La nuova scienza dell'uso dei movimenti oculari come test per l'autismo

I neuroscienziati dell'Università di Rochester hanno ideato un test rapido del movimento oculare in grado di rilevare anomalie nel cervelletto che sembrano anche essere un marker per alcuni disturbi dello spettro autistico (ASD). Il loro articolo, "I movimenti oculari, l'adattamento sensomotorio e l'apprendimento dipendente da cervelletto nell'autismo: verso i potenziali biomarcatori e sottofenotipi", è stato pubblicato online il 12 luglio nell'European Journal of Neuroscience .

In una serie di esperimenti, gli autori di questo studio hanno avuto individui con e senza ASD tracciare un bersaglio visivo mentre si avvicinava a diverse posizioni su uno schermo. Mentre gli occhi dei partecipanti sfrecciavano sullo schermo inseguendo un bersaglio, i ricercatori stavano monitorando i loro rapidi movimenti oculari (noti anche come "saccadi"). Le Saccade sono i movimenti rapidi sincronizzati di entrambi gli occhi mentre lo sguardo e l'attenzione si spostano rapidamente da un punto di messa a fuoco a un altro.

Durante le normali condizioni quotidiane, la persona media esegue circa 3-5 saccadi al secondo. Ciò equivale a circa mezzo milione di saccadi al giorno. Questi rapidi movimenti oculari sono essenziali per navigare e interagire con persone, luoghi e cose nel mondo che ci circonda. Negli individui sani, senza ASD, le saccadi si verificano con una precisione simile al laser che viene automaticamente sintonizzata subconsciamente dal cervelletto senza alcuno sforzo cosciente o "cerebrale".

Questo esperimento è stato appositamente progettato per far sì che gli occhi di qualcuno "superassero" il bersaglio se i controlli motori sensoriali del cervelletto – che sono responsabili della sincronizzazione dei movimenti oculari durante le saccadi – fossero alterati. Sulla base dei precedenti collegamenti tra disfunzione cerebellare e autismo, i ricercatori sono stati in grado di identificare che individui senza ASD potevano regolare i loro movimenti oculari per tracciare il bersaglio senza superamento, mentre le persone con ASD hanno continuato a perdere l'obiettivo. ( Cerebellar è la parola sorella per cerebrale e significa "relativo o localizzato nel cervelletto").

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Il tuo "piccolo cervello" è solo il 10 percento del volume complessivo del cervello ma ospita ben oltre il 50 percento dei neuroni totali del cervello. Sulla base di questa sproporzionata distribuzione di neuroni, il mio defunto padre, Richard Bergland – che era un neurochirurgo e neuroscienziato del 20 ° secolo – avrebbe spesso speculato: "Non sappiamo esattamente cosa stia facendo il cervelletto. Ma qualunque cosa stia facendo, ne sta facendo un sacco. "

Fonte: per gentile concessione di Larry Vanderveert

Storicamente, il cervelletto era considerato dalla maggior parte degli esperti come una parte del cervello "non-pensante" che integrava le informazioni sensoriali e contribuiva a mettere a punto e coordinare i movimenti dei muscoli. Tuttavia, negli ultimi anni, il cervelletto precedentemente sottostimato è stato riconosciuto per aver giocato un ruolo fondamentale in una vasta gamma di funzioni psicologiche, emotive e cognitive. Negli ultimi dieci anni, ho mantenuto le mie antenne per i progressi neuroscientifici che ci aiutano a comprendere meglio il misterioso cervelletto e si sono sforzati di collegare i punti tra una ricerca apparentemente indipendente del cervelletto in modi nuovi e utili. Ho anche scritto innumerevoli post sul blog di Psychology Today sul cervelletto.

Ad esempio, l'anno scorso, ho scritto un post sul blog di Psychology Today , "I tuoi occhi sono una finestra sul lavoro interiore del tuo cervello", che fa riferimento a uno studio innovativo del 2015 condotto da ricercatori della Johns Hopkins University School of Medicine, "Encoding of Action by le cellule di Purkinje del cervelletto ", pubblicato sulla rivista Nature . I ricercatori hanno riferito che le cellule di Purkinje nel cervelletto svolgono un ruolo significativo nel coordinare i rapidi movimenti oculari noti come saccadi discussi in precedenza.

