自闭特质(Autistic Traits)反应的是个体在正常群体中表现出来的阈限以下,症状较轻的社会交往、交流能力,抑制控制能力损伤,其与自闭症谱系障碍(Autism Spectrum Disorder,ASD)的核心症状,社会性交流损伤,重复性刻板行为在严重程度上是连续性的关系。也就是说自闭特质广泛存在于ASD和正常人群之中,其区别在于严重程度。自2013年起,DSM-5不再对自闭症进行分类,明确认同了自闭症谱系障碍的性质---人群分布的连续性,其诊断与划分从定性向定量转变,诊断标准的变化反映了自闭特质与临床典型自闭症的区别在于自闭症状的严重程度。越来越多的研究者发现自闭特质有着与ASD相类似的行为特征、人格特征以及认知特点。并且除基因遗传因素以外,后天环境因素如家庭环境、社会环境、自身的内在特点等都在不同程度上形成了自闭特质所特有的风险因素与保护因素。因此,探讨自闭特质的脑机制及其影响因素,对于深入了解自闭特质的认知神经机制及其为干预提升提供了重要的理论意义和实际指导。近年来,随着核磁共振成像技术的快速发展,例如结构磁共振成像、静息态功能磁共振成像,任务态功能磁共振成像等,越来越多的研究者开始关注认知、行为与脑之间的关系。关于ASD个体的研究由于其在核磁扫描实验过程中配合度较低,其神经机制的研究也成了难点之一。因此,自闭特质个体由于症状较轻,且与ASD具有相似的认知特点和大脑结构与功能基础,能够为ASD的研究提供新的方向,具有一定的临床借鉴意义。并且自闭特质个体的社会认知功能与执行控制功能一直被认为是与ASD共有的核心认知障碍。大学时期又是社会认知功能与执行控制功能发展的关键时期,然而其在涉及到较多负性信息与进行反应抑制情境下的大脑活动模式表现仍不清楚。另外,已有的研究更多的关注环境对自闭特质的影响,然而环境是作为保护因素存在,还是风险因素存在,在以往的文献中并没有明确的探讨。因此,本文深入探讨自闭特质的大脑结构和功能基础,并揭示自闭特质个体在较复杂的社交信息与进行反应抑制情境下的大脑神经机制,及其风险因素与保护因素。本研究的开展在一定程度上可以为自闭特质(或自闭症)个体的心理健康和身心康复提供具有针对性的干预与治疗。具体而言,本研究包括4个研究8个实验:研究1考察大学生自闭特质个体的大脑结构与功能基础。实验1通过采集大样本数据(n=401,男性:111名,年龄分布:18-26岁)。使用自闭特质量表(Autisn spectrum Quotient,AQ)对被试的自闭特质进行测量。采用结构磁共振成像来探讨大学生自闭特质个体的大脑结构差异。基于体素的大脑结构形态学(voxel-based morphometry,VBM)方法对自闭特质的大脑结构基础进行分析,VBM无需先验假设,即分析不是基于某一特定结构,而是对全脑范围内的解剖差异进行相对公平和全面的分析。这一点对于精神疾病的临床研究特别重要。研究1结果发现,右侧额中回(middle frontal gyrus),枕中回(middle occipital gyrus)的灰质体积呈显著增加趋势;左侧海马旁(parahippocampa gyrus)的灰质体积呈显著减少趋势。同时左侧额上回(superior frontal gyrus)、右侧中央前回(precentral gyrus)的灰质密度呈显著增加趋势;右侧顶上小叶(superior parietal lobule)的灰质密度呈显著减少趋势。实验1分析的结果表明,自闭特质得分越高,其额中回,枕中回、额上回、中央前回的灰质体积与灰质密度越大,可能与高级认知功能受损有关,例如社交功能、情绪识别以及抑制控制、工作记忆等。以往的研究表明,个体的大脑结构会随着个体的认知功能的成熟,渐渐摈弃多余的灰质以达到高效运作的目的,也就是所谓的“修剪”功能。但在自闭特质群体中,这种“修剪”功能在个体成年之后并没有体现,也就是说与正常人相比,自闭特质个体的大脑结构出现了特异性的发展。实验1还发现,自闭特质得分越高,其大脑结构中的左侧海马旁,顶上小叶等区域出现灰质减少的趋势,左侧海马旁与顶上小叶分别负责抑制控制、工作记忆以及注意转移等功能,这种大脑发展趋势出现在自闭特质人群中,在一定程度上说明,自闭特质具有与自闭症患者同样的认知缺陷,但其症状程度较轻。实验2利用大样本的静息态功能磁共振数据(n=401,男性:111名,年龄分布:18-26岁)。使用自闭特质量表(Autisn spectrum Quotient,AQ)对被试的自闭特质进行测量。探讨大学生自闭特质的大脑功能连接的特征。