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孤独症干预的神经逻辑(节选)

来   源:杭州心驿(杭州市江干区)
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摘   要:神经发育障碍或精神障碍人群,是因为其内在神经网络不在常态范围。内在神经网络是无意识的。当你试图扰动和修改现成的“内在神经网络”时,仅基于默认思维逻辑,不可能实现。理解孤独症个体为什么有所不同,是我们有足够的能力帮助他们的前提。
关键词:孤独症干预的神经逻辑,大脑的神经网络架构,孤独症干预的痛点

前言

我们的意识(consciousness)有“两张脸”,同时俯视着两个世界:一张脸向外转向他人,视认知过程为行为;另一张脸则向内转向自我,视认知过程为体验;体验的是无法向外传递的个体独有的自我感受;意识是具身的(embodied)。现代神经科学研究表明,认知过程的绝大部分是无意识的(unconscious),因此我们无法通过内省来获得有意识的觉知(conscious awareness)。

人们尝试从文化、社会层面向下挖掘意识究竟是什么。经心理层面、神经层面、细胞层面和分子层面,最终抵达创造自织、自治和自给的生命的代码。但在阐述意识的广泛内容时,语言是苍白和不足的。尽管如此,人们也只能受限于概念来理解意识。  

  在理解意识的过程中,我们可能希望弄清楚一个由相互联系的概念组成的网络,比如自我、自由意志、心智和灵魂等等。当然,我们中的许多人对这些现象的本质都有很强烈的假设,而科学可能很难完全适应这些假设。现实世界提醒我们,意识及其相关术语绝不是简单的科学术语:意识研究者和受过广泛教育的公众都继承了一套浸润在宗教、哲学和文化历史中的术语词汇。

尽管如此,但假如我们不能用神经科学的语言来解释意识,我们终究无法对物质如何创造心智做出令人满意的解释,也无法对心智 —— 我们的欲望和意图 —— 如何影响物质给出一个直观的解释。我们所能期望的最多的就是相关性,即确定某些神经过程会产生某些体验的神秘事实,或者某些体验是由某些神经活动所介导的,尽管这些体验本身对行为的解释没有任何作用。

借助广泛的合作和大数据,神经科学家正在努力地绘制脑图,并且将分子映射至神经,再将神经映射至心理。总体而言,在上层的离散的概念,越向下越重叠。我们的大脑是为构建现在、服务于未来而存在;它表征以往的经验,并适当地预测不同的行为将会如何影响未来。这种能力要求大脑能够表征未来的目标,并且能够访问有关现在状态的内部和外部信息。为了服务于未来并达到一个目标,大脑应该具有自适应地利用和操纵神经表征的整合功能。因此,我们的大脑一直处于活跃状态,即使没有接受到任何感官刺激或没有参与到任何任务中,在空间和时间上高度结构化的复杂动态活动模式也自发地在大脑皮层和皮层下结构中涌现。

在静息期,自发性大脑动力学在缺乏特定数据的情况下最大化了“解释熵” [生成的模型在缺乏数据解释的情况下保留的灵活性],并降低模型的复杂性,来优化生成模型以应对未来的互动。它在皮层预先配置了一组核心的内在神经网络,提供了一组低维度元素集的网络时空架构。这些元素通过选择性地参与和脱离以形成特定的任务驱动神经网络。因此,内在神经网络负责全局性的架构和整合功能,扮演着吸引子的角色,控制着任务驱动神经网络的功能和表现。发生在皮层内的自发性活动,不是以前人们认为的“噪音”,而是大脑全局性的模型;由刺激或任务参与触发的神经活动则是该模型自适应的表现。

大脑通过“知觉解耦”构建了其“防火墙”,使来自外部和内部的信息刺激只能按照现成的“内在神经网络”机制生成“任务驱动神经网络”。常态人群之所以常态,是因为其内在神经网络在常态范围。神经发育障碍或精神障碍人群,是因为其内在神经网络不在常态范围。内在神经网络是无意识的。当你试图扰动和修改现成的“内在神经网络”时,仅基于默认思维逻辑,不可能实现。

