兒童自閉癥感覺統合障礙干預的新視角：rTMS技術及其理論基礎

賈磊 金冰

摘 要 感覺統合障礙是兒童自閉癥的典型共癥之一，對患兒的正常生活影響巨大。傳統干預手段從應用行為分析出發，側重游戲矯正，但干預費時費力且效果十分有限。隨著神經科學技術手段的應用發展，根據患兒Gamma頻段腦電活動異常機制而進行的重復經顱磁刺激（rTMS）干預，已成為自閉癥感覺統合障礙干預治療的新方向。本文對技術的理論基礎及其應用發展過程進行了回顧。

關鍵詞 自閉癥 感覺統合障礙 重復經顱磁刺激 Gama頻段腦電耦合異常

中圖分類號：R749.94 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2018.09.076

Abstract The Sensory Integration Dysfunction （SID） is a typical co-syndrome of the autistic children， and this dysfunction hinders their normal lives significantly. Traditional interventions on the SID developed from the applied behavior analysis （ABA） focus on the game remedy， but this technology was strenuous and time consuming， as well as effect limited. With the development of the neuroscience technologies， the repetitive transcranial magnetic stimulation （rTMS） which based on the dysfunction of Gama band becomes a new method in the SID intervention. Considering that， here we reviewed the theoretical base of this method.

Keywords Autism； sensory Integration Dysfunction （SID）； repetitive transcranial magnetic stimulation （rTMS）； coupling anomalies in Gama band

1 自閉癥感覺統合障礙傳統干預手段面臨的問題和困境

人類通過感覺來感知獲取外界信息，不同刺激信息經感覺通道進入中樞神經系統，由大腦對各類刺激進行選擇性整理和組織，形成知覺并做出行為應對，這一過程稱之為感覺統合。感覺統合障礙（Sensory Integration Dysfunction）則是指進入大腦的多種感覺刺激信息不能在中樞神經系統內形成有效的組織和整合而產生的一種感知異常或缺陷。[1]感覺統合障礙是兒童自閉癥的典型共癥之一。由于感知是各種高級心理活動的基礎，因此感覺統合失敗會顯著制約自閉癥兒童的心理與行為的發展，嚴重影響患兒正常生活技能的掌握，進而出現各類行為適應問題。

我國對于自閉癥感覺統合障礙的干預研究起步較晚，目前國內對于此障礙的理論研究和教育干預依然以二十世紀八十年代末Frith所提出的弱中央統合理論為主要根據，對存在感覺統合障礙，尤其是前庭系統失調和本體系統失調的兒童進行行為矯正。干預手段以傳統應用行為分析為主要取向，采用游戲訓練作為主要手段。這類干預方案雖能一定程度上提高自閉癥兒童的感覺調節和運動協調能力，但存在四方面問題：一是目前常用的游戲訓練干預側重行為矯正，主要針對前庭系統失調和本體系統失調的兒童。這類游戲訓練本身并非針對自閉癥兒童，且無個別化的深層心理機制分析作為支撐，因此適用性不佳。二是干預過程忽略環境和刺激信息的可持續性和多樣性，即便對單通道感覺統合障礙有所改善，但并不適用于跨通道的感覺統合障礙。三是干預方法并無發展心理學和神經生理學的理論作為支撐，容易忽略個體感覺統合訓練干預背后的深層神經系統變化和神經發育過程。四是干預治療過程耗時費力，對患兒家庭造成較大經濟負擔，但對自閉癥核心癥狀的治療作用依然非常有限。[2]因此，探索感覺統合障礙的深層機理，開發新的干預手段，已經成為兒童自閉癥教育康復技術發展的必然。

2 自閉癥兒童的感覺統合障礙與其異常腦發育基礎

近年來的研究發現，自閉癥兒童的感覺統合障礙與其異常發育的腦神經結構和功能有著緊密關聯。微觀層面，這種異常主要體現為神經皮層中微柱的結構和功能異常。微柱（Minicolumn）是大腦神經皮層六層結構中，由垂直跨越其中第二至第六層的椎體神經元細胞，與其周圍氨基丁酸神經元和中間抑制細胞（包括雙刷細胞、籃狀細胞和枝形細胞）所構成的特殊神經元單元。單個微柱結構中，由椎體神經元完成神經信息的加工和在不同皮層間的上下垂直傳遞，而中間抑制細胞則承擔水平方向的傳遞或抑制。基于上述特性，微柱被認為是大腦神經皮層實現正常心理功能的基礎微觀單元。相較正常個體的發育過程，自閉癥兒童的神經微柱結構已被證實為發育異常。此種異常首先表現為單個微柱的體積縮小、長度變短，以及微柱間聯系的空間變小，而且表現為神經元微柱數量的顯著增多。這種異常結構反應在心理活動中則表現為微柱間抑制功能的顯著降低以及神經活動間相互干擾的增加。研究發現，自閉癥個體的微柱結構異常以額葉皮層較為典型。而額葉皮層既是有意注意的關鍵腦區，又承擔工作記憶、執行控制功能，是大腦對不同感覺通道信息進行有意深度整合的中樞。因此，額葉皮層微柱的結構和功能異常是自閉癥感覺統合異常產生和出現的重要微觀基礎。[3]

