大多数人不会将自闭症与视觉问题联系起来。非典型的视觉如何与自闭症的核心特征（如社交和语言障碍以及重复性行为）相关，这一点并不明显。
然而，研究自闭症如何影响视觉对于在神经层面理解这种疾病具有巨大的前景。在过去的 50 年里，我们对大脑的视觉区域的了解比其他任何区域都多，并且我们对典型大脑中神经活动如何导致视觉感知有扎实的理解。
自闭症中神经元处理的差异很可能是广泛存在的，并且可能在不同的大脑区域中是相似的。因此，找出视觉区域中的这些差异可能会揭示有关社交功能和语言相关的大脑区域处理的重要细节，而这些区域的了解还不够充分。
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研究自闭症中的视觉也有助于将对人的研究与动物模型的研究联系起来。使用动物可以让神经科学家在许多不同的层面上研究神经处理——从特定基因和单个神经元到控制运动或听力等功能的小型神经网络和大脑区域。
但是，动物不会表现出人类在语言和社交功能方面的复杂性和多样性。
相比之下，人类和动物之间的视觉大脑处理是相似的。我们可以利用我们对动物神经元如何处理视觉信息的丰富知识来弥合动物和人类之间的差距。我们还可以利用它来测试关于自闭症如何改变大脑中神经功能的假设。
出于这些原因，我们将视觉系统视为自闭症研究的重要途径。使用这种方法，我们已经开始评估一种关于与自闭症相关的大脑变化的特定理论，该理论可能对科学家和临床医生具有强大的意义。
应用刹车:
我们的方法是利用我们对小型视觉神经元网络的了解来测试关于自闭症患者的理论。
我们和其他人提出，一种叫做“归一化”的过程1在这些人中异常薄弱2。
术语“归一化”指的是相邻神经元的活动不是独立的这一事实：一个神经元的行为会影响其邻居的行为。当神经元活跃时，它们会通过向这些细胞发送抑制信号来降低相邻神经元的活动。
例如，使视觉刺激变大会导致更多神经元对该刺激做出反应。然而，相邻神经元之间的归一化会导致细胞相互抑制活动。这导致了对较大刺激的神经元反应较低的反直觉观察。
归一化由小型神经元网络执行。虽然我们正在通过研究视觉来测试自闭症中归一化较弱的假设，但归一化发生在许多大脑区域。因此，这项工作可以推广到其他感觉领域，以及运动和认知领域1。
人们认为归一化通过抑制对视觉场景中不太重要的部分做出反应来有益于视觉。例如，没有必要对大的均匀背景区域（如天空）有强烈而详细的神经表征。感知一只小鸟飞过天空可能更重要。
归一化可能有助于保持兴奋性和抑制性神经活动的适当平衡，校准整体活动，使其在这些小型网络中的特定范围内。
在自闭症中，弱归一化可能导致网络或单个神经元内产生过大的神经反应，这可能会扰乱大脑中信息的传递。然而，这种干扰对视觉和其他功能的影响尚未完全了解。
为了检查自闭症患者的归一化是否异常薄弱，我们正在研究他们对视觉运动的感知。在 2013 年，研究人员表明，在某些情况下，自闭症患者非常善于感知运动，而这种反直觉的结果实际上与视觉系统中较弱的归一化一致3。
一闪而过
由于归一化较弱，自闭症患者在运动选择性视觉区域的神经反应会更大，这可能会改善运动感知。从这个假设开始，我们可以预测弱归一化可能会如何影响神经活动或视觉行为，然后寻找自闭症患者的差异。
我们正在多个层面上研究人类的神经数据与感知之间的关系：视觉行为、神经反应和神经化学物质。在我们的研究中，移动图像会在计算机显示器上短暂闪烁，之后，参与者判断它是向左移动还是向右移动。如果他们回答正确，则下一张图片会以更短的时间出现。这个过程会重复进行，直到我们找到参与者准确感知运动方向所需的最短时间。
我们发现，自闭症患者能够在典型人群所需时间的一半左右的时间内看到这种运动——这是一个令人惊讶的巨大优势。这种增强的视觉运动能力似乎与视觉皮层中更高的活动有关（通过功能性磁共振成像评估），并且与这些区域中特定神经递质的浓度有关。
这些初步结果表明，大多数患有自闭症的年轻人表现出比他们的典型同龄人更弱的归一化。有趣的是，一小部分患有自闭症的人似乎没有表现出这种差异。这一观察结果提出了一个令人兴奋的可能性，即根据特定神经回路的运作情况来识别不同的自闭症亚组。这项工作正在进行中，到目前为止，我们的发现将在今年的神经科学学会年度会议上公布。
视觉测试
了解自闭症和归一化之间的关系可能有助于我们揭示某些基因和神经化学物质在自闭症和典型发育大脑中的作用。它还可以提高自闭症诊断的速度和准确性，并预测治疗效果。
例如，医生可以给人们进行旨在检测弱归一化的视觉测试。对于某些有听力困难的儿童来说，这种方法可能比直接评估语言和社交缺陷更容易。
弱归一化也可能伴随着特定的特征，例如感官敏感性。如果是这样，了解这种联系可能有助于临床医生和家庭制定新的策略来应对这些挑战。归一化强度甚至可以预测一个人对某些药物或行为疗法的反应如何。
然而，首先，我们需要更好地了解神经层面的归一化与自闭症相关行为特征之间的关系。对人类和动物进行的大型科学研究可能有助于我们了解特定基因和神经化学物质在此过程中的作用，以及此过程是否在各种形式的自闭症中有所不同。
本文经 spectrumnews.org 许可转载。这篇文章于2016 年 10 月 25 日首次发布。