Vnútorná funkčná konektivita hipokampu, ktorá je základom tuhej pamäte u detí a dospievajúcich s poruchou autistického spektra: Prípadová kontrolná štúdia

Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com

Teruo Hashimoto1, Susumu Yokota2, Yutaka Matsuzaki1 a Ryuta Kawashima

Abstraktné

Atypické učenie a pamäťv ranom veku môže podporovať atypické správanie v neskoršom veku. Menej vzťahové učenie a nepružné vyhľadávanie v detstve môže zvýšiť obmedzené a opakujúce sa správanie u pacientov s poruchou autistického spektra. Účelom tejto štúdie bolo objasniť mechanizmy vznikuatypická pamäťu detí s poruchou autistického spektra. Uskutočnili sme párové učenie obrázok – meno a testy oneskoreného rozpoznávania s dvomi skupinami: jedna skupina s deťmi s vysokofunkčnou poruchou autistického spektra (vo veku 7 – 16 rokov, n=41) a jedna skupina s typicky sa vyvíjajúcimi deťmi (n{{ 5}}), ktoré sa zhodovali s vekom, pohlavím a IQ prvej skupiny. Hodnotili sme korelácie medzi úspešnými skóre rozpoznávania a funkčnou konektivitou v pokojovom stave semien do celého mozgu. Hoci výkony pri učení aj pri získavaní údajov boli medzi týmito dvoma skupinami porovnateľné, pozorovali sme o niečo nižšiu kategóriu učenia a výrazne menej prírastkov pamäte v skupine s poruchou autistického spektra ako v typicky sa rozvíjajúcej skupine. Pravá kanonická predná hipokampálna sieť sa podieľala na úspešnej pamäti u mladých ľudí, ktorí sa typicky vyvíjali, zatiaľ čo iné pamäťové systémy sa môžu podieľať na úspešnej pamäti u mladých ľudí s poruchou autistického spektra. Kontextovo nezávislé a menej relačné spracovanie pamäte môže byť spojené s menším prírastkom pamäte pri poruche autistického spektra. Tieto atypické pamäťové charakteristiky pri poruche autistického spektra môžu v niektorých situáciách zvýrazniť ich nepružné správanie.

Položiť abstrakt

Atypické učenie a pamäťv ranom veku môže podporovať atypické správanie v neskoršom veku. Menšie vzťahové učenie a nepružné vyhľadávanie v detstve môže zvýšiť obmedzené a opakujúce sa správanie u pacientov s poruchou autistického spektra. Účelom tejto štúdie bolo objasniť mechanizmy vznikuatypická pamäťu detí s poruchou autistického spektra. Uskutočnili sme párové učenie sa obrázok – meno a testy oneskoreného rozpoznávania s dvoma skupinami mladých ľudí: jedna skupina s deťmi s poruchou autistického spektra (vo veku 7 – 16 rokov, n=41) a jedna skupina s typicky sa vyvíjajúcimi deťmi (n{ {4}}), ktoré sa zhodovali s vekom, pohlavím a úplným IQ prvej skupiny. Skúmali sme korelácie medzi úspešným skóre rozpoznávania a nervovou konektivitou počas odpočinku v skeneri magnetickej rezonancie bez toho, aby sme o niečom premýšľali. Hoci výkony pri učení aj pri získavaní boli medzi týmito dvoma skupinami porovnateľné, pozorovali sme výrazne menej prírastkov pamäte v skupine s poruchou autistického spektra ako v typicky sa rozvíjajúcej skupine. Pamäťová sieť sa podieľala na úspešnom získavaní pamäte u mladých ľudí s typickým vývojom, zatiaľ čo iné pamäťové systémy, ktoré vo veľkej miere nezávisia od sietí, sa môžu podieľať na úspešnej pamäti u mladých ľudí s poruchou autistického spektra. Kontextovo nezávislé a menej relačné spracovanie pamäte môže byť spojené s menším prírastkom pamäte pri poruche autistického spektra. Inými slovami, mládež s poruchou autistického spektra môže mať prospech z nerelačnej pamäte. Tieto atypické pamäťové charakteristiky pri poruche autistického spektra môžu v niektorých situáciách zveličovať ich neflexibilné správanie, alebo – naopak – ich atypické správanie môže viesť k strnulým a menej prepojeným spomienkam.