基于静息态功能连接(resting-state functional connectivity,rs-f MRI)以实验1分析结果中的大脑结构区域,右侧额上回(superior frontal gyrus,SFG)、右侧顶上小叶(superior parietal lobe,SPL)、右侧顶下小叶(inferior parietal lobe,IPL)作为种子点,做种子点到全脑的功能连接分析。结果发现,自闭特质得分越高的个体,右侧SFG与左侧扣带中部(medial cingulate cortex,MCC)的之间连接增强,与右侧顶上小叶(supeior parietal lobule,SPL)之间的连接减弱;右侧SPL与右侧眶额叶(orbitofrontal cortex,OFC)之间的连接减弱;右侧IPL与杏仁核(amygdala)之间的连接增强。由此研究可以看出,大学生自闭特质个体脑部特异性发展的区域主要集中在与社会认知和执行控制功能有关的脑区。这些大脑区域可能是对自闭特质产生影响的关键脑区,可以视为自闭特质的神经生物学标记。研究2通过采集任务态核磁共振的数据。使用自闭特质量表(Autisn spectrum Quotient,AQ)对被试的自闭特质进行测量。探讨大学生自闭特质个体在社会认知加工(情绪识别与情绪加工)过程中的大脑机制。实验3采用认知重评任务(n=106,男性:80名,年龄分布:18-25岁),探讨大学生自闭特质的社会认知功能,尤其是在负性情绪加工条件下的大脑功能特征。实验要求被试集中注意力观看屏幕中央出现的图片,并让被试评价在观看图片后的负性情绪强度,作1-5点评分。激活分析结果发现,被试在进行负性情绪加工过程中,激活了大脑右侧颞中回(middle temporal gyrus,MTG)。MTG被认为是负责进行推理、推断的重要脑区。这一结果表明,被试在进行负性情绪加工任务过程中,更倾向于去推测所呈现刺激图片中发生了什么,而不是下意识回避危险。也就是说自闭特质得分越高的个体,其可能缺乏回避危险的能力。中介分析发现MTG在AQ总分与负性情绪体验(评价负性图片-评价中性图片)之间起着部分中介的作用。AQ分数越高,被试评价负性图片与评价中性图片之间的差距就越小,即自闭特质越高的个体,评价负性图片的情绪体验与评价中性图片的情绪体验之间的差距越来越小。生理心理交互(generalized psychophysiological interaction,g PPI)分析发现,AQ分数越高,其右侧MTG与海马旁、左侧楔前叶之间的功能连接越强,海马旁是与自传体记忆、无意识加工相关的重要脑区,楔前叶是情景记忆、与自我相关的重要脑区,两者之间的功能连接增强可能反应了自闭特质个体在负性情绪体验过程中对当下的负性情绪进行了无意识的过度加工,其社会信息的注意转换能力较弱。这些研究结果表明,与正常人相比,大学生自闭特质个体在进行负性情绪加工时,其容易忽略信息本身的危险性而去推测发生了什么,即缺乏回避危险的能力。这一加工倾向在某种程度来说是大学生自闭特质群体所特有的,是造成大学生自闭特质个体神经异常发展的重要原因之一。实验4采用经典的任务范式停止信号任务来探讨大学生自闭特质个体抑制控制能力的神经基础(n=29,男性:11人,年龄分布:19-20),结果发现AQ分数越高的个体,其停止信号反应时间(stop signal reaction time,SSRT)的反应时越长,表明个体的抑制控制能力较弱。接着进行Group independent Component Analysis(group ICA)分析,将聚类出来的大脑网络作为种子点做seed-to-voxel的功能连接分析,结果发现言语网络与小脑蚓部的功能连接增强,与颞下回的功能连接减弱;凸显网络与缘上回之间的功能连接减弱;背侧注意网络与舌回之间的功能连接减弱,额顶网络与中央前回之间的功能连接增强。以上结果表明,自闭特质个体在执行反应抑制任务时,小脑、中央前回参与了自下而上的注意加工过程,额顶网络、缘上回、颞下回参与了自上而下的抑制控制过程,与执行功能密切相关。同样这些脑区也出现在了ROI-ROI的分析中,这也从另一个侧面验证了这些脑区在自闭特质个体的执行功能中的重要作用。研究3探讨影响大学生自闭特质的风险因素及其神经机制。实验5探讨神经质对大学生自闭特质的影响及其神经机制(n=365人,男性:101人,年龄分布:18-26岁)。采用基于ROI的中介分析方法,结果发现,神经质得分与自闭特质的得分显著正相关。