Наконец-то мы лучше понимаем, как аутизм может повысить когнитивные способности

В последние десятилетия исследования аутизма были сосредоточены в основном на поведенческих, когнитивных и социальных трудностях, связанных с этим расстройством. Недавно Пратик Рауль из Университета Канберры (Австралия) и его команда изучили когнитивные преимущества, характерные для аутизма, и смогли частично понять, почему и как это расстройство может повышать когнитивную производительность.

Расстройства аутистического спектра (РАС) ученые определяют как нейроразвитие, связанное с целым рядом сложных нарушений на уровне нейронов. Эти расстройства характеризуются повторяющимся поведением и трудностями в установлении социальных связей. Они также влияют на общение, и у людей, страдающих ими, часто ограничены интересы. В то время как большинство исследователей рассматривают аутизм как нарушение нейроразвития, другие видят и изучают это расстройство развития в более позитивном свете.

В 2013 году ученые Стэнфордского университета (США) провели функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) 110 детей, в том числе страдающих аутизмом, чтобы понаблюдать за их спонтанной активностью мозга. В ходе этого исследования им удалось установить, что у детей с расстройствами аутистического спектра наблюдается усиленная коммуникация между нейронами, как локальная, так и на больших расстояниях по всему мозгу. Другое исследование, проведенное учеными из Университета Сан-Диего с участием 70 подростков, 37 из которых страдали аутизмом, показало аналогичные результаты. Поместив каждого участника под фМРТ, они выявили область выраженной гиперсвязанности в небольшой области (около 14 миллиметров) мозга аутистов.

"Эти очень хорошо спланированные исследования, в которых участвовали довольно большие группы детей, ставят под сомнение результаты предыдущих исследований, в которых, наоборот, предполагалось, что мозг детей-аутистов характеризуется недостаточной связностью", - говорит Нучин Хаджихани, невролог, специализирующийся на аутизме в Гарвардском университете. Такого же мнения придерживается Пратик Рауль, исследователь в области неврологии из Университета Канберры, а также Йерун ван Бокстель, профессор Университета Канберры, и Йована Ачевска из того же университета.

Команда Рауля провела исследование, которое выявило особые преимущества аутизма, показав, например, что люди с этим расстройством способны распознать простую фигуру, встроенную в сложный рисунок. Некоторые из них также способны быстро расставлять блоки разных форм и цветов и находить объект в загроможденной визуальной среде более эффективно, чем испытуемые без аутизма. Остается вопрос: как эти люди способны на такие когнитивные достижения? Ответ, предложенный Раулем и его командой, удивителен: "нейронный шум".

В центре внимания нейронный шум

По мнению Рауля, нейронный шум — это явление, похожее на слуховой шум. Однако он состоит из случайных флуктуаций, происходящих в мозге. Существует множество источников нейронного шума, который является постоянным (хотя и случайным по форме и интенсивности). Это дополнение к различным видам деятельности мозга, порождаемым органами чувств (то, что человек слышит, видит, обоняет и осязает). Это означает, что даже если идентичный стимул предъявляется мозгу несколько раз, он не оказывает одинакового воздействия. В результате реакция на стимул постоянно колеблется: иногда мозг реагирует на него сильнее, иногда слабее.

По словам Рауля, в случае аутизма нейронный шум выше, о чем свидетельствуют записи электроэнцефалографии (ЭЭГ). У детей с аутизмом наблюдаются более значительные колебания, что означает, что активность их нейронов менее предсказуема и демонстрирует более широкий диапазон активности (больше пиков и спадов) в ответ на один и тот же стимул. Согласно предыдущим исследованиям, существует связь между этим нейронным шумом и когнитивными, поведенческими и социальными трудностями, связанными с аутизмом. Однако Дэвид Симмонс, исследователь в области психологии и восприятия, и его коллеги из Университета Глазго с этим не согласны.

Эти исследователи первыми предположили, что высокий уровень шума в нейронах может быть полезен, поскольку в оптимальных количествах он может положительно стимулировать выполнение определенных задач. Это происходит благодаря явлению, которое научное сообщество называет "стохастическим резонансом". Рауль и его коллеги основывали свое исследование на этой идее, выдвинутой Симмонсом и его командой. Для этого они изучили результаты участников в заданиях на распознавание букв. Одновременно они измеряли их аутистические черты.

В этом эксперименте Рауль и его команда подвергли участников с аутизмом и нейротипией двум упражнениям на определение букв: первое - в лаборатории, второе — онлайн. В последнем случае испытуемые должны были определить букву, когда она отображалась на статичном визуальном фоне с различной интенсивностью.

"Используя статичный фон, мы добавляли дополнительный визуальный шум к нейронному шуму, уже присутствующему в мозге наших участников. Мы предположили, что визуальный шум заставит участников с легкими аутистическими чертами работать лучше", — говорит Рауль в статье, написанной им в соавторстве для журнала The Conversation. "Самое интересное предсказание заключалось в том, что шум не поможет людям с высокой степенью аутизма, поскольку их собственный нейронный шум уже гарантирует оптимальную производительность", — добавил он.

Результаты, по словам Рауля, оказались убедительными, поскольку люди с высоким уровнем аутизма показали лучшие результаты, чем те, у кого нейронный шум был низким. Это говорит о том, что их собственный нейронный шум уже вызывал естественный эффект стохастического резонанса, что приводило к повышению производительности.

"Мозг людей с аутизмом отличается от других и имеет свои ограничения, но также и преимущества", — говорит Рауль. И хотя в исследование не были включены участники с клинически диагностированным аутизмом, в целом ученые смогли подтвердить гипотезу об улучшении производительности за счет стохастического резонанса при аутизме.