Kľúčové slová: porucha autistického spektra, vývoj, hipokampus, učenie, rozpoznávanie

Úvod

Znížená kognitívna flexibilita pri poruche autistického spektra (ASD) je charakterizovaná obmedzenými záujmami a opakujúcim sa správaním (Lopez et al., 2005). Niektoré nepružné správanie u pacientov s PAS môže súvisieť s ichatypická pamäť. Atypické stratégie verbálneho učenia (Bowler et al., 2009), menšie využívanie stratégií tak pri učení, ako aj pri získavaní informácií a poruchy pri podrobnom vyhľadávaní boli preukázané v ASD (Gaigg a kol., 2015; Wojcik a kol. 2018). frekvencia traumatických spomienok u mladých ľudí s PAS môže súvisieť s ich atypickým učením a získavaním, ktoré beztvaré organizované spomienky (Rumball, 2019), nadmerná špecifickosť v percepčnom učení (Harris a kol., 2015), ťažkosti pri reverznom učení (D'Cru a kol. .,2013; South a kol.,2012) a menej falošných spomienok (Beversdorf a kol..2000; Hillier a kol..2007; Wojcik a kol.,2018) naznačujú atypickú, neflexibilnú a rigidnú pamäť u jedincov s PAS .

Okrem toho Boucher uviedol nerovnomerné kognitívne profily v ASD, ako je súčasná sila a slabosť v oblasti pamäte (Boucher et al., 2012). Napríklad Ring a kolegovia (2016) identifikovali neporušenú pamäť položiek a zhoršenú vzťahovú pamäť u dospelých s ASD. Pamäť položiek sa vzťahuje na štúdium každej položky izolovane, zatiaľ čo relačná pamäť sa vzťahuje na štúdium asociácií medzi zoznamom položiek. Aj keď relačné kódovanie aj kódovanie špecifické pre položky zlepšuje správne vyhľadávanie, relačný proces môže vyvinúť falošné spomienky kombinovaním informácií naprieč položkami alebo udalosťami (Huff & Bodner, 2019), ktoré potom možno získať a zrekonštruovať v rôznych kombináciách. Skreslenie je charakteristické pre ľudskú pamäť a tieto chyby pamäte môžu byť adaptívne na aktualizáciu pamäte a flexibilné správanie (Loftus, 2003; Schacter, 2007; Schacter a kol., 201l). Flexibilnou rekonštrukciou prvkov minulých skúseností môžeme simulovať pravdepodobné aj nepravdepodobné budúcnosti a predstaviť si alternatívne verzie minulých skúseností (Schacter et al., 2015). Naopak, príliš rigidná, robustná a neskreslená pamäť môže obmedzovať modifikáciu myslenia a správania. Deti s ASD vykazovali neporušenú zdrojovú pamäť, ale zníženú integráciu zdrojovej pamäte a myslenia (Naito et al., 2020). Silná pamäť pre izolované položky a slabá pamäť pre súvisiace položky môžu súvisieť s nepružnou a nepružnou pamäťou v ASD.

U typicky sa vyvíjajúcich (TD) detí sa jednoduchá väzbová a asociatívna pamäť vyvinie skôr, zatiaľ čo strategické a riadiace procesy pre vzťahovú pamäť sa vyvinú neskôr (Shing et al., 2010). Zdá sa, že rozpoznávacia pamäť pre izolované/individuálne položky sa rozvíja v ranom veku (4-5rokov) (Olson & Newcombe, 2014). Presnosť8-až 9-rokov starého rozpoznávania predmetov pre vizuálne objekty je porovnateľná s presnosťou u dospelých, zatiaľ čo zapamätanie faktov (vedomostí) sa rozvíja skoro vo veku 4 až 10 rokov (Riggins, 2014; Rollins & Cloude, 2018) Podrobná relačná pamäť sa pomaly rozvíja po dosiahnutí veku 6 rokov (Lee a kol., 2016; Ngo a kol., 2019). Okrem toho sa správne aj nesprávne rozpoznávacie odpovede zvyšujú s vekom a správne rozpoznávanie je spojené s aktivitou v hippocampus (Paz-Alonso et al., 2008). Deti s TD môžu využívať hipokampálnu sieť na úspešnú pamäť (Ngo a kol., 2017; Ofen, 2012; Tang a kol. 2018) a dozrievanie hipokampu v predozadnej a zadnej osi môže podporiť úspešnú pamäť (Demaster & Ghetti, 2013) . U detí bola pozorovaná diferenciácia kódovania a vyhľadávania v prednej a zadnej osi hipokampu (Langnes et al, 2019), ako taká. zmenená nervová konektivita hipokampu môže poskytnúť informácie oatypické učenie a pamäťu detí s PAS.

