In de jaren 1990 merkten onderzoekers voor het eerst dat kinderen met autisme grotere hersenen hadden dan kinderen zonder de aandoening. Specifiek hebben retrospectieve studies na 2-jarige kinderen op 4-jarige leeftijd een grotere hoofdomtrek en hersenvolume laten zien.
Op basis van deze waarnemingen werd verondersteld dat hersengroei op de een of andere manier kan worden gebruikt als een biomarker voor vroege identificatie van autisme bij zuigelingen.
(Een biomerker is een combinatie van de woorden "biologisch" en "marker" en verwijst naar objectieve indicaties of tekenen die op een accurate en reproduceerbare manier kunnen worden gemeten.) Echter, de timing van hersenvergroting en de relatie tussen dit fenomeen en gedrag veranderingen die kenmerkend zijn voor autismespectrumstoornis (ASS) bleven onbekend.
Nieuw onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Nature laat zien dat hersenveranderingen die leiden tot hersenovergroei al op 6-jarige leeftijd beginnen bij kinderen die later de diagnose autisme hebben. Dit onderzoek suggereert dat vroege diagnostische beeldvorming (d.w.z. magnetische resonantie beeldvorming of MRI) bij kinderen met een hoog risico op het ontwikkelen van autisme kan helpen bij het voorspellen van een toekomstige diagnose van deze aandoening.
Autisme onderzocht spectrumstoornis
Autismespectrumstoornis verwijst naar een breed scala van klinische symptomen, vaardigheden en niveaus van handicaps. Hier zijn enkele algemene kenmerken die wijzen op autisme:
- Moeilijkheden om met anderen te communiceren
- Moeilijkheden om met anderen samen te werken
- Beperkte interesses of activiteiten
- Herhaald gedrag
- Genoteerde interesses
- Preoccupatie met objecten of delen van objecten
- Gebrek aan spontaniteit
- Beschadigingen in oog-in-oog blik, gelaatsuitdrukking en lichaamshouding
- Ongewone gevoeligheid voor de levenloze omgeving
- Moeilijkheden met sociaal functioneren, werk en privéleven
Deze symptomen beginnen zich meestal rond de leeftijd van 2 jaar te manifesteren – voor deze tijd wordt autisme niet definitief gediagnosticeerd. Met andere woorden, kinderen die uiteindelijk gediagnosticeerd worden met ASS tussen 2 en 3 jaar oud blijken meestal niet vóór het eerste levensjaar ASS te hebben.
Sommige mensen met autisme ervaren slechts lichte stoornissen, zoals mensen met het Asperger-syndroom die vaak worden omschreven als ‘hoogfunctionerend’. Andere mensen met autisme ervaren ernstige beperkingen. Twintig procent of meer van de kinderen met autisme gaan zelfstandig en onafhankelijk leven. Positieve prognostische signalen omvatten het vermogen om te communiceren met behulp van spraak op leeftijd van vijf of zes en normale non-verbale vaardigheden.
Hoewel er noch een remedie, noch een medicijn specifiek voor autisme bestaat, kunnen bepaalde behandelingen het functioneren helpen verbeteren en de symptomen verlichten. De behandeling vereist input van verschillende soorten gezondheidswerkers en richt zich op sociale, taal- en adaptieve (zelfhulp) vaardigheden.
De U.S Centers for Disease Control and Prevention (CDC) schatten dat één op 68 kinderen is geïdentificeerd met ASS en deze aandoeningen zijn van invloed op mensen van alle rassen, etnische achtergronden en sociaaleconomische achtergronden. ASD is ongeveer 4,5 keer meer waarschijnlijk bij jongens dan bij meisjes.
Bij baby’s met een hoog risico of kinderen met een oudere broer of zus met ASS, lopen de kansen om de aandoening te ontwikkelen op tot een op de vijf.
Hoewel bepaalde zeldzame mutaties zijn gekoppeld aan de ontwikkeling van autisme, kunnen de meeste gevallen niet worden teruggevoerd om genetische risicofactoren of specifieke mutaties te identificeren. Daarom is er de afgelopen tijd grote belangstelling geweest voor de ontwikkeling van niet-genetische diagnostische hulpmiddelen om licht te werpen op ASS.
Potentiële rol van vroege hersenscans bij ASS.
In deNature studie waarnaar hierboven wordt verwezen, gebruikten onderzoekers MRI om de hersenen van 106 hoogrisicopatiënten te scannen op hersenveranderingen. Deze hoog-risico kinderen hadden ook oudere broers en zussen met ASS.
De baby’s werden gescand om zes, 12 en 24 maanden. Bovendien scanden de onderzoekers de hersenen van 42 baby’s met een laag risico op ASS.
Vijftien van de hoog-risico baby’s werden later gediagnosticeerd met ASS op 2-jarige leeftijd. Bij deze baby’s begonnen hersenveranderingen tussen 6 en 12 maanden oud te vertonen. Bovendien werden deze veranderingen gevolgd door hersenovergroei tussen 12 en 24 maanden. Meer specifiek toonden de onderzoekers aan dat er tussen 6 en 12 maanden oud sprake was van een hyper-expansie van corticale oppervlakken van het occipitale en, in mindere mate, temporale en frontale kwabben van de hersenen. De groei van het corticale oppervlak is een maat voor de grootte van de vouwen aan de buitenkant van de hersenen. En de occipitale kwab is betrokken bij de verwerking van sensorische informatie.
