Oamenii de ştiinţă cred că există, probabil, mai multe tipuri diferite de tulburări de spectru autist care ar putea necesita tratamente diferite, dar nu a existat un consens cu privire la modul în care acestea pot fi definite. Acum, potrivit unui studiu realizat de cercetătorii de la Cornell, persoanele cu tulburări de spectru autist pot fi clasificate în patru subtipuri distincte, pe baza activităţii cerebrale şi a comportamentului lor.
Studiul, publicat în Nature Neuroscience, a folosit învăţarea automată pentru a analiza datele de neuroimagistică recent disponibile de la 299 de persoane cu autism şi 907 persoane neurotipice.
Cercetătorii au găsit modele de conexiuni cerebrale legate de trăsături comportamentale la persoanele cu autism, cum ar fi abilitatea verbală, afectarea socială şi comportamentele repetitive sau stereotipice.
Ei au confirmat că cele patru subgrupuri de autism pot fi, de asemenea, reproduse într-un set de date separat şi au arătat că diferenţele în expresia genetică regională şi interacţiunile proteină-proteină explică diferenţele cerebrale şi comportamentale.
La fel ca multe diagnostice neuropsihiatrice, persoanele cu tulburări din spectrul autist se confruntă cu multe tipuri diferite de dificultăţi în ceea ce priveşte interacţiunea socială, comunicarea şi comportamentele repetitive.
„Oamenii de ştiinţă cred că există probabil multe tipuri diferite de tulburări din spectrul autist care ar putea necesita tratamente diferite, dar nu există un consens cu privire la modul în care să le definim", a declarat unul dintre autorii principali ai studiului, dr. Conor Liston, profesor asociat de psihiatrie şi de neuroştiinţe în cadrul Institutului de Cercetare a Creierului şi Minţii de la Cornell Medicine.
Potrivit acestuia, recenta cercetare evidenţiază o nouă abordare pentru descoperirea subtipurilor de autism care ar putea duce într-o zi la noi abordări pentru diagnostic şi tratament.
Un studiu anterior publicat de dr. Liston şi colegii săi în Nature Medicine, în 2017 a folosit metode similare de învăţare automată pentru a identifica patru subtipuri de depresie distincte din punct de vedere biologic, iar lucrările ulterioare au arătat că aceste subgrupuri răspund în mod diferit la diverse terapii pentru depresie.
„Dacă pui oamenii cu depresie în grupul potrivit, le poţi atribui cea mai bună terapie", a declarat autorul principal, dr. Amanda Buch, asociat postdoctoral de neuroştiinţă în psihiatrie la Cornell.
Pornind de la acest succes, echipa şi-a propus să determine dacă există subgrupuri similare în rândul persoanelor cu autism şi dacă la baza acestora stau diferite căi genetice.
Cercetătorii spun că autismul este o afecţiune ereditară asociată cu sute de gene, care are o prezentare diversă şi opţiuni terapeutice limitate.
Pentru a investiga acest lucru, echipa a făcut noi analize de pionierat pentru integrarea datelor de neuroimagistică cu datele de expresie genetică şi proteomică, introducându-le în laborator, permiţând testarea şi dezvoltarea de ipoteze despre modul în care variantele de risc interacţionează în subgrupurile de autism.
„Una dintre dificultăţile în calea dezvoltării terapiilor pentru autism este faptul că acele criterii de diagnosticare sunt largi şi, prin urmare, se aplică unui grup mare şi fenotipic divers de persoane cu mecanisme biologice de bază diferite", a declarat dr. Buch.
Pentru a personaliza terapiile pentru persoanele cu autism este importantă înţelegerea diversităţi biologice, spun autorii.
„Este greu de identificat terapia optimă atunci când toţi sunt trataţi ca fiind la fel, când fiecare dintre ei este unic", au scris autorii în studiul lor.
Până de curând, nu existau colecţii suficient de mari de date de imagistică prin rezonanţă magnetică funcţională a persoanelor cu autism pentru a efectua studii de învăţare automată la scară largă, a remarcat dr. Buch.