Neuroimagingové štúdie naznačujú, že ASD je spojená so zmenenou nervovou konektivitou (Di Martino et al. 2009; Hahamy et al. 2015; Just et al, 2012) a globálne slabšou funkčnou konektivitou v pokojovom stave (FC) u detí (Yerys et al. ,2017). Atypická FC v pokojovom stave u detí s ASD môže byť spojená s ich neflexibilným (tj obmedzeným a opakujúcim sa) správaním (Uddin et al., 2013, 2015). Nedávne štúdie so zdravými dospelými naznačujú, že FC v pokojovom stave môže predpovedať výkon pamäte (Dresler a kol., 2017; Fjell a kol., 2016) a že prenos učenia súvisí s FC (Gerraty a kol., 2014). Zmenená konektivita súvisiaca s úlohou u dospelých s ASD môže byť spojená s učením (Schipul et al, 2012; Schipul & Just, 2016). Niektoré štúdie naznačujú, že atypická sieť prefrontálneho hippocampu a zadného parietálneho hipokampu môže byť zapojená do deficitu pamäte súvisiaceho s ASD (Ben Shalom, 2003; Boucher & Mayes, 2012; Cooper a kol. 2017; Solomon a kol., 2015 ). Boli zaznamenané rozdiely v raste pravo-ľavého hipokampu u zdravých detí a atypický vývoj u detí s PAS (Reinhardt et al. 2020). Nervové mechanizmy pamäti u detí s PAS však ešte nie sú dostatočne objasnené.

Účelom tejto štúdie bolo odhaliť nervové základy atypickej pamäte u mladých ľudí s ASD, ktoré súvisia s ich nepružným správaním. Na meranie výkonnosti pamäte u detí s ASD aj TD sme použili učenie sa názvov obrázkov (okamžité rozpoznávanie) a testy oneskoreného rozpoznávania. Posúdiť nepružné charakteristiky pamäte v ASD. hodnotili sme stálosť pamäte klasifikáciou výkonu oneskoreného rozpoznávania na základe výkonu okamžitého rozpoznávania pre každú položku. Použili sme úspešnú pamäťovú výkonnosť (tj po sebe idúce správne odpovede v testoch okamžitého aj oneskoreného rozpoznávania) ako index rigidity pamäte a tiež sme klasifikovali zisky a deformácie v teste oneskoreného rozpoznávania, ktorý naznačoval menšiu rigiditu pamäte. Aby sme lepšie porozumeli charakteristikám pamäte v ASD, skúmali sme korelácie medzi úspešným výkonom pamäte a FC v pokojovom stave u mládeže s ASD aj TD.

Metódy Účastníci

Účastníkov tvorilo 41 ASD (29 chlapcov a 12 dievčat) a 82 TD (58 chlapcov a 24 dievčat) japonských detí s úplným IQ (FSIQ) vyšším alebo rovným 70, vo veku 7 až 16 rokov. Pôvodne 47 ASD a 92 TD deti sa zúčastnili; avšak v dôsledku pohybu hlavy v niektorých zobrazovacích údajoch (odchýliacich sa od kritérií opísaných v časti „Analýzy údajov FC v pokojovom stave“) sme analyzovali iba údaje od 41 účastníkov ASD a 82 účastníkov TD. Handedness bola stanovená pomocou Edinburgh Handedness Inventory. Naše hodnotenie sociálno-ekonomického statusu (SES) pozostávalo z otázok týkajúcich sa ročného príjmu rodiny (sedem premenných) a merala sa vzdelanostná kvalifikácia oboch rodičov (priemer oboch rodičov). Ich priemerné charakteristiky sú uvedené v tabuľke 1. Účastníkom sme potvrdili klinickú diagnózu ASD (na základe Diagnostického a štatistického manuálu duševných porúch (4. vydanie: DSM-IV) alebo Diagnostického a štatistického manuálu duševných porúch (5. vydanie; DSM-V )pomocou japonskej verzie Autism Diagnostic Interview-Revised (ADI-R) a/alebo japonskej verzie Autism Diagnostic Observation Schedule, Second Edition (ADOS-2). Kritériá vylúčenia pre obe skupiny zahŕňali históriu alebo súčasné psychotické poruchy, ťažké poranenia hlavy, epilepsia, genetické poruchy a mentálne postihnutie (FSIQ< 70).="" trained="" examiners="" carried="" out="" intelligence="" testing="" using="" the="" japanese="" version="" of="" the="" wechsler="" intelligence="" scale="" for="" children,="" fourth="" edition="">

Autistických účastníkov získavali prostredníctvom (1) autorizovaných neziskových organizácií pre ľudí s vývojovými poruchami a (2) inzercie v novinách. Účastníci TD boli prijatí prostredníctvom inzerátu v novinách. Písomný informovaný súhlas bol získaný od každého rodiča subjektu v súlade s Helsinskou deklaráciou. Túto štúdiu schválila Etická komisia Univerzity Tohoku.

Pamäť. Použili sme japonskú verziu testu Atlantis na učenie sa názvov obrázkov (Maruzen Publishing Co., Ltd, Tokio, Japonsko) Kaufman Assessment Battery for Children, druhé vydanie (KABC-I; Kaufman & Kaufman, 2004). Tento test meria schopnosť človeka naučiť sa nové informácie a pozostáva z testov okamžitého a oneskoreného rozpoznávania (obrázok 1). Tento test bol vykonaný mimo skenera magnetickej rezonancie (MRI).

