《Scientific Reports》：Functional connectivity in infants’ visual cortex and its links to motion processing and autism
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為探究嬰兒期自閉癥早期神經標記，研究人員針對5月齡嬰兒，利用腦電圖（EEG）技術，分析了其在觀看社交與非社交場景視頻時的視覺皮層功能連接（theta, alpha, gamma rhythms）。研究發現，社交場景下的gamma連接既與后續自閉癥狀相關，也與先前報道的全局運動視覺皮層偏側性模式相關聯，提示二者存在共通的整合機制。此外，非社交場景下更高的theta連接強度可預測未來的自閉癥狀。該研究揭示了視覺皮層功能連接異常作為自閉癥早期潛在生物標志的價值，并強調了運動處理與社會感知之間的可能聯系。
在生命早期探明自閉癥譜系障礙（Autism Spectrum Disorder, ASD）的神經發育軌跡，是科學界面臨的重大挑戰。自閉癥通常在幼兒期才能被臨床診斷，如果能找到更早、更客觀的生物學標記，將有望為早期干預打開一扇新窗。以往的研究提示，視覺信息處理，特別是對全局運動（global motion）的感知，在自閉癥個體中可能存在異常。更有趣的是，這種對物理運動信號的加工差異，或許與核心的社會性癥狀（如面孔識別、社交互動）存在深層的神經關聯。那么，這種關聯的神經基礎是什么？能否在癥狀顯現之前的嬰兒期就捕捉到相關的神經活動特征？這正是當前研究試圖回答的核心問題。
此前，同一研究團隊已經發現，在5月齡嬰兒中，那些在學步期表現出較高自閉癥狀的個體，在進行全局運動感知時，其視覺皮層表現出非典型的偏側性模式。這暗示著，與運動處理相關的腦區活動異常，可能是一個非常早期的信號。然而，這種偏側性模式背后，是否反映了更基礎的神經網絡連接狀態的改變？為了深入探索這一問題，研究人員基于同一批嬰兒在同一次實驗記錄中進行的另一項任務的數據，將目光投向了大腦不同區域之間的“對話”機制——功能連接（functional connectivity）。他們假設，視覺皮層內部不同區域之間神經振蕩的同步性（即功能連接強度）的異常，可能是連接早期運動處理異常與后續社交發展問題的關鍵橋梁。
這項研究發表在《Scientific Reports》上。為了檢驗視覺皮層功能連接是否與自閉癥風險相關，并探究其與運動處理、社交感知的關系，研究團隊招募了59名5月齡嬰兒（其中包括39名具有較高家族自閉癥風險的嬰兒）。研究人員讓這些嬰兒觀看包含社交場景（如人臉互動）和非社交場景（如移動的幾何圖形）的視頻，同時使用腦電圖（EEG）記錄他們的大腦活動。通過分析大腦后部視覺皮層在不同頻段（特別是theta頻段、alpha頻段和gamma頻段）的神經振蕩信號，并計算大腦中線區域與遠外側區域之間的功能連接強度，研究者們試圖尋找這些連接模式與嬰兒后續在學步期表現出的自閉癥狀之間的關聯，同時，也檢驗這些連接模式是否與之前研究中發現的全局運動感知的視覺皮層偏側性相關。
本研究主要采用了以下關鍵技術方法：1. 被試隊列：研究納入了59名5月齡嬰兒，其中包括39名具有升高自閉癥家族風險（elevated familial likelihood）的嬰兒，構成高風險隊列。2. 實驗刺激與范式：向嬰兒呈現社交場景（social scenes）和非社交場景（non-social scenes）的視頻作為視覺刺激。3. 神經生理數據采集：使用腦電圖（EEG）技術在嬰兒自然觀看視頻過程中同步記錄其大腦電活動。4. 神經振蕩與功能連接分析：對采集的EEG信號進行處理，重點提取并分析視覺皮層區域的theta、alpha和gamma頻段的神經振蕩（oscillations）活動，并計算視覺皮層中線（midline）區域與外側（lateral）區域之間的功能連接強度。
Gamma連接關聯社會感知與運動處理
當嬰兒觀看社交場景時，視覺皮層中線與遠外側區域之間的gamma頻段功能連接強度，不僅與他們在學步期表現出的自閉癥狀數量顯著相關，還與研究者先前研究中報告的、在全局運動感知任務中觀察到的視覺皮層偏側性（laterality）模式存在關聯。這一發現意味著，在社交信息處理過程中，視覺皮層特定網絡的高頻同步活動，可能是一個共通的神經整合機制，同時支撐著對物理運動（全局運動）和對社會性線索的加工。這為“運動處理與社會感知共享底層神經基礎”的假說提供了直接的神經證據。
Theta連接作為獨立的自閉癥狀預測因子
在觀看非社交場景時，嬰兒視覺皮層內更高的中線到外側區域的theta頻段功能連接強度，被發現能夠強力預測其在后續隨訪中表現出更多的自閉癥狀。值得注意的是，這種theta連接模式與嬰兒同期進行的運動感知任務中的大腦反應（即視覺皮層偏側性）沒有相關性。這表明，在非社交情境下視覺皮層低頻神經同步的增強，可能是獨立于早期運動處理異常的另一條神經通路，專門預示著未來社會性發展方面的困難，具有成為特定早期生物標志的潛力。
Alpha頻段連接的有限發現
與分析的其他頻段相比，alpha頻段的功能連接在本研究中未發現與后續自閉癥狀或運動感知偏側性存在顯著關聯。這提示，在嬰兒期視覺皮層功能連接異常中，theta和gamma頻段可能扮演著更為關鍵和特異的角色。
綜上所述，這項研究揭示了嬰兒視覺皮層功能連接異常作為自閉癥譜系障礙潛在早期神經標記的重要價值。具體而言，研究得出了以下核心結論：首先，在社交信息處理背景下，視覺皮層gamma頻段的功能連接，構成了連接早期全局運動感知異常（表現為非典型皮層偏側性）與后續自閉癥狀的一個可能的神經整合節點。這支持了運動處理與社會感知在發展上可能存在共享機制的觀點。其次，更為重要的是，在非社交信息處理背景下，嬰兒視覺皮層中線到外側的theta頻段功能連接增強，被發現是后續出現更多自閉癥狀的一個強有力的獨立預測因子，且該預測關系與同期的運動感知能力無關。這表明，存在一條獨立于運動處理通路的、基于theta振蕩同步性的早期神經發展軌跡，該軌跡的異常可能專門預示著社會性發展方面的挑戰。最后，該研究通過結合高風險嬰兒隊列、多任務EEG范式以及跨時間點的癥狀評估，成功地將嬰兒期靜息態（觀看視頻）下的神經活動特征，與未來的行為表型聯系了起來。這些發現不僅推進了我們對自閉癥極早期神經發育機制的理解，更重要的是，為開發基于神經生理信號的、可用于嬰兒期的客觀風險篩查工具提供了新的具體靶點（即theta和gamma頻段的功能連接）。未來研究可以在此基礎上，進一步探索這些異常連接模式的發育穩定性、特異性及其與不同自閉癥亞型癥狀維度的關系，從而為實現更早、更精準的識別和干預鋪平道路。
