מחקר חדש בוחן כיצד מבנה זעיר במוח עשוי להיות קשור למאפייני אוטיזם

אוטיזם הוא ספקטרום רחב של דרכי התפתחות, עיבוד מידע ותקשורת. שני אנשים יכולים לקבל אותה אבחנה, ובכל זאת להיות שונים מאוד זה מזה: בצרכים החושיים, בשפה, בקשרים חברתיים, ביכולת להתמודד עם שינוי, ובאופן שבו הם חווים את העולם.

זו אחת הסיבות שחקר הבסיס הביולוגי של אוטיזם הוא משימה מורכבת כל כך. אין אזור מוח אחד שאפשר להצביע עליו ולומר: כאן נמצא האוטיזם. אין גם מדד יחיד שיכול לסכם את החוויה, היכולות או הקשיים של אדם על הספקטרום.

אבחון אוטיזם נשען כיום על הערכה קלינית והתפתחותית רחבה. היא עשויה לכלול תצפיות, שיחות, מידע מההורים, היסטוריה התפתחותית וכלים מובנים כגון ADOS 2 ו ADI R. כלים אלו יכולים לתרום להערכה, אך אינם מחליפים שיקול דעת קליני רב מקורי.

במקביל, חוקרים מנסים להבין האם מדדים ביולוגיים עשויים להוסיף שכבה נוספת של מידע. לא כדי להחליף אבחון קליני, אלא כדי להעמיק את ההבנה של השונות הנוירולוגית הרחבה בין אנשים על הספקטרום.

מחקר שפורסם בשנת 2024 בכתב העת PLOS ONE בחן כיוון כזה. המחקר כלל 273 ילדים ומתבגרים בגילים 8 עד 18, והשווה בין משתתפים שאובחנו על הספקטרום לבין בני גילם בעלי התפתחות טיפוסית. החוקרים השתמשו במדדי MRI מחושבים כדי לבחון מאפיינים זעירים של רקמת המוח, ובהם מים חוץ תאיים, יחס G ומהירות הולכה אקסונלית מצרפית.

חשוב לומר כבר בתחילת הדברים: המחקר אינו מציע בדיקת MRI שיכולה לאבחן אוטיזם אצל אדם יחיד. הוא מציע כיוון מחקרי להבנת הבדלים ממוצעים בין קבוצות.

מה ביקשו החוקרים לבדוק?

תאי עצב מעבירים מידע באמצעות אותות חשמליים. האותות נעים לאורך שלוחות ארוכות של תאי העצב, הנקראות אקסונים. חלק מהאקסונים עטופים במיאלין, שכבה שמסייעת להעברת האותות בצורה יעילה יותר.

אפשר לחשוב על האקסון כעל כבל שמעביר מסר, ועל המיאלין כשכבת בידוד שסביבו. אבל המוח אינו אוסף של כבלים נפרדים. מדובר ברשת עצומה, צפופה ודינמית, שבה מבנה זעיר עשוי להשפיע על הדרך שבה מידע נע בין אזורים שונים.

החוקרים התמקדו בשני מאפיינים עיקריים:

1. קוטר האקסון: עוביו של סיב העצב עצמו.
2. יחס G: מדד המתאר את היחס בין קוטר האקסון לבין הקוטר הכולל של האקסון והמעטפת שסביבו.

יחס G קשור למבנה הסיב ולמעטפת המיאלין, אך הוא אינו מדד פשוט של מוח “טוב” או “לא טוב”. משמעותו תלויה בהקשר, במבנה האקסונים ובשילוב בין כמה מדדים נוספים.

החוקרים בחנו גם מדד שנקרא מהירות הולכה אקסונלית מצרפית. זהו מדד מחושב שנועד להעריך, באמצעות מודל מתמטי, את יכולת ההולכה הממוצעת של סיבי עצב בתוך יחידת נפח זעירה של MRI.

איך אפשר לבחון מבנים כה קטנים במוח חי?

המחקר השתמש בשיטה שנקראת Diffusion MRI. זו טכנולוגיית MRI הבוחנת את תנועת מולקולות המים בתוך רקמת המוח.

