонализировать терапию для людей с аутизмом, будет важно понимать и нацеливаться на это биологическое разнообразие. Трудно определить оптимальную терапию, когда ко всем относятся одинаково, когда каждый из них уникален».

Доктор Бух отметил, что до недавнего времени не было достаточно больших коллекций данных функциональной магнитно-резонансной томографии людей с аутизмом для проведения крупномасштабных исследований машинного обучения. Но большой набор данных, созданный и предоставленный доктором Адрианой Ди Мартино, директором по исследованиям Центра аутизма в Институте детского разума, а также другими коллегами по всей стране, предоставил большой набор данных, необходимый для исследования.

«Новые методы машинного обучения, которые могут иметь дело с тысячами генов, различиями в активности мозга и множественными поведенческими вариациями, сделали исследование возможным», — сказал соавтор доктор Логан Гросеник, доцент нейробиологии в психиатрии Weill Cornell Medicine, который впервые применил методы машинного обучения для определения биологических подтипов в исследованиях аутизма и депрессии.

Эти достижения позволили команде выявить четыре клинически различные группы людей с аутизмом. Две группы имели вербальный интеллект выше среднего. У одной группы также был серьезный дефицит социального общения, но менее повторяющееся поведение, в то время как у другой было более повторяющееся поведение и меньше социальных нарушений. Связи между частями мозга, которые обрабатывают визуальную информацию и помогают мозгу идентифицировать наиболее важную поступающую информацию, были гиперактивны в подгруппе с более выраженными социальными нарушениями. Эти же связи были слабыми в группе с более повторяющимся поведением.

«На уровне мозговых цепей было интересно, что в оба этих подтипа вовлечены сходные мозговые сети, но связи в этих же сетях были нетипичными в противоположных направлениях», — сказала доктор Бух, защитившая докторскую диссертацию в Высшей школе Вейлла Корнелла. доктор медицинских наук в лаборатории доктора Листона и сейчас работает в лаборатории доктора Гросеника.

Две другие группы имели серьезные социальные нарушения и повторяющееся поведение, но обладали вербальными способностями на противоположных концах спектра. Несмотря на некоторое сходство в поведении, исследователи обнаружили совершенно разные паттерны мозговых связей в этих двух подгруппах.

Команда проанализировала экспрессию генов, которая объясняет атипичные мозговые связи, присутствующие в каждой подгруппе, чтобы лучше понять, что вызывает различия, и обнаружила, что многие гены ранее были связаны с аутизмом. Они также проанализировали сетевые взаимодействия между белками, связанными с атипичными связями мозга, и искали белки, которые могли бы служить концентраторами. Окситоцин, белок, ранее связанный с положительными социальными взаимодействиями, был узловым белком в подгруппе людей с более выраженными социальными нарушениями, но относительно ограниченным повторяющимся поведением. По словам доктора Буха, исследования, посвященные использованию интраназального окситоцина в качестве терапии для людей с аутизмом, дали смешанные результаты. Она сказала, что было бы интересно проверить, является ли терапия окситоцином более эффективной в этой подгруппе.

«У вас может быть лечение, которое работает в подгруппе людей с аутизмом, но это преимущество вымывается в более крупном исследовании, потому что вы не обращаете внимания на подгруппы», — сказал доктор Гросеник.

Команда подтвердила свои результаты на втором наборе данных о людях, обнаружив те же четыре подгруппы. В качестве окончательной проверки результатов группы доктор Бух провела непредвзятый анализ биомедицинской литературы, который она разработала и показала, что другие исследования независимо связали гены, связанные с аутизмом, с теми же поведенческими чертами, которые характерны для подгрупп.

Затем команда изучит эти подгруппы и потенциальные методы лечения мышей, нацеленные на подгруппы. Также ведется сотрудничество с несколькими другими исследовательскими группами, имеющими большие наборы данных о людях. Команда также работает над дальнейшим усовершенствованием своих методов машинного обучения.

«Мы пытаемся сделать наше машинное обучение более осведомленным о кластерах, — сказал д-р Гросеник.

Тем временем доктор Бух сказал, что они получили обнадеживающие отзывы от людей с аутизмом о своей работе. Один нейробиолог, страдающий аутизмом, разговаривал с доктором Бух после презентации и сказал, что его диагноз сбил с толку, потому что его аутизм сильно отличался от других, но ее данные помогли объяснить его переживания.

«Диагноз подтипа аутизма мог бы помочь ему», — сказал доктор Бух.