Die neue Wissenschaft der Augenbewegungen als Test für Autismus

Neurowissenschaftler an der Universität von Rochester haben einen schnellen Augenbewegungstest entwickelt, der Anomalien im Kleinhirn erkennen kann, die auch als Marker für bestimmte Autismus-Spektrum-Störungen (ASD) erscheinen. Ihr Artikel "Augenbewegungen, sensomotorische Anpassung und zerebelläres Lernen bei Autismus: hin zu potenziellen Biomarkern und Subphänotypen" wurde am 12. Juli online im European Journal of Neuroscience veröffentlicht .

In einer Reihe von Experimenten verfolgten die Autoren dieser Studie Personen mit und ohne ASD, die ein visuelles Ziel verfolgten, während es auf verschiedene Positionen auf einem Bildschirm zoomte. Während die Augen der Teilnehmer über den Bildschirm schossen, verfolgten die Forscher ihre schnellen Augenbewegungen (auch bekannt als "Sakkaden"). Sakkaden sind die synchronisierten schnellen Bewegungen, die beide Augen machen, während sich Ihr Blick und Ihre Aufmerksamkeit schnell von einem Fokuspunkt zum nächsten verlagert.

Während typischer Alltagsbedingungen führt die durchschnittliche Person ungefähr 3-5 Sakkaden pro Sekunde durch. Dies ergibt täglich etwa eine halbe Million Sakkaden. Diese schnellen Augenbewegungen sind wichtig für die Navigation und Interaktion mit Menschen, Orten und Dingen in der Welt um uns herum. Bei Gesunden ohne ASD treten Sakkaden mit einer laserähnlichen Präzision auf, die unbewusst durch das Kleinhirn ohne einen bewussten oder "zerebralen" Eingriff unwillkürlich fein abgestimmt wird.

Dieses Experiment wurde absichtlich so konzipiert, dass die Augen eines Menschen das Ziel "überschwingen", wenn die sensorischen motorischen Kontrollen des Kleinhirns, die für die Synchronisation der Augenbewegungen während der Sakkaden verantwortlich sind, beeinträchtigt waren. Basierend auf früheren Zusammenhängen zwischen zerebellärer Dysfunktion und Autismus konnten die Forscher identifizieren, dass Personen ohne ASS ihre Augenbewegungen anpassen konnten, um das Ziel ohne Überschwingen zu verfolgen, während Personen mit ASD weiterhin das Ziel verfehlten. ( Kleinhirn ist das Schwesterwort für zerebrale und bedeutet "in Bezug auf oder im Kleinhirn gelegen.")

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Ihr "kleines Gehirn" ist nur 10 Prozent des gesamten Hirnvolumens, aber beherbergt weit über 50 Prozent der gesamten Neuronen Ihres Gehirns. Aufgrund dieser überproportionalen Neuronenverteilung spekulierte mein verstorbener Vater Richard Bergland, Neurochirurg und Neurowissenschaftler des 20. Jahrhunderts, oft: "Wir wissen nicht genau, was das Kleinhirn tut. Aber was auch immer es tut, es macht eine Menge davon. "

Quelle: Mit freundlicher Genehmigung von Larry Vanderveert

Historisch gesehen wurde das Kleinhirn von den meisten Experten als "nicht-denkender" Teil des Gehirns angesehen, der sensorische Informationen integrierte und zur Feinabstimmung und Koordination von Muskelbewegungen beitrug. In den letzten Jahren wurde jedoch erkannt, dass das früher unterschätzte Kleinhirn eine zentrale Rolle in einer Vielzahl von psychologischen, emotionalen und kognitiven Funktionen spielt. In den letzten zehn Jahren habe ich meine Antennen für neurowissenschaftliche Fortschritte gehalten, die uns helfen, das geheimnisvolle Kleinhirn besser zu verstehen und danach streben, die scheinbar unzusammenhängenden Kleinhirnforschungen auf neue und nützliche Weise miteinander zu verbinden. Ich habe auch unzählige Blogposts von Psychology Today über das Kleinhirn geschrieben.

Im vergangenen Jahr schrieb ich zum Beispiel einen Blog von " Psychology Today " mit dem Titel "Ihre Augen sind ein Fenster in die inneren Abläufe Ihres Gehirns", das auf eine bahnbrechende Studie von Forschern der Johns Hopkins University School of Medicine aus dem Jahr 2015 Bezug nahm die Purkinje-Zellen des Kleinhirns ", veröffentlicht in der Zeitschrift Nature . Die Forscher berichteten, dass Purkinje-Zellen im Kleinhirn eine bedeutende Rolle bei der Koordination der schnellen Augenbewegungen spielen, die früher als Sakkaden bezeichnet werden.

