研究发现，自闭症儿童存在大脑过度发育，然而，这种现象何时出现，以及自闭症与行为症状出现之间的关系尚不清楚。以往研究大多集中在年龄较大的儿童和成人，缺乏对婴儿期大脑发育的研究。
研究背景
一项2019年发表在Nature上的研究探究了婴儿期大脑异常增长与自闭症行为特征之间关系。研究团队对106名自闭症高风险婴儿（15名婴儿后来被诊断为自闭症，91名婴儿没有被诊断为自闭症）和42名自闭症低风险婴儿进行跟踪研究，在婴儿6个月、12个月和24个月大时进行认知行为评估和磁共振成像（MRI）扫描，并在婴儿24个月时采用ADOS对他们进行自闭症诊断。此外，研究者采用深度学习算法，检验婴儿6个月和12个月大时的MRI数据是否能够准确区分哪些婴儿在24个月时被诊断为自闭症。具体来说，该研究试图回答以下三个问题：
自闭症高风险婴儿的大脑发育轨迹是否与低风险婴儿有所不同？
这些早期的大脑结构变化是否与随后出现的自闭症行为症状相关？是否可以通过分析婴儿期的大脑MRI数据来预测哪些自闭症高风险婴儿最终会发展成自闭症？
研究结果
如图1所示，后来被诊断为自闭症的高风险婴儿在6–12个月时皮层表面积（surface area）发生过度扩张，这些儿童在12–24个月期间总脑容量(total brain volume, TBV)过度扩张，但皮层厚度（cortical thickness）与低风险婴儿没有差异。图1. 儿童从6个月到24个月总脑容量（TBV）、皮层表面积（surface area）和皮层厚度（cortical thickness）的纵向轨迹。早期大脑皮层表面积过度扩张存在区域性，主要在左右枕中回、右楔叶、右舌回等脑区（图2）。图2. 被诊断为自闭症的婴儿6-12个月皮层表面积出现显著扩张的脑区。
高风险婴儿12–24月期间总脑容量的变化率与他们在24个月时的自闭症严重程度显著相关，进一步分析发现，总脑容量的变化率与社交障碍显著相关，但是与限制性重复刻板行为的相关不显著。而且，高风险婴儿12–24月期间总脑容量的变化率与社交行为也显著相关。
应用深度学习算法，婴儿6个月和12个月大时的MRI数据可预测婴儿24个月大时的自闭症诊断（94%的准确率、81%的阳性预测值和88%的敏感性）。
结 论
自闭症的社交缺陷出现在第一年后期和第二年，与总脑容量过度增长相关。婴儿6个月和12个月大时的MRI数据对他们最终发展成自闭症的预测准确率高达94%，这表明，结合早期大脑皮层信息和深度学习算法可以精准预测儿童24月大时是否患有自闭症。
该研究结果表明，对高风险自闭症婴儿进行前瞻性脑成像研究可能识别出在自闭症诊断之前发生的早期总脑容量变化。
启 发
婴儿早期皮层表面积的过度扩张可能在自闭症的发展中起着重要作用，6–12个月的皮层表面积扩张速率在被诊断为自闭症的儿童中显著增加，并且与随后的大脑过度发育相关，而大脑过度发育又与社交缺陷的出现相关。这反映了，皮层表面积的过度扩张可能是导致大脑过度发育和出现自闭症缺陷症状这一级联过程中的一个早期事件。
在24个月被诊断为自闭症的婴儿中，第一年皮层表面积的过度增长主要在与感觉信息加工相关的大脑皮层区域（例如，左中枕叶皮层），这提示，早期感知觉发展异常可能与后来发展为自闭症有关，这也解释了，为什么很多自闭症儿童存在不同程度的感知觉异常。
研究中观察到的早期大脑变化发生在自闭症行为开始出现的时候，这为自闭症的早期诊断和干预提供了科学依据。
参考文献：
Hazlett, H. C., Gu, H., Munsell, B. C., Kim, S. H., Styner, M., Wolff, J. J., Elison, J. T., Swanson, M. R., Zhu, H., Botteron, K. N., Collins, D. L., Constantino, J. N., Dager, S. R., Estes, A. M., Evans, A. C., Fonov, V. S., Gerig, G., Kostopoulos, P., McKinstry, R. C., Pandey, J., Paterson, S., Pruett, J. R., Schultz, R. T., Shaw, D. W., Zwaigenbaum, L., Piven, J., & IBIS Network. (2017). Early brain development in infants at high risk for autism spectrum disorder. Nature, 542(7641), 348–351.
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