理解孤独症个体为什么有所不同,是我们有足够的能力帮助他们的前提。

谨记:1)当我们用默认思维逻辑去帮助一个孤独症孩子时,可能已经错了。因为我们的默认思维逻辑来自于底层的神经逻辑,而这与孤独症个体的完全不同。

2)在你还不具备足够的神经科学知识时,合理的是给他们更多的人文关爱,而不是以你的默认思维逻辑来理解和解释孤独症,并以此实施干预。


目录

  1. 内隐的认知功能

  2. 隐喻的思维和语言

  3. 大脑的神经网络架构

  4. 大脑内在的成本收益最大化

  5. 孤独症干预的痛点

  6. 大脑的执行功能

  7. 大脑的功能连接

  8. 大脑的操作系统

  9. 心驿孤独症干预中心

10. 干预理念、技术和方法

11. 干预不能只靠愿望

12. 孤独症是一种更广泛的异质性障碍

13. 干预疗效的最大化

14. 干预是一件很长期的工作

15. 干预技术的全球现状

16. 突破大脑防火墙的干预技术

17. 疗效最大化的潜在神经机制

是什么让我们能够去发现和了解世界,并成功在社会丛林中导航?又是什么让孤独症孩子不能或者不行?这两个问题一直萦绕在我的脑海中。


1内隐的认知功能

人类对“生存”和“繁衍”的自发性响应,催生了我们想去探究和了解似乎涵盖一切认识的三个领域。我们因此生成诸如体验(范畴化、概念化)、学习、思考、适应性行为、计划、信念、意图、欲望、表达意见和发表观点、创作和创造等人类独有的心智(mind)。人类心智毫无悬念的是由智能(intelligence)和情绪(emotion)构建,其中智能负责罗列选项清单,情绪则负责从中挑选。

这三个领域的第一领域是对非社会环境的了解,由非生命体和非人类的生命体组成的客观世界;第二领域是对我们自己的感受和想法的了解;第三领域是对他人的感受和想法的了解。

人们对这三大领域认识的差异最终映射了其社会功能的差异,因为我们人类今天再也无法返回旷野。而对这三大领域认识的缺陷,根据程度,被诊断为不同的...

孤独症谱系的一极,是那些了解这三个领域的能力皆受损的孩子,另一极,是那些了解第三领域的能力受损的孩子。分布在两极内的孩子,都不一样。有的孩子对第一领域的了解超过神经典型的同龄人。

虽然数据研究和独立报告都表明,自2000年以来,轻度孤独症的诊断数量远远超过重度孤独症。但我想提醒的是,轻度或重度孤独症只是在诊断之初时的一种受损程度的笼统量化,与临床医学上通用的“轻度”和“重度”概念有所不同。孤独症诊断时的轻度和重度,与预后无关,也与个体社会功能的受损程度无关。

社会功能由社会认知和社交技能介导,同时社会认知又介导着...当然,社会功能和社会认知也离不开大脑的...你可以想尽方法来教和训练孤独症孩子模仿和掌握某些外显的社交技能,比如注视、发起、回应和轮动等非言语和言语的技能,但内隐的社会认知,比如心理理论和共情,你又准备如何教和训练呢?研究表明,体验只会激活心理理论和共情机制,但不能反过来决定或修改其结构。

我们的大脑是懒惰的,并不喜欢和擅长于深思熟虑。大脑仰仗海量的无意识计算,对外部刺激,尤其是社会性刺激做出快速的响应;基于背内侧前额叶皮层支撑的心理理论算法,揣摩着...。我们依靠心理理论在社会丛林中导航,但最终发现...

