Secondo uno studio, bambini con autismo hanno problemi di memoria che ostacolano non solo la loro memoria per i volti, ma anche la loro capacità di ricordare altri tipi di informazioni, secondo una nuova ricerca della Stanford School of Medicine. Queste menomazioni si riflettono in schemi di cablaggio distinti nel cervello dei bambini.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Biological Psychiatry: Cognitive Neuroscience and Neuroimaging.
Bambini con autismo: quali sono i problemi di memoria?
Lo studio chiarisce un dibattito sulla funzione della memoria nei bambini con autismo , dimostrando che le loro lotte per la memoria superano la loro capacità di formare ricordi sociali. La scoperta dovrebbe stimolare una riflessione più ampia sull’autismo nei bambini e sul trattamento del disturbo dello sviluppo, secondo gli scienziati che hanno condotto lo studio.
“Molti bambini con autismo ad alto funzionamento vanno nelle scuole tradizionali e ricevono la stessa istruzione degli altri bambini”, ha detto l’autore principale Jin Liu, Ph.D., uno studioso post-dottorato in psichiatria e scienze comportamentali. La memoria è un fattore predittivo chiave del successo accademico, ha affermato Liu, aggiungendo che le sfide della memoria possono mettere in svantaggio i bambini con autismo.
I risultati dello studio sollevano anche un dibattito filosofico sulle origini neurali dell’autismo, hanno detto i ricercatori. Le sfide sociali sono riconosciute come una caratteristica fondamentale dell’autismo, ma è possibile che i disturbi della memoria contribuiscano in modo significativo alla capacità di impegnarsi socialmente.
“La cognizione sociale non può verificarsi senza una memoria affidabile”, ha affermato l’autore senior Vinod Menon, Ph.D., Rachael L. e Walter F. Nichols, MD, professore e professore di psichiatria e scienze comportamentali.
“I comportamenti sociali sono complessi e coinvolgono molteplici processi cerebrali , inclusa l’associazione di volti e voci a contesti particolari, che richiedono una solida memoria episodica”, ha detto Menon. “Le menomazioni nella formazione di queste tracce di memoria associativa potrebbero costituire uno degli elementi fondamentali dell’autismo”.
L’autismo, che colpisce circa un bambino su 36, è caratterizzato da menomazioni sociali e comportamenti ristretti e ripetitivi. La condizione esiste su un ampio spettro. Le persone più gravemente colpite non possono parlare o prendersi cura di se stesse, e circa un terzo delle persone con autismo ha disabilità intellettive. Dall’altra parte dello spettro, molte persone con autismo ad alto funzionamento hanno un QI normale o alto, completano l’istruzione superiore e lavorano in una varietà di campi.
La ricerca ha dimostrato che i bambini con autismo hanno difficoltà a ricordare i volti. Alcune ricerche hanno anche suggerito che i bambini con autismo hanno difficoltà di memoria più ampie, ma questi studi erano piccoli e non valutavano a fondo le capacità di memoria dei partecipanti. Includevano bambini con ampie fasce di età e QI, che influenzano entrambi la memoria.
Per chiarire l’impatto dell’autismo sulla memoria, il nuovo studio ha incluso 25 bambini con autismo ad alto funzionamento e QI normale di età compresa tra 8 e 12 anni e un gruppo di controllo di 29 bambini con sviluppo tipico con età e QI simili.
Tutti i partecipanti hanno completato una valutazione completa delle loro capacità di memoria, inclusa la loro capacità di ricordare i volti; materiale scritto; e fotografie non sociali o foto senza persone. Gli scienziati hanno testato la capacità dei partecipanti di riconoscere accuratamente le informazioni (identificando se avevano già visto un’immagine o sentito una parola) e di ricordarle (descrivendo o riproducendo dettagli di informazioni che avevano visto o sentito prima).
I ricercatori hanno testato la memoria dei partecipanti dopo ritardi di varia durata. Tutti i partecipanti hanno anche ricevuto scansioni di risonanza magnetica funzionale del loro cervello per valutare come le regioni note per essere coinvolte nella memoria sono collegate tra loro.
In linea con la ricerca precedente, i bambini con autismo avevano più difficoltà a ricordare i volti rispetto ai bambini con sviluppo normale, ha rilevato lo studio.