Učebný test (okamžité uznanie). Obrázky boli usporiadané do troch kategórií fantastických karikatúr, vrátane štyroch rýb, štyroch rastlín a štyroch mušlí. Ryby mali dvojslabičné mená, rastliny trojslabičné a mušle štvorslabičné. Vzťah medzi kategóriami a číslami slabík by mohol zlepšiť pamäť a tiež vyvolať falošné rozpoznanie v rámci každej kategórie. Experimentátor ukázal účastníkom každý obrázok jeden po druhom v pevnom poradí a naučil ich zodpovedajúce nezmyselné názvy. Celkovo sa účastníci naučili 12 dvojíc obrázok-meno (ryba: 2 slabiky, ryba: 2 slabiky, ryba: 2 slabiky, ryba: 2 slabiky, rastlina: 3 slabiky, rastlina: 3 slabiky, rastlina: 3 slabiky, rastlina: 3 slabiky , škrupina: 4 slabiky, škrupina: 4 slabiky, škrupina: 4 slabiky a škrupina; 4 slabiky). Každý obrázok bol prezentovaný na učebnej karte a zobrazený na stojane (ako obrazová karta) na približne 2 sekundy, potom sa učebná karta otočila, aby zobrazila odpoveďovú kartu s radom obrázkov na okamžité rozpoznanie. Experimentátor nahlas prečítal nezmyselný názov a vyzval účastníkov, aby ukázali na správny obrázok na karte s odpoveďou. Použilo sa 12 učebných kariet a 13 odpovedných (ukazovacích) kariet. Na odpoveďových kartách bolo uvedených 7 až 13 obrázkov vrátane obrázkov bez mena (tri ryby, jedna rastlina a jedna lastúra). Každý obrázok bol opakovane použitý na odpovediach; 6 až 8 krát pre ryby, 3 až 5 krát pre rastliny a 2 alebo 3 krát pre lastúry. Pre prvú odpoveďovú kartu boli účastníci požiadaní, aby ukázali na jeden obrázok z poľa (jeden pokus). Pri druhej karte boli účastníci požiadaní, aby ukázali na dva obrázky (dva pokusy). Z 3. až 13. odpovedí boli účastníci požiadaní, aby ukázali na dva, tri, tri, štyri, päť, štyri, päť, sedem, šesť, šesť a šesť obrázkov z príslušných polí. Celkovo sa uskutočnilo 54 pokusov o učení (okamžité uznanie), z ktorých dva zahŕňali poukázanie na obrázok bez mena. Ukazovanie na správny obrázok bolo definované ako správne učenie. Ukázanie na nesprávny obrázok v správnej kategórii obrázka (ryby/rastliny/mušle) bolo definované ako učenie sa kategórie. Pre každú nesprávnu odpoveď experimentátor poskytol okamžitú spätnú väzbu a správnu odpoveď, s výnimkou dvoch obrázkov bez mena a poslednej (13.) karty s odpoveďou. Maximálne možné skóre za správne učenie aj za učenie sa kategórie bolo 54.

Odpoveď (tj správne učenie, učenie podľa kategórie a nesprávne učenie) v záverečnej skúške učenia pre každý obrázok na 11. až 13. karte sa použila na podrobnú kategorizáciu výkonu pamäte, ako je uvedené nižšie. Spätná väzba pre učenie sa kategórií a nesprávne učenie bola poskytnutá pre sedem obrázkov na 1. a 12. karte, zatiaľ čo pre päť obrázkov na 13. karte nebola poskytnutá žiadna spätná väzba. Pri záverečných pokusoch o učenie 12 obrázkov bola úroveň pravdepodobnosti správneho naučenia 0.08 až 0.09(1/l3 až 1/1l ) a kategória učenia bola 0,36 až 0,38 (5/13 až 5/11).

Rozpoznávací test (oneskorené uznanie). Počas obdobia oneskorenia účastníci vyplnili dotazník o ich vzťahu s rodičmi, ktorý pozostával z 120 položiek. Približne 17 minút po teste učenia sme vykonali test oneskoreného rozpoznávania pomocou 12 dvojíc obrázok-meno a podobný postup ako posledná (13.) odpoveďová karta testu učenia. Boli použité dve odpoveďové karty s celkom 12 obrázkami, vrátane všetkých starých obrázkov (zobrazených v teste učenia) a 1 nového obrázka. Poradie 12 výziev na maľovanie obrázkov bolo identické s poradím v teste učenia. Ukázanie na správny obrázok bolo definované ako správne rozpoznanie. Ukázanie na nesprávny obrázok v správnej kategórii obrázkov bolo definované ako rozpoznanie kategórie. Maximálne možné skóre pre správne rozpoznanie aj rozpoznanie kategórie bolo 12. Úroveň šancí na správne rozpoznanie bola 0,08(1/12) a pre rozpoznanie kategórie bola 0,33 alebo 0,5(4 /12 až 612).