Noile metode de învăţare automată care pot face faţă la mii de gene, la diferenţele de activitate cerebrală şi la multiplele variaţii comportamentale au făcut posibil acest studiu, a declarat unul dintre autorii principali, dr. Logan Grosenick, profesor asistent de neuroştiinţe în psihiatrie la Cornell Medicine, care a fost şi pionierul tehnicilor de învăţare automată utilizate pentru subtiparea biologică în studiile privind autismul şi depresia.
Aceste progrese au permis echipei să identifice patru grupuri distincte din punct de vedere clinic de persoane cu autism.
Două dintre grupuri prezentau o inteligenţă verbală peste medie.
Un grup avea, de asemenea, deficite severe în comunicarea socială, dar comportamente mai puţin repetitive, în timp ce celălalt grup avea mai multe comportamente repetitive şi mai puţine deficienţe sociale.
Conexiunile dintre părţile creierului care procesează informaţiile vizuale şi ajută creierul să identifice cele mai importante informaţii primite s-au dovedit hiperactive în subgrupul cu mai multe deficienţe sociale.
Aceleaşi conexiuni au fost mai slabe în grupul cu mai multe comportamente repetitive.
Celelalte două grupuri au avut deficienţe sociale severe şi comportamente repetitive, dar au avut abilităţi verbale la capetele opuse ale spectrului.
În ciuda unor asemănări comportamentale, cercetătorii au descoperit modele de conexiuni cerebrale complet distincte în aceste două subgrupuri.
Echipa a analizat expresia genelor care explicau conexiunile cerebrale atipice prezente în fiecare subgrup, pentru a înţelege mai bine care era cauza diferenţelor, şi a descoperit că multe dintre ele erau gene legate anterior de autism.
Ei au analizat, de asemenea, interacţiunile de reţea între proteinele asociate cu conexiunile cerebrale atipice şi au căutat proteine care ar putea servi ca un punct central.
Oxitocina, o proteină legată anterior de interacţiunile sociale pozitive, a fost o proteină centrală în subgrupul de indivizi cu mai multe deficienţe sociale, dar cu comportamente repetitive relativ limitate.
Studiile au analizat utilizarea oxitocinei intranazale ca terapie pentru persoanele cu autism, cu rezultate mixte, a declarat dr. Buch.
„Ai putea avea un tratament care funcţionează într-un subgrup de persoane cu autism, dar acest beneficiu se şterge în cadrul unui studiu mai mare, deoarece nu acorzi atenţie subgrupurilor", a menţionat la rândul său dr. Grosenick.
Echipa şi-a confirmat rezultatele pe un al doilea set de date umane, identificând aceleaşi patru subgrupuri.
Pentru verificarea finală a rezultatelor, echipa a efectuat o analiză de învăţare imparţială de tip text-mining, pe care a dezvoltat-o în literatura biomedicală, care a arătat că alte studii au conectat în mod independent genele legate de autism cu aceleaşi trăsături comportamentale asociate cu subgrupurile.
Echipa va studia în continuare aceste subgrupuri şi potenţialele tratamente orientate spre subgrupuri, în teste preclinice, la şoareci.
De asemenea, sunt în curs de desfăşurare colaborări cu alte câteva echipe de cercetare care dispun de seturi mari de date umane. Echipa lucrează, de asemenea, pentru a-şi perfecţiona în continuare tehnicile de învăţare automată.
„Încercăm să facem ca algoritmii noştri de învăţare automată să considere mai atent aceste grupuri", a declarat dr. Grosenick.
(Foto: Învăţarea automată a dimensiunilor creier-comportament relevă patru subtipuri de tulburări din spectrul autist legate de căi moleculare distincte. Aici, cubul prismă 3D reprezintă învăţarea automată a celor trei dimensiuni creier-comportament, gravate pe sticla prismei. Lumina albă sau „datele" trec în prismă, „algoritmul de învăţare automată", împărţindu-se în patru trasee de lumină colorată care reprezintă spectrul persoanelor autiste din cele patru subtipuri de autism. Fundalul pictat al unei matrice de secvenţiere reprezintă asociaţiile moleculare ale subtipurilor de autism. Credit: Dr. Amanda Buch, Weill Cornell Medicine).