La ricerca ha mostrato che hanno anche difficoltà a richiamare informazioni non sociali. Nei test sulle frasi che hanno letto e sulle foto non sociali che hanno visto, i loro punteggi per il richiamo verbale immediato e ritardato, il richiamo visivo immediato e il riconoscimento verbale ritardato erano inferiori.
“I partecipanti allo studio con autismo avevano un QI piuttosto alto, paragonabile ai partecipanti con sviluppo tipico, ma abbiamo comunque osservato disturbi generali della memoria molto evidenti in questo gruppo”, ha detto Liu, aggiungendo che il team di ricerca non aveva previsto differenze così grandi.
Tra i bambini con sviluppo tipico, le capacità di memoria erano coerenti. Se un bambino aveva una buona memoria per i volti, era anche bravo a ricordare informazioni non sociali.
Questo non era il caso dei bambini con autismo. “Tra i bambini con autismo, alcuni bambini sembrano avere entrambe le menomazioni e alcuni hanno menomazioni più gravi in un’area della memoria o nell’altra”, ha detto Liu.
Nemmeno i ricercatori si aspettavano questo risultato.
“È stata una scoperta sorprendente che queste due dimensioni della memoria siano entrambe disfunzionali, in modi che sembrano non essere correlati e che si adattano alla nostra analisi dei circuiti cerebrali”, ha detto Menon.
Le scansioni cerebrali hanno mostrato che tra i bambini con autismo, reti cerebrali distinte guidano diversi tipi di difficoltà di memoria.
Per i bambini con autismo, la capacità di conservare ricordi non sociali è stata prevista dalle connessioni in una rete centrata sull’ippocampo, una piccola struttura nel profondo del cervello che è nota per regolare la memoria. Ma la memoria facciale nei bambini con autismo è stata prevista da un insieme separato di connessioni centrate sulla corteccia cingolata posteriore , una regione chiave della rete in modalità predefinita del cervello, che ha ruoli nella cognizione sociale e nel distinguersi dalle altre persone.
“I risultati suggeriscono che le sfide della memoria generale e facciale hanno due fonti sottostanti nel cervello che contribuiscono a un profilo più ampio dei disturbi della memoria nell’autismo”, ha detto Menon.
In entrambe le reti, i cervelli dei bambini con autismo mostravano circuiti iperconnessi rispetto ai bambini con sviluppo tipico. L’eccessiva connettività, probabilmente dovuta a una potatura selettiva troppo scarsa dei circuiti neurali, è stata trovata in altri studi sulle reti cerebrali nei bambini con autismo.
Le nuove terapie per l’autismo dovrebbero spiegare l’ampiezza delle difficoltà di memoria scoperte dalla ricerca, nonché il modo in cui queste sfide influenzano le abilità sociali, ha affermato Menon. “Questo è importante per il funzionamento nel mondo reale e per gli ambienti accademici”.
Per la maggior parte dei bambini, il suono della voce della madre innesca schemi di attività cerebrale distinti da quelli innescati da una voce sconosciuta. Ma la risposta cerebrale unica alla voce della mamma è notevolmente diminuita nei bambini con autismo, secondo un nuovo studio della Stanford University School of Medicine.
La risposta ridotta è stata osservata sulle scansioni cerebrali fMRI nelle regioni di elaborazione del volto e nei centri di apprendimento e memoria, nonché nelle reti cerebrali che elaborano le ricompense e danno la priorità a diversi stimoli come importanti.
“Bambini con autismo spesso si disconnettono dalle voci che li circondano e non sappiamo perché”, ha detto l’autore principale dello studio, Dan Abrams, Ph.D., professore assistente clinico di psichiatria e scienze comportamentali a Stanford. “È ancora una questione aperta come questo contribuisca alle loro difficoltà complessive con la comunicazione sociale”.
I risultati suggeriscono che il cervello dei bambini con autismo non è predisposto per sintonizzarsi facilmente sulla voce della mamma , ha detto Abrams. Lo studio ha anche scoperto che il grado di compromissione della comunicazione sociale nei singoli bambini con autismo era correlato al grado di anormalità nelle loro risposte cerebrali alla voce della madre.
“Questo studio ci sta dando un’idea dei circuiti e degli stimoli vocali che dobbiamo rendere più coinvolgenti per un bambino con autismo”, ha detto l’autore senior dello studio, Vinod Menon, Ph.D., Rachael L. e Walter F. Nichols , MD, professore e docente di psichiatria e scienze comportamentali. “Ora disponiamo di un modello per indirizzare specifici circuiti neurali con terapie cognitive”.
