Controllo sensorimotorio predittivo nell’autismo

Il disordine dello spettro autistico (ASD) e una condizione dello sviluppo neurologico che è diagnosticata nell’1-2% degli individui in base a persistenti difficoltà in due domini distinti: (i) comunicazione e interazione sociale; (ii) limitati e ripetitivi schemi di comportamento, attività o interessi. In aggiunta a questi criteri diagnostici, i deficit sensorimotori sono considerati una caratteristica cardinale di ASD. Deficit sensorimotori frequentemente riportati includono: goffaggine, instabilità posturale, disturbi sensoriali e deficit della coordinazione visuomotoria. Queste difficoltà funzionali sono mostrate covariare nel contesto della sintomatologia clinica del disordine e dei tratti socio-comportamentali, suggerendo che possano essere sostenuti da meccanismi neurobiologici comuni. Tuttavia, si conosce poco riguardo l’eziologia di queste atipie correlate al movimento e le loro conseguenze sulla qualità di vita. Pertanto, investigare i meccanismi che contribuiscono al deficit del controllo sensorimotorio in ASD potrebbe offrire implicazioni utili sia per scopi scientifici che clinici.
È stabilito che le funzioni sensorimotorie dipendano da svariati, interconnessi input sensoriali e percorsi neurobiologici, che sono coordinati da modelli generativi del mondo circostante. Per controllare e apprendere in modo ottimale funzioni motorie, le predizioni sono calcolate basandosi su aspettative precedenti e dati sensoriali in entrata, prima di essere trasmesse gerarchicamente alla corteccia cerebrale. Tuttavia, è stato proposto che individui autistici presentino un’attenuazione cronica nell’uso di informazioni precedenti con una processazione atipica che può spiegare molte caratteristiche del disordine, incluso il deficit sensorimotorio. Questa ‘semplice’ ipotesi Bayesiana attinge all’evidenza empirica derivata da ricerche sulla percezione, azione e neurobiologia. Ad esempio, individui autistici hanno mostrato una riduzione degli aggiustamenti posturali anticipatori, atipico adattamento basato sugli errori e deficitarie capacità di apprendimento motorio. Inoltre, anomalie anatomiche e funzionali sono comunemente presenti in partecipanti autistici in regioni neurali pensate guidare il controllo predittivo, come il cervelletto, il cingolato anteriore e i gangli della base.
Tuttavia, studi hanno dimostrato che vari processi dipendenti dalle predizioni non sono cronicamente deficitari in individui autistici. Questi lavori hanno esaminato il grado al quale i partecipanti sollevavano oggetti che sembravano pesanti con più grade forza rispetto a quando sollevavano oggetti dall’apparenza leggera, un tipo di predizione sensorimotoria generata nella corteccia premotoria dorsale. Nonostante i partecipanti abbiano mostrato una riduzione della percezione sensorimotoria quando interagivano con oggetti di dimensioni differenti, questo effetto non è stato replicato quando gli oggetti differivano nel materiale. Questo suggerisce che le atipie del processamento predittivo nell’autismo possano essere guidate da meccanismi compito o contesto specifici.
Queste evidenze compito specifiche sono degne di nota, in quanto il controllo sensorimotorio è sostenuto da aggiustamenti del processo cognitivo sensibili al contesto. Per esempio, i segnali basati sull’aspettativa sono tipicamente down regolati quando l’incertezza rispetto a credenze precedenti è alta, per assicurare che gli indizi sensoriali possano essere processati. Da notare, queste risposte neurobiologiche sensibili al contesto sembrano essere diminuite in individui autistici, suggerendo che ‘autismo possa essere caratterizzato da inflessibilità in come il processamento predittivo venga aggiustato in accordo all’ambiente. Tuttavia, rimane da chiarire se le difficoltà sensorimotorie in ASD siano sostenute da un’attenuazione cronica dell’uso di informazioni precedenti o dei meccanismi sensibili al contesto correlati a come queste informazioni precedenti vangano integrate con l’ambiente.

Questo lavoro ha esaminato come il controllo predittivo sensorimotorio differisca tra gli individui autistici tramite due esperimenti di sollevamento di oggetti. Nell’Esperimento 1 sono state esaminate le azioni in un ampio campione neurotipico, esplorando la correlazione tra tratti tipo autistici e varie misurazione di predizione sensorimotoria. Adottando questo approccio iniziale gli autori sono stati in grado di identificare nuovi marker di predizione sensorimotoria correlati a tratti tipo autistico, evitando potenziali fattori di confondimento quali differenze nelle abilità cognitive e altri disordini concomitanti. Nell’esperimento 2 è stato analizzato come queste variabili di predizione sensorimotoria differiscano tra individui neurotipici e partecipanti con diagnosi clinica di ASD.
In entrambi gli esperimenti, i partecipanti dovevano sollevare oggetti che differivano in volume e peso, riportando precedentemente quanto credessero pesasse l’oggetto in una scala numerica. In entrambi gli esperimenti, la percezione e l’azione sono state fortemente guidate dalle aspettative precedenti del peso dell’oggetto, con oggetti grandi tipicamente predetti pesare di più di oggetti più piccoli dello stesso peso. Interessante, questi modelli di azione predittiva sono stati usati in modo comparabile a livello sensorimotorio sia in individui autistici che neurotipici con livelli variabili di tratti tipo autistico. Nello specifico, i profili di forza iniziale dei polpastrelli e la risultante cinematica di azione erano entrambi in scala in accordo alla stima del peso precedente il sollevamento; i comportamenti di campionamento generico visuale erano consistenti tra i gruppi. Questo suggerisce che la ponderazione di informazioni precedenti non è cronicamente sottostimata nell’autismo, come proposto dall’ipotesi Bayesiana del disordine. Al contrario, questi risultati implicano meccanismi di processazione sensibili al contesto, come precisione e modulazione.
Recenti evidenze neurologiche suggeriscono le difficoltà sensorimotorie sono causate da differenze nella regolazione o connettività dei network neurobiologici. Da una prospettiva computazionale, questa ricerca supporta il modello gerarchico e sensibile al contesto dell’autismo, che postula che le atipie del disordine possano originare da un funzionamento neuromodulatorio aberrante. In accordo con questa prospettiva, le atipie correlate all’autismo sarebbero più frequenti in condizioni incerte, dove le informazioni a priori ambigue sono tipicamente downregolate a favore di più affidabili evidenze sensoriali. Infatti, questo tipico pattern sensibile al contesto era apparente nell’Esperimento 2, nel quale i partecipanti neurotipici hanno mostrato marcati cambiamenti nel tasso di ricerca con lo sguardo in trial più incerti. Queste distinzioni non sono state presentate dai partecipai con ASD, suggerendo che questi mostrino una riduzione dell’aggiustamento del controllo sensorimotorio correlato all’incertezza.
In conclusione, gli autori hanno fornito evidenza che gli individui autistici tipicamente controllino le loro azioni di sollevamento in accordo alle stime predette del peso di un oggetto. Questi profili predittivi sono implementati attraverso vari sistemi sensorimotori e sono modellati tramite le conoscenze e le esperienze individuali precedenti. Future ricerche si rendono necessarie per esaminare come questi meccanismi correlati alla predizione siano integrati e alterati in differenti condizioni probabilistiche, per aiutare a una migliore comprensione e gestione delle difficoltà neurosensoriali nell’autismo.

Predictive sensorimotor control in autism

Tom Arthur, Sam Vine, Mark Brosnan and Gavin Buckingham

https://academic.oup.com/brain/article/143/10/3151/5911081