我们自认为会从错误中吸取教训;至少,我们大多数人都是这样被告知的。然而,研究表明,我们常常无法从过去的错误中吸取教训。相反,我们可能会不断重复同样的错误。原因是我们会一次又一次地引用大脑创建的模板,这是一种...这些听起来是不是很悲催,那么我们能做些什么呢?需要大量的内隐的认知控制(执行功能)来更新心理理论和改进模板。这对于我们而言都是一件困难的事,更何况对于孤独症孩子呢!


2隐喻的思维和语言

我们也并非天生理性,尽管理性一直被用来定义人类的本质,我们也愿意相信自己是理性的。我们除了有包括推理、质疑和问题解决,还包括评估、批判和思考,以及对客观世界了解的理性能力外,我们还有欲求、喜爱、亲密关系、尴尬、内疚、羞耻、成就感等内心感受。我们如此丰富的理性和感受能力,都是基于概念化的认知机制,绝大部分是隐喻的。隐喻不仅是属于语言,而且也属于思维活动。它引导人们的经验“上升”为...

人类在认识世界并进行范畴化的过程中是以中心范畴向外扩展的,隐喻也是以根隐喻为中心向外发展的。最初的经验的积累形成了根隐喻。语言中的根隐喻对人们概念系统的形成、对事物的认知方式等产生了重要的影响。

根隐喻是认知无意识的一部分,通过典型的神经过程完成。在日常生活的世界中,从我们生活的最初岁月开始,仅仅通过最普通的活动方式,我们就自动地、无意识地获得了...随着人类认知能力的发展,我们认知不再局限于对事物物理和功能特性的认识,而是要认识、思考、表达一些抽象的概念,隐喻思维的创造性和联想性使得不同认知域之间通过...更确切地说,隐喻处于人类特有的认知能力的中心部分,负责意义的产出、传送和加工,而语言的隐喻处于社交的中心部分。

若人类一旦离开隐喻,就会患上“ 失语症”。一个隐喻及其意义的生成和理解,不仅牵涉到受喻者这一认知主体,而且更为重要的是还涉及施喻者这一认知主体。隐喻及其意义的生成和解读过程无疑是一个主体间性(intersubjectivity)的认知现象,为彼此的交流、沟通和互动的顺利进行提供了一个基本保证。主体间性是以各主体的存在为前提的。若没有主体的存在,那就不可能有主体间性的出现,可恰恰是各主体的存在,才会不可避免地造成主体性(subjectivity)的存在,即主体与主体之间必然保留着独特的个体认知差异。

你可以想尽方法来教和训练孤独症孩子模仿和掌握某些功能语言和情景语言,比如提要求、拒绝,或在餐厅点菜,但隐喻的思维和语言,你又准备如何教和训练呢?


3大脑的神经网络架构

大脑神经网络拓扑由多个处理全局信息的网络架构和N个处理局部功能的网路模块组成,通过动态的时空分离和整合来调节信息流,以实现全局功能的涌现,促进灵活的认知和行为。这种动态的时空分离和整合信息流的能力,映射了大脑的全局灵活性,也可称其为大脑的弹性。

孤独症大脑表现为弹性的受损,受损程度因个体差异而不同,也称之为...在常态人群,处理全局信息的网络架构不会发生破坏,智力或者脑功能的差异反映在全局拓扑和动态的个体差异。一般情况下,那些大脑易于进入的...人类大脑的全局信息的网络架构已经通过静息状态功能MRI的应用进行了广泛的研究,该MRI检测了血氧水平依赖(BOLD)信号的自发低频波动。这种方法证明了跨空间分布区域的大脑活动的一致性,揭示了一组核心的内在神经网络,在很大程度上收敛于使用扩散张量MRI测量的大脑纤维组织结构。

