在我国,孤独症谱系障碍(Autism Spectrum Disorder,ASD)的群体规模庞大,患者总数已突破千万,儿童患者数量亦超过两百万[1]。孤独症被普遍认为是由基因和环境等多种因素共同影响形成的,涉及遗传因素、神经递质、脑部影像学变化、免疫系统异常。
孤独症患者突出的问题主要是行为异常,但每个孤独症患者之间存在显著的异质性,直接从行为表现层面对孤独症进行致病机制探索和针对性干预治疗,存在很大的困难。而这些复杂的行为表现,都是人脑各个脑功能通过功能连接(即脑功能环路)共同协作的产物。例如按照执行摆放物品的任务就涉及注意力、听力、语言、运动、社交等多种不同的环路。通过对记忆、语言、社交等相关基础脑功能环路的分析与研究,医学科研工作者已经在孤独症的病因与干预方案研究中,取得了具有前瞻性的阶段性成果。
借助目前国际上唯一实现临床应用的个体化脑功能定位技术——个体脑功能剖分(personalized Brain Functional Sectors,pBFS)技术,可在个体层面精准定位与孤独症症状相关的功能环路。该技术指导下的优点疗法,通过无创的神经调控修复脑功能环路,展现出较高的治疗响应率,实现孤独症患者个体化的精准医疗。
01孤独症脑连接特征全局弱连接与局部过度连接
人类大脑中大约存在着 860 亿个神经元[2],神经元之间联系错综复杂,在宏观层面表现为脑功能环路,一旦这些功能环路出现异常情况,人就会表现出相应的症状。孤独症患儿常常存在多个功能环路广泛运行异常的情况,比如注意力环路、执行控制环路等。
通过研究全球孤独症影像数据交换数据库(Autism Brain Imaging Data Exchange,ABIDE),对比360位孤独症和403位典型发育儿童、少年的静息态功能磁共振脑影像,Antonio D. Martino及其团队发现孤独症人群确实存在低连通性和超连通性区域。下图蓝色实线显示了孤独症人群脑功能连接相对典型发育儿童更弱的部分,红线部分显示了孤独症人群脑功能连接更强的部分[3]。

孤独症患儿相较于典型发育儿童
展示出大量功能不足情况(上半图)
同时局部连接异常增强(下半图)[3]
孤独症患者表现为整体大脑连接不足,同时特定区域内的局部连接过度[4]。长程连接(如跨区域的额叶与枕叶)关联不足可能与高级的认知、社交和语言能力障碍有关,而局部区域内过度紧密的短程连接,使得该脑区和其它脑区的连接相对减少,形成“孤岛”[5]。
由于孤独症个体间差异巨大,目前国际上一些研究结果通过影像进行孤独症患者表型区分是比较困难的,传统基于组水平的分析很难发现个体症状与脑功能环路之间的稳定关系,不利于探索个性化的治疗方案,了解个体化脑功能环路,精准分析孤独症患者的脑功能异常至关重要。
02全球唯一满足临床需求的个体脑功能剖分(pBFS)技术
精准绘制脑功能环路地图
2015年,刘河生教授(昌平实验室首席科学家、北京大学生物医学前沿创新中心教授)团队在神经科学顶级期刊《Nature Neuroscience》上,发表题为《Parcellating cortical functional networks in individuals》[6]的研究论文,首次在个体大脑上稳定地绘制出18个大规模个体功能环路图谱,被《柳叶刀》子刊誉为“神经影像学的转折点”,这就是个体脑功能剖分(pBFS)技术的起点。
个体脑功能剖分(pBFS)技术是一种皮质分割方法,使用静息状态fMRI成像在个体水平上准确映射功能网络组织,绘制出个体脑功能图谱,并通过个体间变异性来指导对个体功能网络的迭代搜索。通过这种方法绘制的脑功能图谱在受试者内具有高度可重复性,并且在不同被试者间也检测到了变异性。
绘制脑功能图谱的技术难点主要在于跨学科,且需突破多个技术瓶颈,在实践端,则需要费时费力的大量临床试验及验证。与其他同行业公司或研究团队相比,刘河生教授团队花费10余年时间,完成上万例验证,对不同年龄层、不同健康程度的患者都进行过试验,包括功能区扫描对照、电刺激验证、手术结果等验证方式,结果显示准确性100%。目前新一代pBFS技术,已在个体水平实现213个脑功能区的可靠剖分。