中介效应分析发现,额中回灰质密度在神经质得分与自闭特质得分之间起着部分中介的作用。实验5的结果表明,神经质得分越高的个体,自闭特质的得分也越高,其额中回的灰质密度发生了异常改变。额中回在个体情绪、灵活性与执行功能等认知功能中均起着重要的作用。额中回脑区的异常改变在一定程度上加重了个体的自闭特质症状。实验6探讨交流恐惧对大学生自闭特质的影响及其神经机制(n=359,男性:96人,年龄范围:18-26岁)。实验方法与实验5相同,结果发现,交流恐惧与自闭特质得分存在显著的正相关关系。中介分析发现,个体在交流人数处于中等水平即在以小组为单位的交流情况下,顶上小叶灰质密度在小组分与自闭特质得分之间起着部分中介的作用,这一结果表明,自闭特质得分越高的个体,交流恐惧程度也越高,其顶上小叶灰质密度发生了异常改变,而这种改变在一定程度上增强了个体的自闭特质。以上两个实验说明,高神经质,高交流恐惧的个体是大学生自闭特质可能形成的风险因素,这些风险因素可能在个体大脑发育的过程中,有针对性的导致了额中回灰质体积、顶上小叶的灰质密度异常变化,增加了个体形成高自闭特质的风险。研究3的结果表明自闭特质的风险因素多与社交功能、情绪识别以及抑制控制、工作记忆等大脑功能有关,这些风险因素的存在可能通过影响个体的额中回与顶上小叶的大脑结构发育,最终影响了个体的自闭特质的形成与发展,在一定程度上解释了自闭特质与这些风险因素的密切关系。研究4探讨影响大学生自闭特质的保护因素及其神经机制。实验7探讨外倾性对大学生自闭特质的影响及其神经机制(n=365人,男性:101人,年龄分布:18-26岁)。采用基于ROI的中介分析方法,结果发现,外倾性得分与自闭特质得分呈显著的负相关关系。中介分析发现顶上小叶灰质密度在外倾性得分与自闭特质得分之间起着部分中介的作用。这一结果表明,外倾性越高的个体,其顶上小叶灰质密度越大,即自闭特质得分越高的个体其外倾性得分越低,顶上小叶灰质密度越小。这一结果说明外倾性在一定程度上能够缓解大学生自闭特质个体的自闭症状。实验8探讨开放性对大学生自闭特质的影响及其神经机制(n=365人,男性:101人,年龄分布:18-26岁)。采用基于ROI的中介分析方法,结果发现,外倾性得分与自闭特质得分之间呈显著的负相关关系。中介分析发现,顶上小叶灰质密度部分中介了开放性与自闭特质之间的关系,开放性得分与顶上小叶灰质体积呈显著的正相关关系,自闭特质得分与顶上小叶灰质密度呈显著的负相关关系。这一结果说明开放性在一定程度上能够缓解大学生自闭特质个体的自闭症状。研究4的结果在一定程度上说明外倾性与开放性可以视为自闭特质的保护因素之一,外倾性与开放性较高的个体,其拥有更加成熟稳定的大脑结构,即较大的顶上小叶灰质密度。顶上小叶在个体的发展的过程中处于不断增长的趋势,并在青少年时期达到顶峰而后趋于稳定,顶上小叶灰质密度的减少说明自闭特质个体的抑制控制能力受到损伤。锻炼与培养个体的热情、社交、果敢、乐观等积极品质,在一定程度上能够使大脑随着行为干预的改变而改变,从而达到保护的作用。综上所述,首先,本研究发现自闭特质的大脑结构与功能基础主要集中在额中回灰质体积,顶上小叶灰质密度,额上回-扣带中部,额上回-顶上小叶,顶上小叶-眶额叶,顶下小叶-杏仁核之间的功能连接。这些脑区以及脑区之间的功能连接主要与社会认知和执行控制相关的脑区。高自闭特质的个体其表现出额中回灰质体积异常增加,顶上小叶灰质密度异常减少,以及功能连接异常变化的趋势,可能正是自闭特质认知功能异常的关键的神经基础。具体而言,首先,额中回可能与社会认知加工以及社会信息推理能力有关,顶上小叶可能与认知控制和细节注意能力有关。其次,自闭特质影响了个体的大脑结构正常的发展与变化,进而也影响了个体的情绪识别能力以及反应抑制能力,前者是社会认知功能的核心能力之一,后者是认知控制功能的核心能力之一。另外,对自闭特质风险因素与保护因素的探讨,可以在一定程度上探明,神经质、交流恐惧是需要引起重视的危险因素,外倾性、开放性人格特质是可以起到保护作用的。总而言之,本研究从认知神经科学的角度,探讨了大学生自闭特质个体的社会认知能力与非社会认知能力的神经基础的异常发展变化。研究结果可以帮助个体了解自闭特质的核心的大脑神经基础,了解自闭特质个体在情绪识别与反应抑制过程中的异常表现,并且进一步表明了个体的人格特质与社会交往能力对自闭特质有显著的影响。本研究也可以为自闭特质个体的心理健康和认知功能的恢复提供建设性的指导和建议。同时,对于综合人格、环境等因素对自闭特质进行个性化的诊断与治疗、干预与训练有一定的启示作用。