Исследование. Аутизм и работа сердца

Отличия в сердечной активности демонстрируют физиологические особенности при аутизме и подтверждают, что люди с аутизмом постоянно живут с крайне высоким уровнем стресса

Неожиданно в животе громко заурчало, напала безудержная зевота, сердце бешено колотится перед важным выступлением. Такие разные телесные проявления, связанные с пищеварением, сном или стрессом, управляются автономной (вегетативной) нервной системой – сетью нервов и волокон, которая пронизывает почти каждый орган вашего тела.

Эта система похожа на автопилот в самолете – она настраивает ваши физиологические процессы в соответствии с тем, что происходит в окружающей среде. Если вы сталкиваетесь с опасностью, то часть этой системы – симпатическая нервная система – готовит ваше тело к тому, чтобы «бежать или сражаться». Если же вам нужно отдыхать или переваривать пищу, то в действие вступает парасимпатическая нервная система, которая расслабляет ваши органы и мышцы.

Неверная реакция автономной нервной системы может иметь серьезные последствия. Например, если ваше тело будет слишком долго находиться в состоянии ответа на опасность, то даже знакомые вещи и явления покажутся вам пугающими. Продолжительное нахождение в таком состоянии приводит к повышенной тревожности, проблемам с социальным взаимодействием и сном, даже к нарушениям пищеварения и сердечным заболеваниям.

Все эти проблемы тесно связаны с аутизмом. Так что неудивительно, что некоторые исследователи заинтересовались работой автономной нервной системы у аутичных людей. Уже получены доказательства, что аутичным людям сложно предугадывать изменения в окружающей среде, и у них ослаблен процесс привыкания к фоновому шуму или повторяющимся событиям. «Есть множество причин полагать, что люди с аутизмом воспринимают мир как более непредсказуемый и связанный с большими перегрузками», – считает Мэттью Гудвин, экспериментальный психолог из Северо-Восточного университета Бостона, США.

Гудвин заинтересовался автономной нервной системой еще когда был студентом бакалавриата в 1990-х годах. В то время он изучал, испытывают ли люди с аутизмом стресс чаще и более остро, чем нейротипичные люди. «Моей главной задачей было ответить на вопрос: “Как мы измеряем стресс?”», – говорит он.

Поначалу Гудвин попытался понять, как аутичные люди реагируют на повседневные факторы стресса, например, громкий шум. Но некоторые участники исследования имели очень ограниченную речь, и они не могли рассказать, что они чувствуют. Тогда он решил одновременно собирать физиологические данные.

Работа шла медленно. У участников часто случались неожиданные нервные срывы, из-за чего все собранные за сессию данные нельзя было использовать. Но когда он объединил видео с эпизодами нервных срывов с физиологическими данными, он внезапно понял, что из-за появившейся проблемы открылась новая возможность – за секунды до внезапной вспышки изменялись физиологические измерения. «Так начался мой крестовый поход», говорит он, за то, чтобы научиться предсказывать подобное поведение по внешне незаметным изменениям.

Гудвин – один из нескольких исследователей, изучающих автономную нервную систему у аутичных людей. Предварительные данные таких исследований говорят о том, что при аутизме есть существенные отличия в этих функциях. В первую очередь, это касается вариаций в частоте сердечных сокращений у аутичных людей и их нейротипичных сверстников.
Однако причины этих различий до сих пор неясны. Возможно, это связано с тем, как некоторые аутичные люди воспринимают окружающий мир, и поэтому их автономная нервная система хуже приспосабливается к изменениям, что приводит к продолжительному состоянию сильного стресса.

Однако существует и более глубокая связь между этой системой и аутизмом: автономная дисфункция может приводить ко многим чертам, связанным с аутизмом. Недостаток гибкости в регуляции физиологических состояний может объяснить многое, в том числе социальные сложности, эмоциональные вспышки, сенсорную чувствительность, повторяющееся поведение и трудности с восприятием речи, утверждает Стивен Поргес, профессор психиатрии в Университете Северной Каролины, США.

С подобной теорией многие не согласны. «С моей точки зрения, это требует полного пересмотра того, что собой представляет это расстройство, – считает Поргес. – Есть мнение, что значительная часть того поведения, которое мы называем «аутизм», связана с тем, что организм индивида находится в постоянном оборонительном состоянии».

Преимущества гибкости

Многие годы исследователи пытались выявить закономерности в связях между аутизмом и автономной нервной системой. Их работа частично осложнялась проблемой того, что существует огромное количество измеримых показателей работы автономной системы, ведь это может быть температура кожи, частота сердечных сокращений (пульс), кровяное давление, потоотделение и даже активность печени и кишечника.