La voce della mamma è un importante segnale sociale per la maggior parte dei bambini. Ad esempio, i bambini piccoli riconoscono e sono calmati dalla voce della madre, mentre i giovani adolescenti sono più confortati dalle parole di rassicurazione pronunciate dalle loro madri rispetto alle stesse parole inviate dalle loro madri tramite messaggio di testo, hanno dimostrato ricerche precedenti.
La risposta alla voce della mamma ha una distinta firma di attivazione cerebrale nei bambini senza autismo, ha dimostrato un articolo del 2016 co-autore di Abrams e Menon.
L’autismo è un disturbo dello sviluppo che colpisce un bambino su 59. È caratterizzato da difficoltà sociali e di comunicazione, interessi ristretti e comportamenti ripetitivi. Il disturbo esiste su uno spettro, con alcuni bambini più compromessi di altri.
Il nuovo studio ha incluso 42 bambini dai sette ai 12 anni. La metà aveva l’autismo e l’altra metà no. I bambini hanno scansionato il cervello usando la risonanza magnetica funzionale mentre ascoltavano tre diversi suoni registrati: la voce della madre; le voci di donne sconosciute; e suoni ambientali non vocali. Nelle registrazioni vocali, le donne dicevano parole senza senso per evitare di attivare le regioni di comprensione del linguaggio nel cervello.
I ricercatori hanno confrontato i modelli di attivazione cerebrale e la connettività della rete cerebrale tra i due gruppi di bambini. Hanno anche chiesto ai bambini di identificare se ogni breve registrazione vocale (956 millisecondi) che sentivano provenisse dalla madre o da una donna sconosciuta. I bambini senza autismo hanno identificato correttamente le voci delle loro madri il 97,5% delle volte; quelli con autismo hanno identificato le voci delle loro madri l’87,8% delle volte, una differenza statisticamente significativa.
La risposta del cervello a voci non familiari, se confrontata con la risposta ai suoni ambientali, era abbastanza simile nei bambini con e senza autismo, sebbene quelli con autismo avessero meno attività in un’area della corteccia associativa uditiva.
Confrontando la risposta del cervello alla voce della mamma rispetto a voci non familiari, i bambini senza autismo avevano molte più aree cerebrali attivate: la voce della mamma illuminava preferenzialmente parte dell’ippocampo, una regione di apprendimento e memoria, nonché regioni di elaborazione del volto.
Anche i modelli di connettività cerebrale misurati in una rete che includeva regioni di elaborazione uditiva, regioni di elaborazione della ricompensa e regioni che determinano l’importanza, o salienza, delle informazioni in arrivo, distinguevano i bambini con autismo dai bambini senza autismo. Le menomazioni della rete nei singoli bambini con autismo erano anche legate al loro livello individuale di compromissione della comunicazione sociale.
“C’è questa relazione davvero sorprendente tra la forza dell’attività e la connettività nelle regioni di ricompensa e salienza durante l’elaborazione della voce e l’attività di comunicazione sociale dei bambini”, ha detto Abrams. Ciò suggerisce che le risposte del cervello alla voce della mamma sono un elemento chiave per costruire capacità di comunicazione sociale, ha aggiunto.
I risultati supportano la teoria della motivazione sociale dell’autismo, che suggerisce che l’interazione sociale è intrinsecamente meno coinvolgente per i bambini con il disturbo rispetto a quelli senza di essa.
Molte attuali terapie per l’autismo implicano la motivazione dei bambini a impegnarsi in specifici tipi di interazione sociale. Sarebbe interessante condurre studi futuri per vedere se queste terapie modificano le caratteristiche del cervello scoperte in questo studio, hanno detto i ricercatori.
“La voce della mamma è lo spunto principale per la comunicazione e l’apprendimento sociale e linguistico”, ha detto Menon. “C’è una differenza biologica sottostante nei circuiti cerebrali nell’autismo, e questo è un segnale di apprendimento di precisione che possiamo prendere di mira”.
Nell’autismo, le regioni del cervello su misura per rispondere alle voci sono scarsamente collegate ai circuiti di elaborazione della ricompensa, secondo un nuovo studio condotto da scienziati della Stanford University School of Medicine.