Deze veranderingen in het oppervlak van de cortex waren gekoppeld aan latere hersenovergroei en uiteindelijk sociale tekorten bij kinderen met ASS op tweejarige leeftijd. Bovendien lijkt dit patroon van hyperuitbreiding op een normale, zij het ingetogen, toename van het corticale oppervlak dat wordt gezien bij zuigelingen zonder autisme.
Volgens de onderzoekers:
"Voorspellingsmodellen die zijn ontwikkeld op basis van gedragsgebaseerde algoritmen tijdens de kinderjaren hebben niet voldoende voorspellende kracht opgeleverd om klinisch bruikbaar te zijn. We ontdekten dat een diepgaand algoritme dat voornamelijk oppervlakte-informatie uit MRI van de hersenen op 6 en 12 maanden oud gebruikt, de diagnose van 24 maanden van autisme bij kinderen met een hoog familiaal risico voor autisme voorspelde. "
Gebruikmakend van het deep-learning algoritme, hebben de onderzoekers suggereren dat ze autisme kunnen voorspellen bij acht van de tien baby’s met een hoog risico op deze aandoening.
Gevolgen
De resultaten van deze hersenscanstudie zijn zonder twijfel spannend en mogelijk veranderend van het spel. Nogmaals, volgens de onderzoekers:
"Deze bevinding kan implicaties hebben voor vroege detectie en interventie, aangezien deze periode vóór consolidatie van de bepalende kenmerken van ASS en de typische leeftijd voor diagnose ligt. Het laatste deel van het eerste en vroege tweede levensjaar wordt gekenmerkt door een grotere neurale plasticiteit ten opzichte van latere leeftijden en is een tijd waarin de sociale tekortkomingen die geassocieerd zijn met autisme nog niet goed zijn vastgesteld. Interventie op deze leeftijd kan doeltreffender zijn dan later in de ontwikkeling. "
Met andere woorden, de onderzoekers suggereren dat hun algoritme de weg zou kunnen banen voor eerdere detectie en eerdere interventies bij kinderen met een hoog risico – interventies die effectiever zouden kunnen zijn omdat de baby’s hersenen zijn veel meer veranderlijk en aanpasbaar. Eerder ingrijpen zou wetenschappers ook kunnen helpen om interventies beter te testen en te zien of een behandeling veel eerder werkt dan voorheen mogelijk was.
Momenteel is niet bekend of vroege interventie de klinische langetermijnresultaten bij patiënten met autisme kan verbeteren. Veel experts steunen echter het idee dat dergelijke vroege interventies behandeling bieden ondanks een gebrek aan onderzoek in het veld.
Met name de resultaten van de Parent Autism Communication Trial (PACT) – de grootste en langste studie van autisme-interventies tot nu toe – ondersteunen dat het aanleren van ouders van kinderen met autisme hoe ze beter met hun kinderen kunnen omgaan, voordelen biedt die zich nog jaren kunnen voortzetten.
Deze trainingsinterventies waren echter gericht op ouders van kinderen met kernautisme tussen 2 en 4 jaar oud en niet de kinderen zelf. Bovendien namen de effecten van deze interventies in de loop van de tijd af en waren ze substantieel twijfelachtig. In plaats van de angst te verminderen, verminderde de PACT-interventie repetitief gedrag en verbeterde communicatievaardigheden.
Opgemerkt moet worden dat de hersenscanstudie zuigelingen onderzoekt met een hoog risico op het ontwikkelen van ASS en niet de grotere populatie van kinderen met ASS die geen oudere broers of zussen hebben met de aandoening. Desalniettemin biedt dit werk een proof of concept dat later zou kunnen worden toegepast op anderen die een risico lopen op ASS. Om voor de algemene bevolking te worden toegepast, zou echter een ontwikkeling moeten worden gerealiseerd van een ‘groeigrafiek voor de hersenen’ met een brede toepasbaarheid – iets dat ogenschijnlijk ver weg is.
Voordat deze bevindingen klinisch toepasbaar zijn, moeten bovendien grote vervolgonderzoeken worden uitgevoerd om deze onderzoeksresultaten te ondersteunen. Toekomstig onderzoek moet ook onderzoeken of het potentieel van het algoritme van de huidige studie kan worden gecombineerd met andere soorten voorspellers, waaronder gedrag, elektrofysiologie, moleculaire genetica en andere beeldvormingsmodaliteiten, zoals MRI met volledige hersenen. Zoals eerder vermeld, hebben we nog niet opgehelderd genetische mutaties die verantwoordelijk zijn voor de overgrote meerderheid van gevallen van autisme. De analyse van dergelijke genetische factoren blijft echter een actief gebied van onderzoek en belangstelling voor velen.
Ten slotte kunnen verschillen in MRI-scanners en data-extractiemethoden het repliceren van deze bevindingen bemoeilijken. Met andere woorden, MRI-scanners zijn verschillend en deze verschillen kunnen het moeilijk maken om subtiele, maar significante, wijzigingen te repliceren die in het huidige onderzoek zijn waargenomen.
