Бинокулярная конкуренция помогла определить тяжесть симптомов при аутизме
Американские ученые выяснили, что люди с расстройством аутистического спектра отличаются замедленной реакцией зрительной системы при переключении между двумя стимулами, каждый из которых доступен для одного глаза. На полученных данных они также построили классификатор, который позволил по скорости реакции и работе зрительной коры определить тяжесть симптомов с точностью до 87 процентов. Результаты исследования могут также помочь в разработке методов ранней диагностики аутизма, пишут ученые в журнале Current Biology.
В классическом понимании расстройство аутистического спектра — это прежде всего патологическое нарушение способности к социальному взаимодействию. Именно поэтому при изучении головного мозга людей с аутизмом исследователи в первую очередь сосредотачиваются на работе отделов, которые вовлечены в процесс общения с другими людьми, так называемого «социального мозга». При этом аномалии (в сравнении с людьми без расстройства аутистического спектра) могут наблюдаться и в работе других отделов мозга, в частности, например, зрительной коры, так как при аутизме наблюдаются в том числе и нарушения восприятия.
Один из методов изучения нарушения зрительного восприятия при аутизме — это исследование активирования и ингибирования зрительной коры при предъявлении двух разных стимулов или в условиях так называемой бинокулярной конкуренции (также изучаются соответствующие поведенческие показатели). Ученые под руководством Алины Шпигель (Alina Spiegel) из Университета Джонса Хопкинса решили использовать именно его: в их эксперименте приняли участие 18 взрослых людей с диагностированным расстройством аутистического спектра и 19 людей без диагноза в качестве участников контрольной группы.
В ходе эксперимента участникам необходимо было через специальное устройство-призму смотреть на два кружка, вращающихся с разной частотой: зеркала в призме отражали стимулы так, чтобы каждый из них был доступен для каждого глаза. В процессе наблюдения кружки менялись местами, а участникам необходимо было постоянно обозначать, какой из них они видят: зеленый, красный или смесь двух. Ученые сосредоточились на активности зрительной коры во время того, как кружочки менялись местами: для этого считывались сигналы ЭЭГ с затылочной коры.
Ученые выяснили, что в процессе бинокулярной конкуренции частота реакции участков зрительной коры, отвечающих за правый и левый глаз, находится в противофазе: когда активируются те участки, которые отвечают за правый глаз (то есть когда изображение распознается именно им), ингибируются те, которые отвечают за левый — и наоборот. При этом у участников исследования с диагностированным расстройством аутистического спектра этот переход был значительно медленнее. Также снижены и их поведенческие реакции: они медленнее сообщали о цвете кружочка, который находился в поле зрения того или иного глаза.
Обозначив явные различия в обработке визуальных стимулов в процессе бинокулярной конкуренции, ученые решили посмотреть, можно ли по ним автоматически определить наличие симптомов расстройства аутистического спектра и их тяжесть. С помощью классификатора, основанного на методе опорных векторов, они научились предсказывать тяжесть симптомов аутизма по показателям бинокулярной конкуренции с точностью до 87 процентов.
Механизм подобной замедленной обработки визуальных стимулов при аутизме, по мнению ученых, основан на замедленной работе ГАМК-ергических рецепторов, отвечающих за ингибирование, и глутаматных, отвечающих, наоборот, за активацию участков. В целом авторы отмечают возможность использования подобного исследовательского метода в качестве диагностики. Ее преимущество может быть в том, что она не требует анализа речи и общения с другими людьми, что может быть полезно, в особенности, для ранней диагностики у маленьких детей.
Больше подробностей о причинах возникновения расстройства аутистического спектра, истории его изучения, методах терапии и диагностики вы можете прочитать в нашем материале «Дети дождя», который мы подготовили к Всемирному дню распространения информации о проблеме аутизма: в этом году он отмечался 2 апреля.