Aby sme podrobne zhodnotili pamäť, klasifikovali sme výkonnosť rozpoznávania do piatich kategórií podľa odpovede účastníka v záverečnej skúške učenia pre každý obrázok: ÚSPECH, ZABUDNUTIE, OBNOVENIE, ÚNIK a ZÍSKANIE (obrázok 1, vpravo dole). ÚSPECH bol definovaný ako správny odozvy v učení aj rozpoznávaní (t. j. dávajte správne odpovede v testoch okamžitého aj oneskoreného rozpoznávania) a odrážal robustnosť alebo stabilitu pamäte. SUCCESS bol index záujmu v tejto štúdii, pretože demonštruje rigiditu pamäti u detí. FORGOT bol definovaný ako správne učenie s nesprávnym rozpoznávaním. DECAY bol definovaný ako správne/kategóriové učenie s následným rozpoznaním kategórie nesprávne. GAIN bola kategória/nesprávne učenie so správnym/rozpoznaním kategórie. RECOVERY bolo nesprávne učenie, ale správne uznanie. Nekonzistentnosť medzi okamžitým a oneskoreným rozpoznávaním naznačuje nižšiu rigiditu pamäte. Nesprávne odpovede, či už pri učení alebo rozpoznávaní, neboli kategorizované, pretože nezanechávali žiadne pamäťové stopy. Maximálne možné skóre pre každý klasifikovaný výkon v rozpoznávaní bolo 12. Nakoniec sme analyzovali iba korelácie medzi skóre ÚSPECHU a silou FC v pokojovom stave. Kvôli malému počtu odpovedí a nedostatku rozptylu v ostatných štyroch indexoch neboli použité na korelačné analýzy.

Vplyv veku na pamäť. Vypočítali sa korelácie (Pearsonove korelačné koeficienty) medzi vekom a pamäťovými výkonmi, aby sa preskúmali účinky veku na pamäť v oboch skupinách (ASD a TD). Skupinové rozdiely v každom výkone pamäte boli testované pomocou Fisherovej z-transformácie.

Získavanie obrazu. Všetky obrázky boli získané pomocou skenera Philips Intera Achieva 3.{1}}T. Pre funkčnú magnetickú rezonanciu v pokojovom stave (fMRI), 34 transaxiálnych gradientných echo obrazov (64×64 matrica, čas opakovania (TR)=2000ms, čas ozveny (TE)=30ms , zorné pole (FOV){{10}}cm, hrúbka rezu 3,75 mm, veľkosť voxelu=3,75×3,75×3,75 mm³'）pokrývajúce celý mozog boli získané pomocou echo-planárnej sekvencie , Pri tomto skenovaní sa získalo 160 funkčných objemov (trvanie skenovania 5 minút a 20 s) počas toho, ako subjekty odpočívali (otvorili oči a nehýbali sa, nespali a na nič nemysleli) .Trojrozmerné T1-vážené obrázky boli zhromaždené pomocou magnetizácie vopred pripravenej sekvencie rýchleho gradientového echa (MPRAGE) (240×240 matica, TR=6,5ms, TE =3ms,inversion time(TI)=71lms, FOV=24cm, 162 rezov, hrúbka rezu 1,0 mm, veľkosť voxelu=1,0×1,0×1,0mm' , trvanie skenovania 8 minút a 3 s).

Analyses of resting-state FC data. The data processing method was generally consistent with that used in our previous study for children with developmental dyslexia (Hashimoto et al, 2020). We performed the MRI data preprocessing and analysis using Statistical Parametric Mapping (SPM12) software (Wellcome Department of Cognitive Neurology, London, UK). Resting-state FC(signal synchrony among remote brain areas)was computed using simple correlations between spontaneous activation levels in multiple brain areas, We did not discard any initial volumes because the MRI scanner automatically discards initial volumes with a non-steady state. Prior to preprocessing, we applied the ArtRepair toolbox implemented in SPMl2 to repair spike noise in slices through interpolation from the before and after scans. We used the Data Processing Assistant for Resting-State fMRI to preprocess the time series volume of each session per participant. This included realignment to the first volume, slice timing correction, Tl image coregistration to MRI data.segmentationofTI image with a diffeomorphic anatomical registration through an exponentiated lie (DARTEL) the algebraic registration process, normalization to the Montreal Neurological Institute (MND)space by DARTEL.spatial smoothing(6mm full-width half-maximum), detrending. and temporal filtering (0.01-0.1Hz). After spatial smoothing(and before detrending), we used the ArtRepair toolbox to detect and repair bad volumes through interpolation.The criteria for bad volumes were(1) a 1.5%variation in the global signal intensity,and(2)excessive scan-to-scan motion, defined as 0.5 mm frame-wise displacement (FD).In addition, we used the Friston-24 model to regress out nuisance covariates, including six head motion parameters, six head motion parameters one-time point before, and the 12 corresponding squared items. The global mean signal was not regressed because global signal regression removes true neuronal signals and can diminish the connectivity-behavior relationships (Murphy & Fox,2017). White matter and cerebrospinal fluid (CSF)signals were regressed out to reduce head motion effects using an anatomical, com-ponent-based,noise-correction method(Bchzadi et al.2007; Muschelli et al,2014) with T1 segment masks and the top 5 principal components. We used lenient exclusion criteria of mean FD>0.5 mm (Power et al., 2014) na zohľadnenie nadmerného pohybu hlavy detí. Na základe tohto kritéria sme vylúčili údaje od 6 zo 47 účastníkov ASD a 9 z 93 účastníkov TD.

