自闭症是一种预测障碍

文献：Sinha, P., Kjelgaard, M. M., Gandhi, T. K., Tsourides, K., Cardinaux, A. L., Pantazis, D., . . . Held, R. M. (2014). Autism as a disorder of prediction. Proceedings of the National Academy of Sciences, 111(42), 15220-15225. doi:10.1073/pnas.1416797111

1.文章概述 ¶

已有的大量实证研究结果证明了构成自闭症表型特征的多样性。但目前尚不清楚这些特征的子集是否具有潜在的因果关系。因此对自闭症的诊断和治疗很复杂。本文基于理论和经验数据回顾提出假设：自闭症表型的一些显著方面可能是潜在的预测能力受损的表现。因为缺少预测能力，一些表征是毫无原因地意外发生的。

自闭症可能与辨别环境实体之间预测性关系的能力下降有关的假设，其理论动机来自于自闭症患者通常受到影响的领域中固有的信息处理需求。

自闭症的主要诊断标准：社交困难、重复刻板行为，从表面上截然不同。然而，从信息理论的角度（information theoretic perspective）来看，它们非常相似:都构成了时间上展开的Markov systems，由概率连接（probabilistic links）控制从一种状态到另一种状态的进展。

自闭症的预测障碍假说指出：自闭症可能与不准确的条件概率p有关。p(B|A),从a发生到过渡到b的可能性，过渡持续的时间，△t。p(B|A)可以分为可察觉的关系和不可察觉的关系，用关联灵敏度函数ASF来表示，预测能力下降，ASF向左上角移动。对于神经发育正常的个体来说明显的关系，自闭症患者无法察觉。

自闭症的预测障碍假说不是自闭症的唯一原因，但可以为自闭症表征的几个不同方面提供解释。

（1）坚持一致性insistence on sameness

是自闭症的显著特征，DSM-5将IoS纳入诊断标准。坚持一致性的行为可能是因不可预测性引起的焦虑导致的，也是一种缓解焦虑的方式。

自我刺激行为，在外部刺激强化的情况下最明显，因为个体尝试用自我产生的可预测性信息来掩盖外界的不可预测性信息。

自闭症中惯性依赖和刺激行为的简单解释是：个体在尝试最小化不可预测性，在不能对抗外界环境时主动加强一致性（sameness）。

（2）高度敏感sensory hypersensitive

90%自闭症儿童会对正常发育儿童忽略的刺激有感觉异常，通常是高度敏感(hypersensitive)。

在抑制感觉刺激时起关键作用的是习惯能力，习惯化的减少使刺激的抑制减少。习惯化的关键决定因素是刺激的可预测性。正常个体对事件的可预测性和事件所诱导的习惯程度成正比，缺乏可预测性会损害习惯进而导致高度敏感。PIA认为，内源性的预测性损伤会导致环境刺激更加混乱，导致习惯性降低，从而产生更大压力。

（3）与动态对象交互困难

比如绝大多数自闭症儿童不能开车，玩动态游戏时有困难。

自闭症儿童基本的运动检测(motion detection)和方向感知没有损伤。和动态对象交互的过程中，关键的一步是：预测移动的对象可能在哪里，以便计划自己的运动来拦截或躲避该对象。预测受损会导致在线位置估计错误。这个缺陷会让自闭症患者不能完成一些看似简单的任务：躲避车、接球。

（4）心理理论困难

心理理论本质是一项预测任务：给定一项观察，一个个体从前因预测结果或从结果推出前因，即p(过去的历史｜当前的行为），p（未来的行为｜当前的观察）。预测障碍会使观察者无法将当前的观察置于之前或未来可能的背景中。自闭症患者没有预测性关系，只能在没有社会和历史背景的情况下解释行为。

（5）island of proficiency

自闭症患者在几个方面会有相对正常发育个体的保留或增强的能力，包括数学、静态形式连贯性static form coherence、视觉搜索、block design task、日期计算、音乐表演、绘画。共同特征是严格基于规则，除了音乐都是静态的，不需要随着时间推移进行预测。对音乐的高能力是基于对音乐结构的熟悉，依赖对规则的遵守。

（1）超弹性hyperplasticity

预测能力受损会导致对环境刺激的新奇感增强。新奇感调节脑干和基底神经节的活动，这些结构在学习中起重要作用。自闭症患者由于预测性受损引起新奇感上升，脑干和基底神经节过度活跃(hyperactivition)，会导致学习能力的过度可塑性(hypermalleability)，过度可塑性反过来会进一步损害instance aggregation。

（2）纹状体、基底神经节和小脑的变化

正常发育个体，参与预测的关键大脑部位是基底神经节、纹状体、前扣带回和小脑。如果自闭症预测能力受到影响，那么可以预测大脑的这些区域受到影响。已有的神经成像显示这些区域的异型性和自闭症有关。

（3）对幽默的欣赏度降低

幽默的关键组成部分是违反预期。要求听者对给定序列展开合理预测，对预测的偏差构成“幽默”。已有的一些研究显示自闭症儿童在处理幽默故事中的惊喜和连贯性上有特殊困难。

（4）运动预期降低 motor anticipation

人类的很多运动行为本质上就是预期性的。PIA假说预测自闭症患者的运动预期会降低，目前已有的证据和预测一致。比如：4-6个月大的儿童在喂养时预期失败，后续被诊断为自闭症。

自闭症的病因不同，但在不同表现之间有一些共性，因此临床诊断相同。本文认为预测性损伤是个体间共有的内表型。虽然大部分自闭症患者共有核心缺陷，却有异质性的表型特征。

问题一：如何解释相同的基本障碍在个体间表现的不同？

第一点，尽管病例间存在异质性，仍会保留共性，以便于临床经验丰富的医生快速发现核心特征进行评估诊断。第二点，PIA假说不要求所有个体的预测性损伤相同，不同的预测性损伤间，存在参数差异。比如预测关系的强度或时间机制。这些差异可能可以解释自闭症谱系中的表型差异，为不同的自闭症亚型分类提供基础。

问题二：PIA的必要性，用PIA来解释的自闭症表型是否有其他解释？

确实有其他解释说明，比如心理理论障碍是由于社会认知皮层异常或镜像神经元系统异常引起的。但PIA假说的关键在于它不仅为单一的特征提供统一的解释。还可以为其中几个特征提供统一的解释。

2.未来的研究方向 ¶

PIA不仅帮助我们更好的理解自闭症的信息处理根源，还可以作为识别参与这个概率过程的大脑区域的前兆，这些区域在自闭症中受不同的影响。

可以使用行为遗传学方法检查预测能力的基因基础，将自闭症的明显特征与潜在基因结构建立联系。

3.不懂的地方 ¶

Markov systems