מולקולות מים אינן נעות באותה דרך בכל מקום. מבנים כמו דפנות תאים, אקסונים ומעטפות מיאלין מגבילים את תנועתן. לכן, ניתוח דפוסי התנועה של המים יכול לספק מידע עקיף על אופן ארגון הרקמה.

עם זאת, זהו בדיוק המקום שבו חשוב להיזהר מהגזמה.

הסריקה אינה מודדת אקסון בודד. היא אינה מודדת ישירות את עובי המיאלין. היא גם אינה מודדת בזמן אמת את המהירות שבה אות חשמלי מתקדם לאורך סיב עצב.

במקום זאת, החוקרים משתמשים בנתוני ההדמיה ובמודלים מתמטיים כדי להפיק הערכות עקיפות. כל מדד כזה נשען על הנחות, על דרך עיבוד הנתונים ועל יכולתו של המודל לייצג תהליכים ביולוגיים מורכבים.

גם החוקרים עצמם מציינים מגבלות משמעותיות. בין היתר, אין אמת מידה היסטולוגית ישירה ומאומתת למדדים אלה בקרב מתבגרים על הספקטרום. לכן, יש לראות בממצאים הערכות מחקריות, ולא מדידה ביולוגית מוחלטת.

מה נמצא במחקר?

ברמת הקבוצה, נמצאו אצל המשתתפים שאובחנו על הספקטרום הבדלים בכמה מדדים מחושבים.

נמצאה עלייה במדד המים החוץ תאיים, בעיקר באזורים קורטיקליים של המוח, כלומר באזורים של קליפת המוח. נמצאו גם ערכים נמוכים יותר של יחס G במספר אזורים, בעיקר באזורים אקסונליים של החומר הלבן ובחלקים מסוימים נוספים של המוח.

במדד מהירות ההולכה האקסונלית המצרפית נמצאו ערכים נמוכים יותר בתפוצה רחבה יותר. הבדלים אלה הופיעו בקליפת המוח, בחומר הלבן ובחלק מהאזורים התת קליפתיים.

אלה ממצאים מעניינים, אך יש להם גבול ברור: הם מתארים הבדלים ממוצעים בין קבוצות. הם אינם אומרים שכל אדם אוטיסט מציג אותו דפוס מוחי, ואינם מאפשרים להסיק מסקנה אישית על אדם מסוים על בסיס סריקת MRI.

המחקר מצא גם קשר סטטיסטי בין חלק מהמדדים לבין ציונים בשאלון התקשורת החברתית SCQ. בכלל המדגם, ערכים נמוכים יותר של מהירות ההולכה המצרפית נקשרו לציונים גבוהים יותר בשאלון.

אבל כאשר החוקרים בחנו את הקבוצות בנפרד, הקשרים הללו לא נשארו מובהקים באזורים המורכבים שנבדקו. לכן, אי אפשר להשתמש במדד כדי לקבוע את רמת המאפיינים של אדם אוטיסט מסוים, ובוודאי לא כדי לקבוע “חומרת אוטיזם”.

מתאם אינו מוכיח סיבתיות. הממצאים אינם מראים שהבדלים בהולכה הם הגורם לאוטיזם, אלא מציעים אפשרות שהם קשורים לחלק מן השונות הנוירולוגית וההתנהגותית הנחקרת בספקטרום.

האם זו דרך חדשה לאבחן אוטיזם?

לא בשלב זה.

החוקרים ביצעו ניתוח ROC, שיטה סטטיסטית שבוחנת עד כמה מדד מסוים מצליח להבחין בין קבוצות. בחלק מהמדדים נמצאה יכולת סיווג מבטיחה בתוך המדגם שנבדק. מדד המים החוץ תאיים בחומר הלבן הציג את יכולת ההבחנה הגבוהה ביותר, ואילו מדד מהירות ההולכה המצרפית הציג יכולת סיווג בינונית ומעלה באזורים שנבדקו.

אבל ניתוח כזה אינו הופך מדד לבדיקת אבחון קלינית.