Vybrali sme štyri oblasti záujmu (ROI) zo štúdie FC v pokojovom stave u zdravých dospelých (Wagner et al.2016). Ľavý predný hipokampus (súradnice MNI -28, -12, -20), ľavý zadný hipokampus (-28,-24,-12), pravý predný hipokampus (28.-12.-20) a pravý zadný hipokampus (32,-22,-12) – všetky s guľou s polomerom 6 mm – boli definované ako zárodok ROls. Predno-zadná segmentácia hipokampu bola v súlade s inou štúdiou, ktorá skúmala aktiváciu súvisiacu s pamäťou v širokom vekovom rozmedzí (6.8-80.8 rokov), pričom súradnice MNI y=-21 zodpovedali vzhľadu uncus of parahippokampálny gyrus (Langnes et al, 2019). Pearsonove korelácie medzi priemerným časovým priebehom každej oblasti záujmu a každého voxelu celého mozgu sa vypočítali na úrovni jedného subjektu a korelačné koeficienty sa transformovali pomocou Fisherovej z-transformácie.

Na skupinové porovnanie korelácií medzi ÚSPECHOM (správne učenie a získavanie) a FC sme vykonali analýzu rozptylu (ANOVA) s kovariátmi skóre ÚSPECHU.vek, pohlavie, FSIQ a FD. Vykonali sme tiež viacero regresných analýz pre každú ( ASD a TD) účastník pomocou korelačných koeficientov FC a ÚSPECHU, pričom ako kovariáty berie vek, pohlavie, FSIO a FD. Aplikovali sme štatistický prah pre rodinnú chybu (FWE) p<0.05 through="" a="" randomized(5000="" permutations)nonparametric="" permutation="" test(threshold-free="" cluster="" enhancement;="" tfce)implemented="" in="" spm="" 12.="" we="" extracted="" connectivity="" strength="" from="" the="" spm="" results="" (6="" mm="" sphere="" centered="" at="" peak="" coordinates)="" and="" calculated="" correlations="" between="" connectivity="" strength="" and="" success="" scores.="" we="" used="" spss="" statistics="" software,="" version="" 24="" (ibm,="" armonk,="" ny,="" usa)="" to="" analyze="" psychological="" data="" and="" correlations="" between="" success="" scores="" and="" fc="">

Výsledky

Charakteristika účastníka

Ako ukazuje tabuľka 1, nezistili sa žiadne významné skupinové rozdiely vo veku (dvojvýberový t test, t(121)=0.94, p=0.35), FSIQ (nerovnaký rozptyl, t (61)=1.55, p{{10}}.13) alebo FD (t(121)=0.39, p=0.7{ {33}}). Výkon učenia a rozpoznávania Účastníci s ASD mali podobné skóre ako účastníci s TD v správnom učení aj správnom rozpoznávaní, ale mali o niečo nižšie skóre ako účastníci s TD v kategórii učenia (obrázok 2). Nepozorovali sme žiadne významné skupinové rozdiely v priemernom počte správneho učenia (ASD: 41,6, TD: 40,0, t(121)=1,27, p=0,21), správneho rozpoznávania (ASD: 7,7, TD: 7,7, t(121)=-0,12, p=0,91) alebo rozpoznávanie kategórie (ASD: 3,1, TD: 2,9, t(121)=0,46, p=0.65). V oboch skupinách boli pozorované len menšie nesprávne rozpoznania (ASD: 1,2, TD: 1,4). Nezistili sme signifikantne väčšiu kategóriu učenia sa v TD ako v ASD (ASD: 8,7, TD: 10,3, t(121)=−1,70, p=0,091).

Výkon klasifikovanej pamäte (obrázok 3) odhalil menší GAIN u účastníkov s ASD ako u účastníkov s TD (ASD: 1,76 vs TD: 2,50, t(102)=2,71, p=0 .008). V ostatných meraniach neboli žiadne významné skupinové rozdiely (ÚSPECH: t(121)=1,59, p=0,12; ZABUDNUTÉ: t(121)=−0,36, p{ {19}}.72; ROZPAD: t(121)=0.21, p=0.8; a OBNOVA: t(121)=0.84, p{{29} }.42). Analyzovali sme iba korelácie medzi skóre ÚSPECHU a silou FC v pokojovom stave v dôsledku malého počtu odpovedí a nedostatku rozptylu v ostatných štyroch indexoch.