而在宏觀層面，聯絡皮層的功能障礙以及神經白質網絡異常化的結構和功能連接則是導致自閉癥兒童感覺統合障礙出現的另一關鍵原因。一方面，大腦的聯絡皮層是進行跨感覺通道信息統合，形成知覺的關鍵中樞。原因在于，聯絡皮層分布有特殊的多模式感覺細胞，這些多模式感覺細胞負責將不同感覺皮層傳輸過來的信息進行整合。但是，功能磁共振成像和腦電溯源卻發現，自閉癥兒童的感覺統合障礙通常伴隨有顳頂聯絡區皮層的功能活動異常。另一方面，采用彌散張量成像（Diffusion Tensor Imaging）技術的腦成像研究發現，自閉癥兒童的神經白質網絡葉存在明顯的發育異常，具體表現為白質結構中局部短距離神經聯絡的加強和遠距離神經聯絡的傳遞功能減弱。上述兩種異常機制相互作用，體現在自閉癥個體的腦電活動上，前者表現為顳頂聯絡區Gamma（高于30Hz）頻段腦電節律的活動異常，而后者則表現為Gamma頻段與其他頻段的耦合異常。[1]鑒于Gamma頻段腦電節律與自閉癥兒童感覺統合障礙存在以上特殊關聯，因此根據這一關聯特性設計生物反饋系統，進行自閉癥感覺統合障礙的篩查、診斷和干預治療成為當前研究發展的一大趨勢。

3 rTMS技術在自閉癥感覺統合障礙干預中的應用

由于自閉癥兒童在神經系統的微觀和宏觀層面均存在發育異常，因此除藥物治療外，這種異常很難在無創限制下直接進行相應干預。所以早期對自閉癥感覺統合障礙的干預治療只能選擇進行長期的行為訓練，以期通過訓練獲得神經系統在結構和功能上的改善。但這一過程不僅耗時費力，而且療效不佳。這種困境直至上世紀末經顱磁刺激技術的出現，才有了一定轉機。

經顱磁刺激技術是一種現代神經電磁干預技術，其原理源自法拉第電磁感應定律，即通過體外設置的電磁線圈形成垂直方向的磁脈沖，進而穿透頭皮、顱骨和蛛網，直接影響和作用于腦內神經細胞的電活動。采用rTMS手段，在較長時間內連續形成低頻磁脈沖，可以直接作用于目標腦區，從而可以造成持續、無創的干預治療效果。由于科學使用這種技術安全無創，目前這種技術已經廣泛運用在了包括自閉癥、抑郁癥在內的精神疾病治療干預中。[4， 5]

如前文所示，自閉癥個體額葉皮層存在神經微柱的結構和功能異常，其重要表現之一是微柱間連接的中間細胞抑制功能削弱或喪失。而rTMS所釋放的低頻磁脈沖被發現能夠有效地刺激并修復這一功能。因此，基于rTMS進行額區微柱功能修復，成為自閉癥感覺統合障礙干預的一種選擇。為此，美國哈佛大學和路易斯維爾大學的研究團隊進行了相應探索。他們發現，采用0.5或1Hz的低頻段rTMS技術作用于額葉皮層中負責執行控制的背外側額葉皮層和負責感覺信息統合的輔助運動區，經過一周多次并持續數周的干預治療，能夠顯著改善自閉癥兒童在多種任務下的注意選擇、面孔識別以及視聽覺的統合能力。更為重要的是，結合腦電測量分析技術的證據顯示，這種改善處于神經功能的深層改善——它不僅體現為患兒完成注意感知任務時行為表現的改善，而且體現為患兒腦電Gamma頻段與alpha及其他頻段耦合機制的明顯恢復上。這說明，對額葉皮層的rTMS干預能夠修復額葉與其他皮層區域的神經傳遞，從而改善自閉癥兒童感覺統合障礙。[3-6]

4 總結與展望

綜合現有關于自閉癥兒童感覺統合障礙的腦電和rTMS研究可知，結合Gamma頻段腦電耦合機制以系統實施rTMS干預，已被證明是自閉癥感覺統合障礙康復治療的一種有效手段。對此，目前已有國外科研單位基于上述機理設計開始研發自閉癥干預治療的生物反饋設備。相比，我國在領域的起步較晚，目前處于研究跟隨狀態。因此，加大科研投入，實現彎道超越，將是本領域教育和醫療工作者發展投入的一個重要方向。

參考文獻

[1] Beker， S.， J.J. Foxe， and S. Molholm， Ripe for solution： Delayed development of multisensory processing in autism and its remediation. Neuroscience & Biobehavioral Reviews， 2018. 84： p. 182-192.

[2] 陳墨，韋小滿.自閉癥弱中央統合理論綜述.中國特殊教育，2008.100（10）：80-86.

[3] Casanova， M.F.， et al.， Repetitive transcanial magnetic stimulation （RTMS） modulates event-related potential （ERP） indices of attention in autism. Translational Neuroscience， 2012. 3（2）： p. 170-180.

[4] Oberman， L.M.， et al.， Transcranial magnetic stimulation in autism spectrum disorder： Challenges， promise， and roadmap for future research. Autism Research， 2016. 9（2）： p. 184-203.

[5] Oberman， L.M.， A. Rotenberg， and A. Pascualleone， Use of Transcranial Magnetic Stimulation in Autism Spectrum Disorders. Journal of Autism and Developmental Disorders， 2015. 45（2）： p. 524-536.

[6] Sokhadze， E.M.， et al.， Effects of Low Frequency Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation （rTMS） on Gamma Frequency Oscillations and Event-Related Potentials During Processing of Illusory Figures in Autism. Journal of Autism and Developmental Disorders， 2009. 39（4）： p. 619-634.