基于默认思维逻辑设计的干预方法,在绝大多数情况下,对于处理全局信息的网络架构的扰动和修改,犹如隔靴搔痒。


4大脑内在的成本收益最大化

考虑到一台笔记本的功耗是65瓦,人脑17-20瓦的功耗是一笔微不足道的支出。然而那坨软趴趴的3磅肉,虽然仅占人体总重量的2%,但却消耗着人体总能耗的20%,是肌肉的10倍。相对于其他的活着成本,大脑的建造和运行成本都是昂贵的。其中大部分的能耗用于神经元之间的通信。支持“通信”的生物物理过程的能耗是支持“计算”的惊人的35倍[能耗以生物相关单位的每秒ATP分子数,或以物理单位的每秒焦耳数计算]。

人脑组织从根本上是为了提高效率而设计的——最大限度地降低信息处理的成本,同时最大限度地提高生长和适应能力。大脑解剖学的许多方面似乎已经组织起来控制连接神经元之间通信的布线成本。然而,大脑神经网络的一些自适应行为 —— 比如它的信息处理能力和对不利扰动的稳健性——与其拓扑特性有关。


大脑神经网络


上图左,大脑神经网络每个节点可以有...。上图右,大脑神经网络全局整合的效率将...。人类大脑神经网络似乎介于这两种极端情况之间(如上图中所示):在空间上相邻的节点之间存在成簇的格子状短距离连接,通常在拓扑和解剖学上聚合为模块,这些特征往往会最大限度地减少布线成本。但是大脑神经网络也包括高成本的组件,比如不同模块和不同解剖区域的连接枢纽之间的长距离捷径。

受孤独症影响的大脑表现为长距离连接不足,而短距离连接过度。


5孤独症干预的痛点

当你面对一个孤独症孩子时,会遭遇3个凸显的难点,也是孤独症干预的痛点:(1) 除了教和训练孩子困难外,孩子改变的行为只会发生在特定的学习环境下,或学会的技能在其他情景下不会使用;(2) 孩子明明知道规则,却控制不住要破坏规则,或者同一规则在不同的情景下不会执行;(3)孩子的受限的、僵化的、重复的和被动的行为和思维(反刍)模式,缺乏基于社会环境或者上下文的适应性行为和思维。

这3个难点不会发生在典型发育的孩子中。人类婴幼儿可以迅速发现环境中的规律性和趋同性,使所见所闻的世界井然有序和分门别类,从而促进其快速学会能够广泛使用的技能,并且使其行为符合规则。随着年龄的增加,发展出基于社会环境或者上下文的适应性行为和思维,而非受限的、僵化的、重复的和被动的行为和思维。这些是自发性发生的,这就是神经逻辑。对于(1) 和 (2),可能会有人会大声地告诉你,这是“泛化”不足。对于 (3),没有人会告诉你为什么,更没有解决方案。

那我们先聊聊你可能会知道的“泛化”。

按应用行为分析定义,是Baer、Wolf和Risley在1968年在《当前应用行为分析的一些维度》一文中描述的应用行为分析的七个维度之一,包括...。泛化,可以说是最重要的维度。具体而言,指的是当行为改变发生在学习环境之外时,泛化就发生了;泛化可以跨设置、跨时间和跨个体发生,并且当改变的行为在这些不同的维度上发生而无需重新学习时就存在;如果行为改变只发生在学习环境中,那么孩子未能泛化行为,干预结果将没有任何实际的意义。

但这种因果循环的解释,对于帮助孩子构建缺失的能力和消除外化的问题行为没有一丁点的价值。泛化不是应用行为分析的专有名词。它是指人类、其他动物和人工神经网络在当前学习情景中...泛化得到了联结主义的支持和部分解释。人类和动物将以前学到的...亚里士多德的追随者 —— 霍布斯、贝克莱、洛克、休谟和穆勒等英国哲学家信奉经验主义,认为人之所以成为他们自己,具有他们现在所具有的能力,在很大程度上是因为先前的学习。主张学习是最关键的,并且认为学习是通过两种思想观念的联结发生的,称为联结学习。洛克提出,两种不同的没有关联的观念或经验,仅仅因为恰好同时在个体面前发生或呈现,就可以在人的头脑中联结起来。