Come altro esempio, nel 2014, ho scritto un post sul blog di Psychology Today "Autismo, cellule di Purkinje e cervelletto sono intrecciati", basato su uno studio del Medical Center dell'Università di Chicago che riportava che la plasticità anomala delle cellule di Purkinje cerebellare era associata all'autismo sintomi nei topi.

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Semplicemente collegando i punti tra molti studi sul cervelletto, ho iniziato a identificare i pattern e ho realizzato che probabilmente c'era una correlazione tra i rapidi movimenti oculari (saccadi), la struttura / funzione cerebellare atipica e i disturbi dello spettro autistico. Detto questo, per quanto ne so, prima dell'ultimo studio di John Foxe e Edward Freedman all'Università di Rochester pubblicato questo mese, non c'erano studi clinici sull'uomo per corroborare le mie saccade-cervelletto-ipotesi ASD e ipotesi plausibili.

Sulla stessa linea, nel 2016, ho scritto un post sul blog di Psychology Today , "Cosa inibisce il contatto visivo durante le conversazioni emotive?" Ispirato a uno studio dell'Università del Vermont che utilizzava una tecnologia avanzata di tracciamento degli occhi per seguire le saccadi di bambini con ASD durante entrambi conversazioni emotive e basate sui fatti. Lo studio UVM condotto da Tiffany Hutchins, "argomento conversazionale moderato attenzione sociale nel disturbo dello spettro autistico: parlare di emozioni è come guidare in una tormenta di neve", ha rilevato che i bambini con ASD hanno un momento particolarmente difficile mantenere il contatto visivo quando la conversazione passa da argomenti banali a temi emotivi.

L'anno scorso, in una conversazione telefonica con Hutchins sulla sua ricerca, le ho chiesto se pensava che potesse esserci un collegamento tra le sue scoperte e altre ricerche sui movimenti del cervelletto e degli occhi. Abbiamo avuto una discussione ipotetica lunga e altamente informativa sull'argomento. Descrivo questa catena di eventi nel mio post del blog di aprile 2016:

"A causa del mio fascino unico con il cervelletto, quando ho letto il nuovo studio UVM questo pomeriggio per la prima volta, l'ho filtrato attraverso una serie di altri recenti studi sul cervelletto, sul riflesso vestibolo-oculare e sui disturbi dello spettro autistico. Ho anche chiamato Tiffany Hutchins al telefono per farle sapere che stavo scrivendo del suo nuovo studio. E farle sapere che stavo includendo la mia ipotesi sul cervelletto. Sebbene la sua ricerca non abbia nulla a che fare con il cervelletto o l'imaging del cervello, mi ha incoraggiato ad includere questa ricerca come parte della mia ricerca in corso sul legame tra i movimenti oculari e il cervelletto. "

Inutile dire che sono stato al settimo cielo quando ho letto il nuovo studio di Foxe e Freedman del luglio 2017 che offre un metodo potenzialmente rivoluzionario di test dell'ASD utilizzando il rilevamento rapido del movimento oculare per identificare possibili disfunzioni del cervelletto. Infine, sembra che ci sia una ricerca clinica che colleghi il legame tra cervelletto, autismo e saccadi in modi benefici. Negli anni a venire, test rapidi del movimento oculare potrebbero aiutare a identificare e trattare meglio milioni di persone che affronteranno le sfide dei disturbi dello spettro autistico.

In una dichiarazione, John Foxe, direttore del Medical Center dell'Università del Rochester Del Monte Neuroscience Institute e coautore dello studio, ha concluso: "Questi risultati si basano su un crescente campo di ricerca che dimostra che il movimento degli occhi potrebbe servire da finestra verso una parte del cervello che svolge un ruolo in un certo numero di disturbi neurologici e dello sviluppo, come l'autismo. "

Da un punto di vista clinico, questi risultati iniziali sono promettenti. Sono necessarie ulteriori ricerche, ma se queste carenze di cervelletto si rivelano essere un risultato coerente in un sottogruppo di bambini con ASD, c'è una forte possibilità che le misurazioni di saccade possano essere usate come un modo economico ed efficace per diagnosticare l'autismo. Questo tipo di diagnosi precoce potrebbe portare a interventi più tempestivi e risultati migliori. Restate sintonizzati per ulteriori informazioni su questo argomento.