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研究人员为探究自闭症（ASD）成年患者大脑老化情况，对比其与正常人脑白、灰质差异，发现 ASD 患者额叶白质自由水增加，且两组脑老化模式不同。
在神经科学的神秘版图中，自闭症谱系障碍（Autism Spectrum Disorder，ASD）宛如一团迷雾，一直是研究人员渴望穿透的谜题。这是一种伴随患者终身的神经发育障碍，对患者的健康、独立生活能力以及生活质量都有着深远的影响。以往针对自闭症儿童的研究已经发现，胼胝体作为大脑中重要的白质结构，对自闭症的许多关键临床特征有着重要作用。在儿童时期，自闭症患者的胼胝体就存在发育异常，如分数各向异性（Fractional Anisotropy，FA）降低、平均扩散率（Mean Diffusivity，MD）和径向扩散率（Radial Diffusivity，RD）增加，这表明其大脑半球间的完整性发育不足，髓鞘形成延迟。同时，在灰质方面，年轻自闭症患者的额叶、顶叶、边缘系统以及脑室周围区域也存在体积偏差。然而，随着年龄增长，自闭症成年患者大脑白质和灰质的微观结构变化却鲜为人知，这就像在探索大脑奥秘的道路上出现了一个巨大的缺口，严重阻碍了人们对自闭症患者大脑老化过程的理解。
为了填补这一关键空白，来自美国佛罗里达大学等机构的研究人员 Young Seon Shin、Danielle Christensen、Jingying Wang 等开展了一项重要研究。该研究成果发表在《Molecular Autism》杂志上，为我们揭示了自闭症成年患者大脑微观结构的神秘面纱。
研究人员运用了先进的扩散磁共振成像（Diffusion MRI，dMRI）技术，这一技术就像是大脑的 “微观探测器”，能够深入探究大脑内部的结构。他们对 43 名年龄在 30 - 73 岁的自闭症成年患者和 43 名年龄、性别、智商匹配的神经典型对照者进行了 dMRI 扫描。在扫描过程中，研究人员重点关注了 32 条胼胝体白质束及其对应的同源灰质区域的新型 dMRI 生物标志物，包括自由水（Free Water，FW）、自由水校正分数各向异性（Free Water Corrected Fractional Anisotropy，fwcFA）和自由水校正平均扩散率（Free Water Corrected Mean Diffusivity，fwcMD）。
在研究结果部分，研究人员发现了一系列令人瞩目的差异。首先是在胼胝体白质束方面，自闭症成年患者与对照组相比，在 7 条额叶胼胝体束中表现出显著升高的自由水。而在年龄相关模式上，对照组中大多数胼胝体束随着年龄增长出现自由水增加和 fwcFA 降低的现象，但自闭症成年患者却没有这种与年龄相关的模式。在灰质区域，自闭症成年患者的距状皮质中细胞外自由水升高，背侧运动前皮质中的 fwcMD 较低。而且，对照组中所有灰质区域的自由水都随着年龄增长而增加，然而自闭症成年患者的任何 dMRI 指标都未发现与年龄相关的变化。
进一步分析发现，通过非参数偏相关模型和非线性回归模型对数据进行深入挖掘后，发现自闭症成年患者大脑中 dMRI 指标与年龄的线性关系较差，而对照组则呈现出更强的年龄相关线性关系。在探究自由水与临床严重程度的关系时，研究人员发现虽然自闭症成年患者在 7 条额叶胼胝体束中自由水增加，但与重复行为量表修订版（Repetitive Behavior Scale-Revised，RBS-R）总分并无显著相关性，与自闭症诊断观察量表第二版（Autism Diagnostic Observation Schedule, Second Edition，ADOS-2）总分的关系也未通过错误发现率（False Discovery Rate，FDR）校正。此外，在使用传统单张量拟合算法进行补充分析时，发现校正 FDR 后，自闭症成年患者和对照组在任何白质或灰质区域的 FA 和 MD 均无显著差异。
从这些研究结果可以看出，自闭症成年患者大脑额叶白质中的自由水负荷增加，这可能与神经炎症有关。已有研究表明，自闭症患者大脑中存在神经炎症过程，包括星形胶质细胞和小胶质细胞的激活，以及细胞因子和趋化因子水平的升高。这些炎症反应可能导致血脑屏障通透性增加，进而引起自由水积累。而且，自闭症成年患者和对照组在大脑微观结构特征上存在差异，年龄与组织微观结构之间的关系在自闭症成年患者中并不明显，这表明他们的大脑老化模式更为异质化。
这项研究具有重要的意义。它首次全面评估了中年和老年自闭症成年患者大脑白质和灰质中的自由水和自由水校正 dMRI 指标，为理解自闭症患者的大脑老化过程提供了新的视角。同时，研究结果也强调了在 dMRI 研究中纳入自由水量化的重要性，因为自由水的积累可能会影响传统 dMRI 指标的准确性。然而，该研究也存在一定的局限性，例如只招募了认知能力正常的自闭症成年患者，研究设计为横断面研究，无法推断大脑微观结构随时间的变化，且长期使用精神药物可能会影响研究结果，dMRI 指标的重建模型也存在一定的局限性。
总的来说，该研究为自闭症领域的研究开辟了新的方向，未来需要更多的纵向研究和大样本研究，以进一步探究自闭症患者大脑老化的机制，以及自由水作为生物标志物在预测自闭症患者共病神经退行性疾病方面的潜力。相信随着研究的不断深入，我们对自闭症的理解将更加全面，也有望为自闭症患者的治疗和干预提供更有效的策略。
研究人员在开展这项研究时，主要运用了以下关键技术方法：首先是样本采集，自闭症成年患者从佛罗里达大学、中佛罗里达大学、南佛罗里达大学的自闭症及相关障碍中心（Center for Autism and Related Disabilities，CARD）和 SPARK 研究匹配项目招募，神经典型对照者从北佛罗里达中部社区招募。然后使用 3T 西门子 Prisma 扫描仪及 64 通道头线圈进行 dMRI 数据采集。在数据处理和分析阶段，运用 FMRIB 软件库 6.0（FSL）、高级归一化工具（ANTs）和 MRtrix3 软件包进行数据的去噪、去伪影、生成脑掩码、校正涡流和运动相关失真等处理，并通过双张量模型重建 dMRI 数据，最后使用 SPSS 29 和 R 4.2.2 进行统计分析。