新行为主义代表人物斯金纳研究发现,可以利用动物和人的“趋乐避苦”的本能来提高联结学习的速度和效率,称为强化学习。然而,现代神经科学研究表明,受孤独症的影响,孤独症孩子的强化学习和泛化功能天生缺陷;根据受损的部位和程度不同,强化学习和泛化功能的缺陷程度也不同,这就是我们常说的孤独症的异质性。

指望泛化功能先天受损的孤独症孩子去泛化,有点像指望一条腿受损的人去完成马拉松比赛,虽然这个类比不太准确。大脑神经系统的冗余性、可塑性、等定性和多定性,很难用一个脏器、一条胳膊或一条腿来解释大脑的功能以及受损后修复的特殊性。其实,上述的3个凸显困难的根本原因是大脑执行功能(EFs)的困难导致的。执行功能,有时也被称为执行控制或认知控制。


6大脑的执行功能

执行功能是一组神经认知技能,支持对想法、行动和情绪的有意识、自上而下的控制;是深思熟虑的推理、有意的行动、情绪调节和复杂的社会功能所必需的;并允许自我调节学习和适应不断变化的环境。执行功能技能包括自我意识(动机的过程)、抑制、非言语工作记忆(与感觉和空间信息相关的信息在线能力)、...

值得注意的是,没有任何一项执行功能技能不需要其他执行功能技能的支持。一个孩子乍一看,似乎执行功能完备的人,可以完成一切想完成的任务,其实不然。大脑的加工永远是基于瞬态的全局神经网络,“知道”和“执行”是分开操作。这意味着“知道”,并不一定会被“执行”,无论是在神经典型个体中,还是在神经发育或精神障碍个体中,都会发生。

早期出现的执行功能困难是儿童或青年发病的广泛临床疾病的一个突出特征,包括学习障碍、注意力缺陷/多动障碍、品行障碍、孤独症谱系障碍、强迫症、抑郁症和焦虑症。因此,执行功能是跨诊断的干预目标。神经证据表明,执行功能技能中的工作记忆,表征在共享的、稳定的、低维的神经活动组件中。

神经证据又表明,执行功能既依赖于功能系统内部的专门处理,也依赖于功能系统之间的灵活通讯。功能系统嵌入在感觉运动-联合皮层分层轴中。注意和额顶控制系统会在儿童晚期和青春期驱动大规模“功能连接”的重组,促进分层信息流动和多系统协调。自上而下传播的成熟通过促进以目标为导向的注意在认知控制中发挥重要作用。

最新的一项研究表明,支持执行功能、社交、情绪调节、计划、推理和问题解决的大脑区域,自青春期早期显得特别具有可塑性和对环境特别敏感,期间最高的可塑性发生在16-18岁。

基于广泛而持续地阅读神经科学前沿文献和研究,通过孤独症之音,我们持续提出许多关于孤独症干预的理念,其中部分和当下流行的理念和方法是相悖的。其中的一个是:就孤独症干预而言,尤为重要的时期,应该是在16岁及以后。又一次被该项新研究背书。


7大脑的功能连接

无论是我们向内的或向外的情绪和认知功能,不仅需要解剖上离散的大脑区域来执行,更需要将某些离散的大脑区域连接起来的大脑神经网络来执行。当某些解剖上离散的大脑区域(节点)作为一个网络一起工作时,它们需要通过同步它们的神经活动来相互协调,或者换句话说,建立“功能连接”。功能连接分为内在神经网络(下图显示了部分)和任务驱动神经网络。由于内在神经网络(intrinsic neural networks)在安静休息(没有任何感觉或认知刺激)的人类中最容易被证明,因此相关的功能连接也被广泛称为静息状态网络(resting-state networks)。


