Hersenenveranderingen op 6-jarige leeftijd gekoppeld aan autisme

In de jaren 1990 begonnen onderzoekers voor het eerst op te merken dat kinderen met autisme grotere hersenen hadden dan mensen 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 mix van de woorden "biologisch" en "marker" en verwijst naar objectieve indicaties of tekens die op een nauwkeurige en reproduceerbare manier kunnen worden gemeten.) De timing van de hersenvergroting en de relatie tussen dit fenomeen en gedragsveranderingen echter typisch voor autismespectrumstoornis (ASS) bleef onbekend.

Nieuw onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Natuur laat zien dat veranderingen in de hersenen die leiden tot hersenovergroei al op 6-jarige leeftijd beginnen bij kinderen die later met autisme worden gediagnosticeerd. 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.

Autismespectrumstoornis onderzocht

Autismespectrumstoornis verwijst naar een breed scala van klinische symptomen, vaardigheden en niveaus van invaliditeit. Hier zijn enkele algemene kenmerken die wijzen op autisme:

• Moeilijkheden om met anderen te communiceren
• Problemen met de omgang met anderen
• Beperkte interesses of activiteiten
• Herhaald gedrag
• Gestereotypeerde interesses
• Preoccupatie met objecten of delen van objecten
• Gebrek aan spontaniteit
• Stoornissen in oog-in-oog blik, gezichtsuitdrukking en lichaamshouding
• Ongewone gevoeligheid voor de levenloze omgeving
• Moeilijkheden met sociaal functioneren, werk en privé-leven

Deze symptomen beginnen zich meestal te manifesteren rond de leeftijd van 2 jaar - 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 ondervinden slechts lichte stoornissen, zoals die met het Asperger-syndroom die vaak worden omschreven als 'hoogfunctionerend'. Andere mensen met autisme ondervinden ernstige handicaps. 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 Amerikaanse centra voor ziektebestrijding en -preventie (CDC) schatten dat één op 68 kinderen is geïdentificeerd met ASS, en deze aandoeningen treffen mensen van alle rassen, etnische achtergronden en sociaaleconomische achtergronden. ASD is ongeveer 4,5 keer meer waarschijnlijk bij jongens dan bij meisjes. Bij die kinderen met een hoog risico of die 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 in ASS

In de Natuur onderzoek waarnaar hierboven wordt verwezen, onderzoekers gebruikten MRI om de hersenen van 106 hoog-risico baby's te scannen op veranderingen in de hersenen. Deze hoog-risico kinderen hadden ook oudere broers en zussen met ASS. De baby's werden gescand op 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 een hyper-expansie was van de corticale oppervlakken van het occipitale en, in mindere mate, de 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 hyper-expansie op een normale, zij het meer ingetogen, toename van het corticale oppervlak dat wordt gezien bij baby's 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 dieplerend algoritme dat hoofdzakelijk oppervlakte-informatie uit MRI van de hersenen op 6 en 12 maanden oud gebruikt, de 24 maanden durende diagnose van autisme voorspelde bij kinderen met een hoog familiaal risico op autisme."

Met behulp van het deep-learning algoritme suggereren de onderzoekers dat ze autisme kunnen voorspellen bij acht van de tien baby's met een hoog risico op deze aandoening.

Implicaties

Zonder twijfel zijn de resultaten van deze hersenscanstudie opwindend en mogelijk veranderend. 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 grotere neurale plasticiteit ten opzichte van latere leeftijden en is een tijd waarin de sociale tekortkomingen die met autisme samenhangen nog niet goed zijn vastgesteld. Interventie op deze leeftijd kan doeltreffender blijken te 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 het brein van de baby veel meer veranderbaar en aanpasbaar is. 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 het onbekend 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 in de leeftijd van 2 tot 4 jaar 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.

Bovendien moeten, voordat deze bevindingen klinisch kunnen worden toegepast, 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.