La ricerca potrebbe aiutare a spiegare perché i bambini con autismo faticano a cogliere gli aspetti sociali ed emotivi del linguaggio umano. “La debole connettività cerebrale può impedire ai bambini con autismo di sperimentare il linguaggio come piacevole”, ha affermato Vinod Menon, PhD, autore senior dello studio, che sarà pubblicato online il 17 giugno in Proceedings of the National Academy of Sciences . Menon è professore di psichiatria e scienze comportamentali a Stanford e membro del Child Health Research Institute presso il Lucile Packard Children’s Hospital.
“La voce umana è un suono molto importante; non solo trasmette significato, ma fornisce anche informazioni emotive critiche a un bambino”, ha affermato Daniel Abrams, PhD, uno studioso post-dottorato in psichiatria e scienze comportamentali che è stato l’autore principale dello studio. L’insensibilità alla voce umana è un segno distintivo dell’autismo, ha detto Abrams, aggiungendo: “Siamo i primi a dimostrare che questa insensibilità può provenire da circuiti di ricompensa alterati nel cervello”.
Lo studio si è concentrato sui bambini con autismo ad alto funzionamento. Avevano punteggi QI nella gamma normale e sapevano parlare e leggere, ma avevano difficoltà a tenere una conversazione avanti e indietro o a comprendere i segnali emotivi nella voce di un’altra persona.
Gli scienziati hanno confrontato le scansioni cerebrali della risonanza magnetica funzionale di 20 di questi bambini con le scansioni di 19 bambini con sviluppo tipico, prestando particolare attenzione a una parte del cervello che risponde selettivamente al suono delle voci umane .
Ricerche precedenti hanno dimostrato che gli adulti con autismo avevano una bassa attività della corteccia vocale selettiva in risposta al parlato. Ma fino a questo studio di Menon e dei suoi colleghi, nessuno aveva esaminato le connessioni tra la corteccia selettiva della voce e altre regioni del cervello nei bambini con autismo.
Il nuovo studio ha scoperto che nei bambini con una forma di autismo ad alto funzionamento, la corteccia vocale selettiva sul lato sinistro del cervello era debolmente collegata al nucleo accumbens e all’area tegmentale ventrale – strutture cerebrali che rilasciano dopamina in risposta alle ricompense . La corteccia vocale selettiva sul lato destro del cervello, specializzata nel rilevare segnali vocali come intonazione e tono, era debolmente collegata all’amigdala, che elabora i segnali emotivi.
Più deboli sono queste connessioni nei bambini con autismo, peggiori sono i loro deficit comunicativi, ha dimostrato lo studio. I ricercatori sono stati in grado di prevedere i punteggi dei bambini sulla parte verbale di un test standard di gravità dell’autismo osservando il grado di compromissione di queste connessioni cerebrali.
I risultati possono aiutare a convalidare alcune terapie per l’autismo già in uso, ha affermato la coautrice Jennifer Phillips, PhD, professore associato clinico di psichiatria e scienze comportamentali a Stanford che tratta anche bambini con autismo presso Packard Children’s. Ad esempio, la formazione di risposta fondamentale mira ad aumentare l’uso sociale del linguaggio nei bambini che possono pronunciare alcune parole ma che di solito non parlano con gli altri.
“L’addestramento alla risposta fondamentale cerca modi per motivare naturalmente i bambini a iniziare a usare il linguaggio e altre forme di interazione sociale”, ha detto Phillips. Studi futuri potrebbero verificare se le connessioni cerebrali che portano dalla voce ai centri di ricompensa sono rafforzate dalle terapie per l’autismo, ha aggiunto.
I risultati aiutano anche a risolvere un dibattito di lunga data sul motivo per cui le persone con autismo mostrano un interesse inferiore al normale per le voci umane. Il team ha studiato due teorie concorrenti per spiegare il fenomeno: che gli individui con autismo hanno un deficit nella loro motivazione sociale o, in alternativa, che hanno deficit di elaborazione sensoriale che compromettono la loro capacità di ascoltare pienamente le voci umane.
Il nuovo studio ha trovato connessioni normali tra la corteccia vocale selettiva e le regioni cerebrali uditive primarie nei bambini con autismo ad alto funzionamento, suggerendo che questi bambini non hanno deficit di elaborazione sensoriale.
I prossimi passi per i ricercatori includono lo studio delle conseguenze del debole circuito voce-ricompensa nell’autismo. “È probabile che i bambini con autismo non si occupino delle voci perché non sono gratificanti o emotivamente interessanti, influenzando lo sviluppo delle loro abilità linguistiche e di comunicazione sociale”, ha detto Menon.