大脑的功能连接

大脑的功能连接


神经科学研究表明,认知和行为的产生取决于全局内在神经网络,而外界刺激或动机导向的行为只不过是对内在神经网络的扰动。内在神经网络负责全局性的架构和整合功能,扮演着吸引子的角色,控制着任务驱动神经网络的功能和表现。成年人大脑的功耗约20瓦,每天消耗大量的能量来维持自发的神经元活动。其中的60-80%的能量支付给了内在神经网络的信息加工,只有0.5-1.0%的能量支付给了由刺激或任务引发的信息加工。

这种高的静息能量消耗在很大程度上是由突触末端的囊泡池造成的。在突触不活动时,每个囊泡都满载着数以千计的神经递质,并准备通过突触向伙伴神经元发射这些携带信号的有效载荷。

研究发现囊泡膜上有一种能量泄漏,一种“质子外流”

研究发现囊泡膜上有一种能量泄漏,一种“质子外流”


8大脑的操作系统

我们把内在神经网络视作大脑的操作系统,把任务驱动神经网络视作大脑的APP。内在神经网络的紊乱,会导致不同的神经发育障碍或精神障碍,孤独症、智力障碍、注意缺陷/多动障碍、学习障碍、抑郁症、焦虑症、强迫症或精神分裂症。

你所熟知的用于孤独症筛查、诊断、个训或者通用的评估量表的计分是由任务驱动神经网络决定的,但你并不知道任务驱动神经网络是由内在神经网络介导和控制的。你更不知道,当你在直接针对孤独症个体缺失的能力进行训练时,他们的大脑所招募的任务驱动神经网络往往是已经受损的,也就是因为这种受损,所以缺失了对应的能力。重复招募已经受损的神经网络,并不能修剪内在神经网络,使其向着规范化方向发展。

孤独症是以“操作系统“障碍为主、导致了“APP”障碍。恢复大脑的全局性能应该优先于局部功能的构建。大脑的APP功能可以用各色评估量表计分,但是APP是需要正确的操作系统才能正确工作的。孤独症的问题肯定是操作系统和APP都有紊乱,应该先修改和构建操作系统,同时或然后APP自然可以获得构建。

在认知层面,孤独症个体与我们的岔道始于有意识加工的最开始 —— 注意——意识之门。然而意识是一个滞后大约300-500毫秒的产物,所以我们主张修剪加工意识前300-500毫秒的神经网络要优先于认知功能的构建,因为大脑的有意识加工只占比全部 (有意识和无意识) 加工的5%。值得注意的是,大脑的功能连接的变化优先于大脑结构、认知和行为的变化。从这个角度来看,在实施了干预后,在孤独症个体的行为变化还未明朗前,大脑的功能连接可能已经发生了改变。由于大脑功能连接的变化结果的“好与糟”是后验的,所以,我们需要基于神经科学的精准干预来减少无价值和浪费时间的干预。

关于孤独症干预理念、技术和方法的争议,让孤独症家庭困惑。我们 (心驿) 只是想在最底层 —— 神经层面 —— 来讨论和分享与此相关的话题,寻找是不是有更好的理念、技术和方法。通过社会心理干预来治疗孤独症,不是做一个类似吞药丸的简单动作,而是通过一个成年人与孩子的互动来实施的;孩子和环境都是动态变化的,干预结果充满着未知和不确定性。我们(心驿)只是想减少这种未知和不确定性,并且充分利用孩子的每一分钟,使其符合孩子和家庭的长期利益。

从事研究的我们应多读文献,并且也不将自己局限在孤独症领域,才能搞清楚方向、具备正确的干预理念和研发出有效的干预方法。我们也要努力反思和检验过去的理论和应用,尤其是发现过去的理论和应用不是很有效,或者根本无效时;而不是一味的地翻炒已经被证明无用的理论和应用;更不能告诉家长,不是我的技术不行,而是你不会用。


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陈文雄
陈文雄
人物性质:机构督导 | 机构管理 | 科研专家
所属单位:广州市妇女儿童医疗中心脑病中心神经内科
人物特长:机构督导 | 机构管理 | 科研专家
区     域 :广东广州市
单位性质:公办诊疗医院
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