大多數人不會將自閉症與視覺問題聯絡起來。非典型的視覺如何與自閉症的核心特徵（如社交和語言障礙以及重複性行為）相關，這一點並不明顯。
然而，研究自閉症如何影響視覺對於在神經層面理解這種疾病具有巨大的前景。在過去的 50 年裡，我們對大腦的視覺區域的瞭解比其他任何區域都多，並且我們對典型大腦中神經活動如何導致視覺感知有紮實的理解。
自閉症中神經元處理的差異很可能是廣泛存在的，並且可能在不同的大腦區域中是相似的。因此，找出視覺區域中的這些差異可能會揭示有關社交功能和語言相關的大腦區域處理的重要細節，而這些區域的瞭解還不夠充分。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
研究自閉症中的視覺也有助於將對人的研究與動物模型的研究聯絡起來。使用動物可以讓神經科學家在許多不同的層面上研究神經處理——從特定基因和單個神經元到控制運動或聽力等功能的小型神經網路和大腦區域。
但是，動物不會表現出人類在語言和社交功能方面的複雜性和多樣性。
相比之下，人類和動物之間的視覺大腦處理是相似的。我們可以利用我們對動物神經元如何處理視覺資訊的豐富知識來彌合動物和人類之間的差距。我們還可以利用它來測試關於自閉症如何改變大腦中神經功能的假設。
出於這些原因，我們將視覺系統視為自閉症研究的重要途徑。使用這種方法，我們已經開始評估一種關於與自閉症相關的大腦變化的特定理論，該理論可能對科學家和臨床醫生具有強大的意義。
應用剎車:
我們的方法是利用我們對小型視覺神經元網路的瞭解來測試關於自閉症患者的理論。
我們和其他人提出，一種叫做“歸一化”的過程1在這些人中異常薄弱2。
術語“歸一化”指的是相鄰神經元的活動不是獨立的這一事實：一個神經元的行為會影響其鄰居的行為。當神經元活躍時，它們會透過向這些細胞傳送抑制訊號來降低相鄰神經元的活動。
例如，使視覺刺激變大會導致更多神經元對該刺激做出反應。然而，相鄰神經元之間的歸一化會導致細胞相互抑制活動。這導致了對較大刺激的神經元反應較低的反直覺觀察。
歸一化由小型神經元網路執行。雖然我們正在透過研究視覺來測試自閉症中歸一化較弱的假設，但歸一化發生在許多大腦區域。因此，這項工作可以推廣到其他感覺領域，以及運動和認知領域1。
人們認為歸一化透過抑制對視覺場景中不太重要的部分做出反應來有益於視覺。例如，沒有必要對大的均勻背景區域（如天空）有強烈而詳細的神經表徵。感知一隻小鳥飛過天空可能更重要。
歸一化可能有助於保持興奮性和抑制性神經活動的適當平衡，校準整體活動，使其在這些小型網路中的特定範圍內。
在自閉症中，弱歸一化可能導致網路或單個神經元內產生過大的神經反應，這可能會擾亂大腦中資訊的傳遞。然而，這種干擾對視覺和其他功能的影響尚未完全瞭解。
為了檢查自閉症患者的歸一化是否異常薄弱，我們正在研究他們對視覺運動的感知。在 2013 年，研究人員表明，在某些情況下，自閉症患者非常善於感知運動，而這種反直覺的結果實際上與視覺系統中較弱的歸一化一致3。
一閃而過
由於歸一化較弱，自閉症患者在運動選擇性視覺區域的神經反應會更大，這可能會改善運動感知。從這個假設開始，我們可以預測弱歸一化可能會如何影響神經活動或視覺行為，然後尋找自閉症患者的差異。
我們正在多個層面上研究人類的神經資料與感知之間的關係：視覺行為、神經反應和神經化學物質。在我們的研究中，移動影像會在計算機顯示器上短暫閃爍，之後，參與者判斷它是向左移動還是向右移動。如果他們回答正確，則下一張圖片會以更短的時間出現。這個過程會重複進行，直到我們找到參與者準確感知運動方向所需的最短時間。
我們發現，自閉症患者能夠在典型人群所需時間的一半左右的時間內看到這種運動——這是一個令人驚訝的巨大優勢。這種增強的視覺運動能力似乎與視覺皮層中更高的活動有關（透過功能性磁共振成像評估），並且與這些區域中特定神經遞質的濃度有關。
這些初步結果表明，大多數患有自閉症的年輕人表現出比他們的典型同齡人更弱的歸一化。有趣的是，一小部分患有自閉症的人似乎沒有表現出這種差異。這一觀察結果提出了一個令人興奮的可能性，即根據特定神經迴路的運作情況來識別不同的自閉症亞組。這項工作正在進行中，到目前為止，我們的發現將在今年的神經科學學會年度會議上公佈。
視覺測試
瞭解自閉症和歸一化之間的關係可能有助於我們揭示某些基因和神經化學物質在自閉症和典型發育大腦中的作用。它還可以提高自閉症診斷的速度和準確性，並預測治療效果。
例如，醫生可以給人們進行旨在檢測弱歸一化的視覺測試。對於某些有聽力困難的兒童來說，這種方法可能比直接評估語言和社交缺陷更容易。
弱歸一化也可能伴隨著特定的特徵，例如感官敏感性。如果是這樣，瞭解這種聯絡可能有助於臨床醫生和家庭制定新的策略來應對這些挑戰。歸一化強度甚至可以預測一個人對某些藥物或行為療法的反應如何。
然而，首先，我們需要更好地瞭解神經層面的歸一化與自閉症相關行為特徵之間的關係。對人類和動物進行的大型科學研究可能有助於我們瞭解特定基因和神經化學物質在此過程中的作用，以及此過程是否在各種形式的自閉症中有所不同。
本文經 spectrumnews.org 許可轉載。這篇文章於2016 年 10 月 25 日首次釋出。