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Nature Neuroscience
非侵入性降低神经刚性可改变自闭症相关行为

2025-07-06

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该研究首次通过状态依赖性经颅磁刺激(BDNS)调控全局神经动态刚性,系统揭示其对自闭症核心行为的因果影响,为非侵入性干预提供新策略。

 

文献概述
本文《Noninvasive reduction of neural rigidity alters autistic behaviors in humans》,发表于Nature Neuroscience杂志,回顾并总结了自闭症谱系障碍(ASD)患者中观察到的神经刚性现象及其与行为特征之间的因果关系。文章通过脑状态驱动的神经刺激系统(BDNS)实现精准的神经动态干预,验证了降低神经刚性可有效改善认知僵化、知觉过度稳定及非语言信息处理等自闭症核心行为表现。

背景知识
自闭症谱系障碍(ASD)是一种高度异质性的神经发育障碍,其特征包括社交互动障碍、刻板行为及感知觉异常。近年来,研究指出ASD患者的全局神经动态表现出“刚性”特征,即大脑状态转换频率降低,导致行为灵活性下降。这一现象与多种自闭症行为特征密切相关,如认知僵化、知觉过度稳定和非语言交流异常。然而,神经刚性是否具有因果作用,以及其背后的具体神经环路机制仍不清楚。本文通过结合fMRI、EEG、TMS与能量景观分析,首次在人类中验证神经刚性干预对行为改善的因果关系,填补了非侵入性脑调控在临床转化中的空白。此外,文章还通过纵向实验设计,揭示了不同行为改善的时间进程与特定脑网络耦合增强之间的动态关联,为个性化干预提供了理论依据。

 

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研究方法与实验
研究采用脑状态驱动的神经刺激系统(BDNS),结合rsfMRI和EEG数据,实时追踪大脑状态并仅在特定吸引子状态时施加TMS。实验设计包括六个相关实验和一个数值模拟,其中ASD患者接受为期12周的BDNS干预。行为评估包括自发任务切换测试(认知僵化)、双稳态视觉感知测试(知觉过度稳定)和友敌判断测试(非语言信息处理)。神经动态分析通过能量景观分析,将大脑状态转换频率作为神经刚性的量化指标。

关键结论与观点

  • 右侧顶叶皮层TMS刺激可降低神经刚性,从而减少认知僵化和知觉过度稳定。
  • 神经灵活性增强后,前顶-视觉网络耦合增强,可改善知觉过度稳定;前顶-默认模式-突显网络耦合增强,可改善非语言交流异常。
  • 单一BDNS会话即可显著改善认知僵化,但对知觉和社交行为的改善需多次会话。
  • BDNS诱导的神经刚性变化与行为改善之间存在显著相关性(R² ≥ 0.2)。
  • 实验4中,BDNS干预显著提高了间接状态转换频率,降低了整体ASD临床评分。

研究意义与展望
该研究为自闭症的非侵入性干预提供了神经动态调控的新路径,支持基于脑状态的个性化神经调控策略。未来研究可探索更广泛脑区靶点及长期干预对社交行为的深层影响,并进一步验证神经刚性在其他神经发育障碍中的作用。

 

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结语
该研究系统揭示了神经刚性在自闭症行为特征中的关键作用,并通过状态依赖性TMS成功干预。研究不仅验证了神经动态调控对行为改善的因果关系,还识别出不同脑网络耦合在改善知觉和社交行为中的特异性机制。通过纵向设计,文章展示了神经刚性改变与行为改善的动态关系,为个性化干预策略提供依据。未来可进一步研究神经刚性在发育障碍中的普适性,并探索其在非侵入性脑调控中的转化潜力。

 

文献来源:
Takamitsu Watanabe and Hidenori Yamasue. Noninvasive reduction of neural rigidity alters autistic behaviors in humans. Nature Neuroscience.
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