המחקר לא בדק את המדדים במדגם חיצוני ונפרד, לא קבע סף אבחוני מאומת לשימוש במרפאה, ולא בחן כיצד הסריקה מבדילה בין אוטיזם לבין מצבים התפתחותיים, רפואיים או נפשיים אחרים.

כדי להפוך מדד מחקרי לכלי אבחוני, נדרשים מחקרים רחבים ומגוונים יותר, שחוזרים על הממצאים באוכלוסיות שונות ובמרכזים רפואיים שונים. עד אז, MRI אינו כלי לאבחון אוטיזם.

מה המחקר כן עשוי לתרום?

התרומה המרכזית של המחקר היא בהצעת דרך חדשה לבחון הבדלים מיקרו מבניים במוח.

במקום לחפש אזור יחיד שאמור “להסביר” אוטיזם, החוקרים מציעים לבחון כיצד תכונות של אקסונים, מיאלין ומים חוץ תאיים עשויות להיות קשורות לאופן שבו מידע מועבר ברשתות מוחיות.

המחקר אינו מוכיח שהבדלים במהירות ההולכה גורמים לאוטיזם. הוא גם אינו מסביר את כל השונות הרחבה בין אנשים על הספקטרום.

אבל הוא מוסיף כיוון אפשרי למחקר עתידי. מחקרים גדולים יותר יוכלו לבדוק האם מדדים כאלה עשויים לסייע בהבנת הבדלים בין תתי קבוצות, בהתבוננות בתהליכי התפתחות לאורך זמן, או בהערכת שינויים מוחיים במסגרת מחקרי התערבות.

אלה עדיין שאלות פתוחות, ולא מסקנות קליניות.

מדדי מוח, אתיקה ונוירודיברסיות

הניסיון לזהות מאפיינים ביולוגיים של אוטיזם מעלה שאלות אתיות חשובות.

תפיסת הנוירודיברסיות מדגישה כי אוטיזם אינו רק אוסף של קשיים או פגמים שיש לתקן. עבור אנשים רבים, הוא חלק מזהותם, מאופן החשיבה שלהם ומדרך החוויה שלהם את העולם.

לכן, גם אם בעתיד יפותחו מדדים ביולוגיים מדויקים יותר, מטרתם אינה צריכה להיות להגדיר אדם רק על פי סריקת מוח או לכפות עליו אידיאל של “נורמליות”.

הערך האפשרי של מחקרים כאלה הוא בהעמקת ההבנה של שונות נוירולוגית. בעתיד, מדדים תקפים יותר עשויים אולי להוסיף מידע להבנת הבדלים בין אנשים על הספקטרום ולסייע בפיתוח סביבות, שירותים ומענים מותאמים יותר.

סיכום

המחקר של אוניברסיטת וירג'יניה מציע דרך חדשה לבחון הבדלים מחושבים במבנה המיקרו של המוח אצל ילדים ומתבגרים על הספקטרום האוטיסטי.

הוא מצא הבדלים ממוצעים במדדי מים חוץ תאיים, יחס G ומהירות הולכה אקסונלית מצרפית. הוא גם זיהה קשרים סטטיסטיים מסוימים בין חלק מהמדדים לבין שאלון תקשורת חברתית.

אבל הוא אינו מספק בדיקת אבחון, אינו מוכיח מה גורם לאוטיזם, ואינו מציע טיפול חדש.

הערך של המחקר נמצא דווקא בזהירות. הוא פותח שאלה מדעית מעניינת על האופן שבו מבנה זעיר של רקמת המוח עשוי להיות קשור לשונות רחבה במאפיינים נוירולוגיים והתנהגותיים. התשובות לשאלה הזו עדיין נבנות.

מקור המחקר

Newman, B. T., Jacokes, Z., Venkadesh, S., Webb, S. J., Kleinhans, N. M., McPartland, J. C., Druzgal, T. J., Pelphrey, K. A., and Van Horn, J. D. 2024. Conduction velocity, G ratio, and extracellular water as microstructural characteristics of autism spectrum disorder. PLOS ONE, 19, e0301964. DOI: 10.1371/journal.pone.0301964