Korelácie medzi vekom a pamäťovou výkonnosťou sú uvedené v tabuľke 2. Vek koreloval pozitívne, ale slabo (r > 0.2) so správnym učením len u mladých ľudí s TD, čo ukazuje zlepšenie pamäte súvisiace s vekom, aj keď žiadne významné rozdiely v skupine boli pozorované korelácie medzi vekom a pamäťovou výkonnosťou.

Skupinové rozdiely v koreláciách medzi FC v pokojovom stave a skóre úspešného vyhľadávania

Deti s TD vykazovali väčšie korelácie medzi FC v pokojovom stave a ÚSPECHOM ako deti s ASD v sieťach ľavého hipokampu (obrázok 4). Tieto siete boli nasledovné: ľavý predný hippocampus ROI a ľavý dolný frontálny gyrus, ľavý predný hipokampus ROI a ľavý dorzolaterálny prefrontálny kortex, ľavý predný hippocampus ROI a zadný cingulárny kortex a ľavý zadný hippocampus ROI a mediálny prefrontálny kortex (Tabuľka 3). Deti s ASD nevykazovali väčšiu FC v pokojovom stave ako deti s TD v akejkoľvek sieti.

Korelácie medzi FC v pokojovom stave a skóre úspešného vyhľadávania v každej skupine

Pri TD vykazovala sila konektivity medzi pravou prednou hipokampálnou oblasťou záujmu a ľavým okcipitotemporálnym kortexom a medzi pravou prednou hipokampálnou oblasťou záujmu a pravým dorzolaterálnym prefrontálnym kortexom významné pozitívne korelácie s úspešnými výsledkami vyhľadávania (obrázok 5 a tabuľka 4). Tieto korelačné koeficienty (Pearsonovo r) boli 0,45 a 0,45, v uvedenom poradí, a boli to post hoc nesamostatné odhady, ktoré sú kruhovými odhadmi a sú pravdepodobne nafúknuté (Kriegeskorte et al., 2010).

Pri ASD vykazovala sila konektivity medzi ľavým zadným hipokampom a ľavým dolným parietálnym lalokom a medzi ľavým zadným hipokampom a zadným cingulárnym kortexom signifikantnú negatívnu koreláciu s úspešnými výsledkami vyhľadávania (obrázok 6 a tabuľka 4). Tieto korelačné koeficienty (Pearsonovo r) boli −0.59 a −0.64, v tomto poradí, a boli to post hoc nezávislé odhady, ako je uvedené vyššie. Neboli zistené žiadne ďalšie významné korelácie.

Diskusia

Mladí ľudia s ASD vykazovali porovnateľné učenie a rozpoznávanie obrázkov a mien s mládežou s TD, čo naznačuje neporušenú vizuálno-sluchovú väzbu. Bez ohľadu na ich porovnateľný výkon v oblasti učenia a rozpoznávania, mladí ľudia s ASD vykazovali výrazne menšie zisky z vyhľadávania ako ich rovesníci s TD. Menej pamäťových ziskov poukazuje na neflexibilnú pamäť v ASD. Atypické učenie v detstve by teda mohlo byť faktorom spojeným s atypickým poznaním a správaním pri ASD.

Relačná pamäť môže zahŕňať pozitívne korelácie medzi úspešnou pamäťou a nervovou konektivitou medzi jednotlivcami s TD. FC v pokojovom stave medzi predným hipokampom a vyššími vizuálnymi oblasťami po vzťahovom učení súvisel s lepšou výkonnosťou pri vyhľadávaní (Murty et al., 2017). Podobne sa uvádza, že predný hipokampálny pokojový stav FC môže lepšie predpovedať asociatívnu pamäť (Persson et al., 2018). U zdravých mladých dospelých sa na stabilnom úspešnom získavaní podieľa pravý predný hipokampus a pravý dorzolaterálny prefrontálny kortex (Hashimoto et al., 2011). V súvislosti s tým môže byť predná hipokampálna sieť spojená s dozrievaním pamäte (Demaster & Ghetti, 2013).

V našej štúdii úspešná pamäťová výkonnosť pozitívne korelovala s pravou prednou hipokampálnou sieťou v TD, zatiaľ čo bola negatívne korelovaná s ľavou prednou hipokampálnou sieťou pri ASD. Nezistili sme žiadne pozitívne korelácie s hipokampálnymi sieťami v ASD. Naše zistenie, že FC bola nižšia v ľavých hipokampálnych sieťach mládeže s ASD ako v sieťach mládeže s TD, bolo v súlade s predchádzajúcou správou identifikujúcou globálne slabú FC u mládeže s ASD (Yerys et al., 2017). U zdravých dospelých sa pravý hipokampus spája s distribuovanou sieťou, zatiaľ čo ľavý hipokampus je spojený s prednými končatinami (Robinson et al., 2016). Bola hlásená pravo-ľavá asymetria vo vývoji objemu hipokampu, a to pri TD aj ASD (Reinhardt et al., 2020). Funkčná lateralizácia hipokampu by sa mohla podieľať na rozvoji pamäti u detí s TD a atypický vývoj v lateralizácii hipokampu môže byť spojený s problémami jednotlivcov s ASD so sociálnou interakciou, komunikáciou a nepružným správaním.

