2024年10月18日，电子科技大学生命科学与技术学院段旭君教授应北京大学IDG麦戈文脑科学研究所邀请，就孤独症的社会脑环路的异常以及基于社会脑环路介导的神经调控进行了精彩报告。本期学术笔记根据其题为“孤独症脑影像精准诊疗”的学术报告整理而成。

段旭君教授在讲座中首先结合情绪图谱理论、社会动机缺乏理论和心理理论假说阐述了孤独症的社会交往缺陷。这些理论在回答孤独症的社会交往缺陷方面具有重要作用，但同时也存在局限性。而孤独症普遍认为是一种脑发育疾病，段教授进一步介绍了孤独症社会脑环路的异常。具体而言，孤独症患者的大脑存在着功能连接和结构连接异常，这些异常主要分布于杏仁核、脑岛、前额叶等“社会脑”环路的关键区域。段教授在报告中指出，孤独症儿童前额叶对杏仁核调控能力降低，降低程度可以预测孤独症的症状严重程度。此外，他们还发现，孤独症儿童在2至8岁时，梭状回面孔区与其他社会脑环路脑区的发育联系显著减弱，反映出孤独症社会脑环路存在着发育异常。这些发现揭示了孤独症患者在社交障碍背后存在的广泛脑功能连接和结构连接问题，社会脑环路的异常发育与孤独症的核心症状密切相关。

图1. 孤独症儿童（2-8岁）社会脑环路发育时序过程异常 (Guo et al., 2021)

段旭君教授指出孤独症脑影像特征具有异质性。段教授的团队对孤独症儿童的大脑灰质和白质发育异常进行了研究，特别关注孤独症大脑结构的个体差异以及其与认知功能的关系。段教授在报告中介绍了一项具有卓越数学天赋的孤独症案例研究，他们发现这名具有卓越数学能力的孤独症儿童的算术相关脑区的灰质体积普遍减少，尤其是在双侧背外侧前额叶、左侧腹外侧前额叶、左侧颞下回和双侧颞顶联合区等“社会脑”的关键区域。这一结果表明大脑发育的独特性可能带来了认知优势。段教授的研究进一步指出，孤独症儿童的脑发育具有显著的异质性。例如，通过对4至7岁孤独症儿童的白质发育进行分析，研究表明根据白质发育异常指数可以将孤独症分类为两个亚型，这两个亚型在结构上的特征是截然相反的。此外，段教授的团队还探讨了孤独症中脑-肠道菌群-行为之间的关系，发现肠道菌群的个体差异能够调节孤独症儿童大脑白质结构的异常与其社交困难之间的关系。段教授的在报告中指出了基于神经影像进行孤独症分型的重要性，要推动孤独症影像特征亚型的建立，实现孤独症影像学亚型的智能识别。

图2. 基于弥散张量成像的白质发育预测模型将孤独症儿童（4-7岁）白质发育异质性聚类(Huang et al., 2023)

段旭君教授还介绍了“社会脑环路介导的孤独症精准神经调控”技术。段教授指出，关于孤独症的治疗方面，目前仍无特效药物，行为干预是目前最有效的治疗途径。以往研究表明经过行为干预的能够引起孤独症的大脑结构和功能上的改变。段教授指出，如果直接对大脑进行干预可能会更加直接有效。在这一背景下，物理治疗展现出广阔的应用前景，尤其是无痛、无创的经颅磁刺激（TMS）技术，已在多种神经精神疾病治疗中显示了良好效果，并逐渐应用于孤独症干预中。然而，当前应用TMS对孤独症进行治疗面临操作不规范、靶点选择不清以及疗效不明确等争议。段教授的团队对3至8岁孤独症儿童进行了20次基于脑影像导航的精准TMS干预，靶点为左侧背外侧前额叶。结果显示，干预后精准靶点组的孤独症儿童在多个行为量表上的评分均显著改善，对社会性图片中脸部及眼部区域的注视显著增加，右侧杏仁核体积和活动强度均显著降低。并且，精准靶点组治疗前后双侧杏仁核与高级认知网络之间的连接强度差异与孤独症症状严重程度的改变呈显著正相关关系。这些结果表明，基于以左侧背外侧前额叶为靶点的TMS精准神经调控能显著改善孤独症儿童的社交与沟通能力，在孤独症核心社交障碍的干预中表现出强大的疗效。

图3. 基于社会脑环路介导的TMS影像导航的方法示例

段旭君教授的讲座系统介绍了孤独症社会脑环路异常以及基于社会脑环路的精准神经调控技术的最新进展。研究表明，孤独症患者的社会脑环路存在着功能连接和结构连接异常，孤独症核心症状与社会脑环路的异常发育有关。孤独症社会脑环路的异常存在着异质性，对孤独症进行神经影像分型研究具有重要意义。此外，“社会脑环路介导的孤独症精准神经调控”技术在干预孤独症核心社交障碍方面展现了显著的疗效，为孤独症治疗提供了新的方向。总之，段教授的研究成果不仅加深了对孤独症行为缺陷背后神经机制的理解，也为个性化影像识别模型的建立和精准干预提供了重要的理论支持和实践方法。

北京大学IDG麦戈文脑科学研究所