Als ein weiteres Beispiel, 2014, schrieb ich einen Blog Psychologie Psychologie heute "Autismus, Purkinje Zellen, und das Kleinhirn sind ineinander verflochten", basierend auf einer Studie von der University of Chicago Medical Center berichtet, dass abnorme zerebelläre Purkinje Zellplastizität mit Autismus wie assoziiert war Symptome bei Mäusen.

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Einfach durch die Verbindung der Punkte zwischen vielen verschiedenen Kleinhirnstudien begann ich, Muster zu identifizieren und erkannte, dass es wahrscheinlich eine Korrelation zwischen schnellen Augenbewegungen (Sakkaden), atypischen Kleinhirnstrukturen / -funktionen und Autismus-Spektrum-Störungen gab. Das heißt, vor der neuesten Studie von John Foxe und Edward Freedman an der University of Rochester, die in diesem Monat veröffentlicht wurde, gab es meines Wissens keine klinischen Studien am Menschen, die meine Kleinhirn-Sakkaden-ASD-Hypothesen und Vermutungen erhärten.

Entlang dieser Linie schrieb ich 2016 einen Blog von Psychologie Heute , "Was hemmt Augenkontakt während emotionaler Gespräche?", Inspiriert von einer Studie der Universität von Vermont, die fortschrittliche Eye-Tracking-Technologie nutzte, um die Sakkaden von Kindern mit ASD während beider zu verfolgen emotionale und faktenbasierte Gespräche. Die von Tiffany Hutchins geleitete UVM-Studie "Conversational Topic Moderates Social Attention in Autism Spectrum Disorder: Reden über Emotionen ist wie Fahren in einem Schneesturm" fand heraus, dass Kinder mit ASD besonders schwer Augekontakt haben, wenn sich die Konversation von banalen Themen verschiebt zu emotionalen Themen.

Letztes Jahr, in einem Telefongespräch mit Hutchins über ihre Forschung, fragte ich sie, ob sie eine Verbindung zwischen ihren Ergebnissen und anderen Forschungen über das Kleinhirn und die Augenbewegungen vermuten würde. Wir hatten eine lange und sehr informative hypothetische Diskussion über das Thema. Ich beschreibe diese Kette von Ereignissen in meinem Blogeintrag im April 2016:

"Aufgrund meiner einzigartigen Faszination für das Kleinhirn, als ich heute Nachmittag zum ersten Mal die neue UVM-Studie gelesen habe, habe ich sie durch eine Reihe anderer neuerer Studien zu Kleinhirn, vestibulo-okularem Reflex und Autismus-Spektrum-Störungen gefiltert. Ich rief auch Tiffany Hutchins am Telefon an, um sie wissen zu lassen, dass ich über ihre neue Studie schrieb. Und um sie wissen zu lassen, dass ich meine Hypothese über das Kleinhirn mit einbezog. Obwohl ihre Forschung nichts mit der Kleinhirn- oder Gehirnbildgebung zu tun hat, ermutigte sie mich, diese Forschung als Teil meiner laufenden Forschung über den Zusammenhang zwischen Augenbewegungen und dem Kleinhirn aufzunehmen. "

Unnötig zu sagen, dass ich überglücklich war, als ich die neue Studie von Foxe und Freedman vom Juli 2017 gelesen habe, die eine potentiell revolutionäre Methode der ASD-Untersuchung unter Verwendung von Rapid Eye Movement Tracking zur Identifizierung möglicher Kleinhirn-Dysfunktionen bietet. Schließlich scheint es klinische Forschung zu geben, die die Verbindung zwischen Kleinhirn, Autismus und Sakkaden in vorteilhafter Weise zusammenbringt. In den kommenden Jahren könnten schnelle Augenbewegungstests dazu beitragen, Millionen von Menschen besser zu identifizieren und zu behandeln, die sich den Herausforderungen von Autismus-Spektrum-Störungen stellen müssen.

John Foxe, Direktor des Medical Center Del Monte Neuroscience Institute der Universität Rochester und Co-Autor der Studie, folgerte: "Diese Ergebnisse bauen auf einem wachsenden Forschungsgebiet auf, das zeigt, dass Augenbewegungen als Fenster dienen können ein Teil des Gehirns, der bei einer Reihe von neurologischen Störungen und Entwicklungsstörungen wie Autismus eine Rolle spielt. "

Aus klinischer Sicht sind diese ersten Ergebnisse vielversprechend. Mehr Forschung ist erforderlich, aber wenn sich diese Defizite des Kleinhirnsäckchens als ein konsistenter Befund in einer Untergruppe von Kindern mit ASD herausstellen, besteht die große Wahrscheinlichkeit, dass Sakkadenmessungen als kostengünstige und effektive Methode zur Diagnose von Autismus verwendet werden können. Diese Art der Früherkennung könnte zu frühzeitigeren Interventionen und besseren Ergebnissen führen. Bleiben Sie dran für mehr zu diesem Thema.