个体脑功能剖分(pBFS)技术实现突破
03优点疗法基于精准定位的脑功能重塑
将个体脑功能剖分(pBFS)技术应用于孤独症患者,可直观分析孤独症患者个体的脑功能网络,寻找异常环路。继而通过以个体脑功能剖分(pBFS)技术为基础的优点疗法,精准无创修复异常脑环路,重建脑功能。

优点疗法过程简介

读-借助静息态功能磁共振
读取孤独症患者和正常人成像对比
04无创调控核心网络改善患者相应症状
01 调控默认网络,促进社交认知
网络作用:默认网络在安静状态下(即在没有特定任务或外部刺激时),和自我相关思维、内省、回忆、情绪体验、语言表达中高度活跃[7]。其功能异常被认为是孤独症社会认知障碍的核心机制。

默认网络示意图
疗法目标:旨在改善患者的自我情绪认知、理解他人意图与情绪、适应社交互动等社交能力。
配套康复训练: 情绪区辨、情绪理解、心智理论、情绪控制、自我管理等多场景能力训练。
02 调控语言网络 改善语言功能
网络作用:包括语言理解、语言产生等语言相关(如语音、语义)的认知功能。孤独症患者常伴随严重语言障碍,表现为语言发展滞后、语言表达能力受限、理解困难等。这些行为与语言网络内局部连通过度,而语言网络与其它网络间全局连通不足相关[8]。

语言网络示意图
疗法目标:旨在增强患者语言产生的频率、多样性和灵活性,改善语言产生和语法处理能力。
配套康复训练: 模仿、口语意识、回答简单问题、简单主动语言发起、评述、多维度描述、多样提问、多回合对话能力、合作技能。
03 调控注意网络,改善注意功能
网络作用:背侧注意网络主导“自上而下”的注意选择与分配,帮助集中注意力;腹侧注意网络负责“自下而上”注意选择、检测和响应意外刺激[9]。注意力和感觉障碍与注意网络连通性改变有关,多动症症状与腹侧注意网络连通性改变相关。
图片

网络示意图
疗法目标:旨在使孤独症患者更灵活地引导注意力的定向和转移,提高对重要信息的感知和处理能力,更好地处理外界刺激。
配套康复训练:主动注意力、被动注意力、环境注意力、人物注意力、注意力维持。
04 调控执行控制网络,提升逻辑认知
网络作用:在注意力调节、冲动控制、工作记忆、决策制定和认知灵活性等认知过程中起关键调节和控制作用,协调不同功能网络之间的交互作用,使认知系统能够高效执行复杂的认知任务[10]。

执行控制网络示意图
疗法目标:旨在改善认知灵活性、注意力控制和工作记忆能力等,还可间接影响社交认知和情绪调节能力。
配套康复训练:安坐、呼名对视、听简单指令、模仿他人、发展游戏兴趣、多样游戏玩法、认知常见物品,以提高逻辑思辨能力、解决问题能力。
05银河脑医疗临沂中心
人类对孤独症的认知正跨越百年迷雾,从行为表象的描摹迈向脑科学本质的突破。过去,全球医学界深陷"干预困境":行为疗法虽能改善表层症状,却难以触及神经发育障碍的核心机制,导致疗效不好。而今,以个体脑功能剖分(pBFS)技术为指导的优点疗法,可精准作用大脑神经环路,促进神经元生长,重塑大脑功能。
这一转变正在重塑整个医疗范式,我们也期待这场由技术驱动的医疗革命,为千万孤独症家庭带来真正意义上的曙光。
科技守护每个大脑!银河脑医疗临沂中心是由天使教育发展集团旗下临沂河东康复医院与北京银河方圆联合成立的脑疾病专业诊疗项目,于2023年7月14日正式启用,致力于运用世界脑科学重大突破技术——“pBFS® 个体脑功能剖分技术”融合临沂河东康复医院“医教结合”、“医养结合”模式,实现对儿童及成人脑疾病的精准干预治疗。截至目前,已成功帮助200余名脑疾病患者改善了症状,帮助他们提升生命质量,回归正常生活。
主治疾病:
▷儿童脑发育性疾病:孤独症(自闭症)谱系障碍、脑性瘫痪、发育性言语或语言障碍、注意缺陷多动障碍、发育性学习障碍等
▷成人脑疾病:帕金森病、抑郁焦虑障碍、卒中后遗症、双相情感障碍、睡眠障碍、强迫症、阿尔茨海默病、神经性耳鸣等
项目合作:
杨主任:13626362170
银河脑医疗临沂中心:400-666-8761
地址:山东省临沂市河东区人民大街602号临沂河东康复医院银河脑医疗临沂中心
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