Navyše znížená konektivita evidentná v ľavých hipokampálnych sieťach jedincov s ASD naznačuje použitie lokálnych pamäťových systémov, ktoré môžu byť spojené s nerelačnou pamäťou. Nezávislé použitie ľavého predného hipokampu a parietálnych oblastí by tiež mohlo vysvetliť úspešné výsledky pamäte našich účastníkov ASD. Odpojenie siete pre komplexné a súvisiace vyhľadávanie informácií, vrátane vlastnej pamäte (Sheldon et al., 2016), môže zlepšiť jednoduchú asociatívnu pamäť (názov obrázka) u mládeže s ASD. Vzhľadom na ich nižšie prírastky pamäte v teste rozpoznávania mohli mladí ľudia s ASD v tejto štúdii použiť skôr učenie založené na položkách alebo jednoduchú väzbu ako pamäťové stratégie, ako je vzťahové učenie (Wojcik et al., 2018). Nižšie zlepšenie učenia a rozpoznávania súvisiace s vekom u jedincov s ASD môže poukazovať na ich spoliehanie sa na základné, jednoduché a skoro vyvinuté pamäťové procesy.

Pozorovali sme výrazne menej prírastkov pamäte v skupine ASD ako v skupine TD, pretože ich výkony pri učení a získavaní boli porovnateľné. Aj keď úroveň šancí učenia a uznania v oboch kategóriách bola vysoká, rozdiel medzi skupinami bol zistený iba z hľadiska zisku. Nízke vzťahové učenie a neflexibilné vyhľadávanie v detstve môže zvýšiť obmedzené a opakujúce sa správanie u pacientov s ASD (Gaigg a kol., 2015; Lopez a kol., 2005; Wojcik a kol., 2018). S pamäťovými charakteristikami pacientov môže byť spojená nižšia schopnosť návyku a generalizácie. Medzitým môže silná pamäť položiek kompenzovať slabú vzťahovú pamäť u detí s ASD, čo môže pomôcť pri rozvoji nezabudnuteľného výkonu, ktorý je porovnateľný s výkonom detí s TD.

Obmedzenia

Naším prvým obmedzením je, že sme nepoužili prísnejšie vylučovacie kritériá (FD > 0,2 mm) na pohyb hlavy, pretože by to ďalej zmenšilo veľkosť vzorky (Satterthwaite et al., 2012). Naše kritériá sú však v súlade s predchádzajúcimi štúdiami ASD (Falahpour a kol., 2016; Gao a kol., 2019). Ďalším obmedzením je, že pohlavné rozdiely vo vývoji ASD aj hipokampálnej siete môžu v tejto štúdii predstavovať mätúci faktor (Lai a kol., 2017; Riley a kol., 2018). Vysoká úroveň pravdepodobnosti učenia sa kategórií a rozpoznávania kategórií by mohla zhoršiť spoľahlivosť GAIN a DECAY, hoci úroveň oveľa vyššia ako úroveň náhody v správnych testoch okamžitého aj oneskoreného rozpoznávania naznačuje menej náhodných odpovedí. Nakoniec, okrem skóre SUCCESS, nižšie skóre DECAY a GAIN (predstavujúce menej zmien pamäte) môžu naznačovať rigidnú pamäť; avšak malý počet odpovedí v tejto štúdii obmedzoval hodnotenie týchto nervových korelátov.

Záver

Učenie a rozpoznávanie párov obrázok-meno bolo u detí s ASD neporušené, ale títo jedinci vykazovali menej zmien pamäte ako ich rovesníci s TD. Lokálne pamäťové systémy, ktoré vo veľkej miere nezávisia od hipokampálnych sietí, sa môžu podieľať na rigidnej pamäti v ASD a kontextovo nezávislé a menej relačné spracovanie pamäte môže byť spojené s menším nárastom pamäte u týchto jedincov. Tieto atypické pamäťové charakteristiky u jedincov s ASD môžu v niektorých situáciách preháňať ich neflexibilné správanie, alebo naopak, ich atypické správanie môže viesť k strnulým a menej prepojeným spomienkam. Vo svetle toho môžu naše zistenia zlepšiť naše chápanie vývoja pamäte u jedincov s ASD. Výsledné vzdelávacie stratégie a mechanizmy môžu byť zaujímavé pre pedagógov, rodičov a jednotlivcov s PAS, ktorí potom môžu tieto poznatky využiť na zlepšenie efektívnosti špeciálneho vzdelávania.