“Abbiamo scoperto un circuito cerebrale aberrante alla base di un deficit fondamentale nell’autismo; le nostre scoperte possono aiutare lo sviluppo di nuovi trattamenti per questo disturbo”.
Il modello delle risposte cerebrali alle parole nei bambini di 2 anni con disturbo dello spettro autistico ha predetto le capacità linguistiche, cognitive e adattive dei giovani all’età di 4 e 6 anni, secondo un altro studio.
“Abbiamo dimostrato che l’indicatore del cervello dell’apprendimento delle parole nei bambini di 2 anni già diagnosticati con autismo predice le loro abilità finali su un’ampia gamma di abilità cognitive e linguistiche e comportamenti adattivi”, ha detto l’autore principale Patricia Kuhl, co-direttore di l’Istituto per l’apprendimento e le scienze cerebrali dell’Università di Washington.
“Questo è vero quattro anni dopo il test iniziale e indipendentemente dal tipo di trattamento per l’autismo che i bambini hanno ricevuto”, ha detto.
Nello studio, bambini di 2 anni – 24 con autismo e 20 senza – hanno ascoltato un mix di parole familiari e non familiari mentre indossavano un cappuccio elastico che teneva i sensori in posizione. I sensori hanno misurato le risposte del cervello all’udito delle parole, note come potenziali legati agli eventi.
Il team di ricerca ha quindi diviso i bambini con autismo in due gruppi in base alla gravità delle loro menomazioni sociali e ha esaminato più da vicino le risposte cerebrali.
I giovani con sintomi meno gravi hanno avuto risposte cerebrali simili ai bambini con sviluppo tipico, in quanto entrambi i gruppi hanno mostrato una forte risposta a parole conosciute in un’area linguistica situata nella regione parietale temporale sul lato sinistro del cervello.
Ciò suggerisce che il cervello dei bambini con sintomi meno gravi può elaborare le parole in modi simili ai bambini senza il disturbo.
Al contrario, i bambini con menomazioni sociali più gravi hanno mostrato risposte cerebrali più ampie nell’emisfero destro, che non si osservano nei bambini con sviluppo tipico di qualsiasi età.
“Pensiamo che questa misura segnali che il cervello del bambino di 2 anni si è riorganizzato per elaborare le parole. Questa riorganizzazione dipende dalla capacità del bambino di imparare dalle esperienze sociali”, ha detto Kuhl. Ha avvertito che l’identificazione di un marcatore neurale che predice le future diagnosi di autismo con certezza è ancora lontana.
I ricercatori hanno anche testato le abilità linguistiche, le abilità cognitive e lo sviluppo sociale ed emotivo dei bambini, a partire dall’età di 2 anni, poi di nuovo all’età di 4 e 6 anni.
I bambini con autismo hanno ricevuto un trattamento intensivo e, come gruppo, sono migliorati nel tempo nei test comportamentali. Ma il risultato per i singoli bambini variava ampiamente e più le loro risposte cerebrali alle parole all’età di 2 anni erano simili a quelle dei bambini con sviluppo tipico, maggiore era il miglioramento delle abilità che mostravano all’età di 6 anni.
In altri studi, Kuhl ha scoperto che le interazioni sociali accelerano l’apprendimento delle lingue nei bambini. I bambini usano segnali sociali, come seguire i movimenti degli occhi degli adulti per imparare i nomi delle cose, e devono essere interessati alle persone per imparare in questo modo. Prestare attenzione alle persone è un modo per i bambini di selezionare tutto ciò che accade intorno a loro e funge da cancello per sapere cosa è importante.
Ma con l’autismo, le menomazioni sociali ostacolano l’interesse dei bambini e la capacità di raccogliere segnali sociali. Si ritrovano a prestare attenzione a molte altre cose, specialmente agli oggetti invece che alle persone.
“L’apprendimento sociale è ciò di cui si occupa la maggior parte degli umani”, ha detto Kuhl. “Se il tuo cervello può imparare da altre persone in un contesto sociale, hai la capacità di imparare praticamente qualsiasi cosa.”
Spera che le nuove scoperte portino a misure cerebrali che possano essere utilizzate molto prima nello sviluppo – a 12 mesi o meno – per aiutare a identificare i bambini a rischio di autismo. Questa linea di lavoro può portare a nuovi interventi applicati all’inizio dello sviluppo, quando il cervello mostra il suo più alto livello di plasticità neurale”, ha detto Kuhl.