Елизавета Ивтушок
Эти данные важны для понимания эволюции коммуникации и речи
Исследовательницы из Великобритании изучили, насколько хорошо люди понимают жесты других гоминид. Они создали онлайн-игру, в которой люди смотрели видео с распространенными жестами шимпанзе и бонобо и выбирали возможное значение этих жестов из предложенных вариантов. Анализ данных 5656 участников показал, что люди хорошо распознают обезьяньи жесты. Эти результаты важны для понимания эволюции коммуникации и речи. Исследование опубликовано в PLOS Biology. Человеческий язык нужен не только затем, чтобы передавать информацию, но и чтобы передавать смысл. Мы используем язык преднамеренно, в отличие от вокализаций других животных, которые нередко являются просто реакцией на какой-то определенный стимул вроде близости хищника или пищи — и не важно, есть вокруг сородичи, или нет. Мы можем выбирать, говорить или не говорить что-то, как и когда это делать. Однако, по мнению ученых, было бы ошибкой полагать, что такая сложная форма коммуникации появилась у человека ни с того ни с сего. Все остальные гоминиды — орангутаны, гориллы, шимпанзе и бонобо — говорить как люди не могут, но используют звуки и жесты примерно схожим образом. Они также ориентируются на адресата и перестают демонстрировать жест, когда другая обезьяна делает то, что от нее хотят. Сейчас идентифицировано более 80 жестов гоминид, часть из которых у разных видов — общие. Люди, несмотря на близкое родство с шимпанзе и бонобо, жесты обезьян использовать, судя по всему, перестали. Но, возможно, мы просто слишком замаскировали это: тот факт, что мы жестикулируем ничуть не меньше в совершенно разных контекстах, может усложнять поиск нужных жестов в нашем репертуаре. Также недавнее исследование показало, что дети, которые еще не умеют говорить, могут использовать около 50 жестов из репертуара обезьян. Возможно, жесты других гоминид все еще доступны нам — хотя бы отчасти. Исследовательницы из Лаборатории диких умов (Wild Minds Lab) Сент-Эндрюсского Университета Кирсти Грэхэм (Kirsty Graham) и Кэтрин Хобейтер (Catherine Hobaiter) с помощью компьютерной игры проверили, как люди понимают самые распространенные жесты шимпанзе (Pan troglodytes) и бонобо (Pan paniscus). Ученые проанализировали данные 5656 участников, которые посмотрели 20 коротких видео, где обезьяна показывает какой-либо жест, и выбрали значение этого жеста из четырех предложенных вариантов. Участников случайным образом разделили на две группы: одна смотрела только видео с жестами, другая видела также краткое описание контекста — всего по одной строке. Каждое видео сопровождалось простой иллюстрацией жеста, которая помогала понять, что происходит на видео (неопытный зритель не всегда определяет это с первого раза) — примеры таких иллюстраций можно посмотреть здесь. Всего было 40 видео с жестами шимпанзе и бонобо, и каждая группа увидела по 20. Исследователи выбрали 10 наиболее распространенных типов жестов, значение которых было уже известно как у шимпанзе, так и у бонобо. У большинства (13 штук) жестов было одно значение, а у 4 типов жестов шимпанзе и 3 типов жестов бонобо — несколько. Исследователи определили главное (более частое) и дополнительное значение — оба эти значения предлагались среди вариантов. Так, например, жест «сильный громкий скрежет» (на видео обезьяна чешет себе бок) используется для инициирования груминга, в то время как «встряхивание объекта» (на видео обезьяна трясет ветви деревьев) — как для груминга, так и для совокупления. https://youtu.be/PWujWiRNV-A Бонобо трясет ветку дерева — такой жест обезьяны обычно используют как призыв к совокуплению Видео с разными жестами можно посмотреть на ютуб-канале Great Ape Dictionary, там есть большой плейлист с примерами жестов бонобо. А можно попробовать испытать себя и пройти ту самую игру, где нужно угадывать значения жестов — доступ к ней открыт, а данные не собираются (игра на английском). Участники исследования правильно распознавали значение жестов более чем в 50 процентах случаев — и такой результат нельзя объяснить случайным угадыванием (тогда процент был бы около 25). Если участникам предлагали краткое описание к видео, они чуть лучше распознавали жесты — но разница была совсем небольшой. Так, значение жеста «поднятие руки» участники определили верно почти в 90 процентах случаев: у шимпанзе он означает просьбу еды, а у бонобо — просьбу о грумминге, реже — просьбу нести его. Еще три жеста, включая «демонстрацию гениталий», которая у обоих видов означает призыв к сексу или к тому, чтобы быть дружелюбным, участники верно поняли в 75 процентах случаев. Единственным жестом, значение которого люди понять не смогли, было то самое «встряхивание объекта». Его основное значение и у шимпанзе, и у бонобо действительно неочевидное — приглашение к сексу; еще иногда шимпанзе используют его как сигнал «отойди от меня», а бонобо — как просьбу о грумминге. Возможно, нам просто хватает ума и сходства с другими приматами, чтобы понять, что они хотят сказать. Однако авторы полагают, что способность понимать жесты гоминид могла достаться нам от наших предков, которые их использовали. Тогда эти жесты могут быть частью эволюционно древнего общего словаря приматов — что очень вероятно в контексте формирования человеческой речи. Впрочем, и вокальные сигналы нечеловеческих приматов не так уж примитивны и могут рассказать нам что-то о формировании человеческой речи. А еще обезьяны могут учиться друг у друга новым формам вокализации или даже жестов.