За последние 50 лет исследователи аутизма изучали как минимум 8 показателей лишь одной сердечной функции, включая пульс, интервалы между сокращениями, вариабельность частоты сердечных сокращений или вариабельность сердечного ритма, а также респираторную синусовую аритмию, то есть, вариабельность сердечного ритма в зависимости от дыхания.
Некоторые показатели, например, вариабельность сердечного ритма, можно рассчитывать множеством разных способов.

Огромное количество возможных измерений, а также прогресс в том, как можно получать эти измерения, приводили к противоречивым результатам. Однако за последние пять лет некоторые данные начали воспроизводиться независимыми группами ученых, говорит Мишель Патрикин, профессор психиатрии и поведенческих наук Медицинского колледжа Бейлора, США. «Я думаю, это заставило по-настоящему обратить внимание на эту область».

Из всех признаков работы автономной системы, которые изучались учеными, вариабельность сердечного ритма и связанная с ней респираторная синусовая аритмия, похоже, имеют наибольшее значение при аутизме, считает она. «Похоже, это самый важный показатель, с наибольшей корреляцией с эмоциональными и поведенческими проявлениями».

Некоторые ученые выдвинули предположение, что более высокий уровень вариабельности сердечного ритма связан с более активной парасимпатической нервной системой, когда лучше развита способность к расслаблению органов тела. В основе этой теории лежит тот факт, что в периоды стресса происходит меньше всего вариаций сердечного ритма. (В состоянии паники сердечный ритм, как правило, резко повышается и остается высоким до тех пор, пока мы не успокоимся). С другой стороны, когда мы расслаблены, сердечный ритм становится очень вариабельным.

Некоторые исследования показали, что пониженная вариабельность сердечного ритма связана не только с аутизмом, но также с депрессией, психозом и шизофренией. «Вариабельность сердечного ритма использовалась как показатель уровня здоровья в связи с самыми разными физическими и психологическими расстройствами», – говорит Адам Гуастелла, профессор и клинический психолог Университета Сиднея в Австралии, который проводил некоторые из этих исследований.

Команда Гуастеллы обнаружила, что среди нейротипичных людей, вариабельность сердечного ритма отражает индивидуальную способность к восприятию чужих эмоций. Чем ниже эта вариабельность, тем хуже способность распознавать социальные сигналы. В 2015 году Гуастелла и его коллеги провели мета-анализ 13 исследований среди 800 нейротипичных людей, который показал, что повышенная вариабельность сердечного ритма связана с более развитыми социальными навыками и низким уровнем стресса. Они также обнаружили, что гормон окситоцин, связанный с взаимодействием и отношениями с другими людьми, может увеличивать вариабельность сердечного ритма.

Несколько исследований также указывают на то, что у людей с аутизмом пониженная вариабельность сердечного ритма связана с менее развитыми социальными навыками и интеллектуальными нарушениями. Одно исследование 2016 года показало, что аутичные мальчики-подростки с более высоким уровнем социальных проблем имеют меньшую респираторную синусовую аритмию по сравнению с теми, у кого лучше развиты социальные навыки.

Очень вариабельный сердечный ритм может говорить о том, что автономная система лучше реагирует на изменения в окружающей обстановке. Чем лучше реагирует эта система, тем больше у человека биологической поддержки в адаптации к той или иной ситуации, говорит Сара Уэбб, профессор психиатрии и поведенческих наук в Университете Вашингтона, США. «Вы регулируете все эти физиологические аспекты работы вашего тела, так что вы действительно в наилучшем состоянии для восприятия окружающей среды».

На телеэкране в лаборатории Уэбб проигрывается видео с выдрами, плавающими в воде, потом появляется стая пингвинов, бредущих по льду. Видео сопровождается тихой инструментальной музыкой. Двухлетняя девочка смотрит на экран, не отводя взгляда.

Она сидит на высоком стуле, к ее спине приклеены 7-8 сенсоров. От каждого сенсора идет длинный тонкий кабель, который соединяется с приемным устройством в ее рюкзаке. Приемное устройство передает данные по беспроводной связи в компьютер, который собирает и обрабатывает информацию о ее физиологическом состоянии, в том числе о ее сердечном ритме. Уэбб поясняет, что в этих условиях они пытаются зафиксировать что-то вроде «состояния покоя» у детей, но она добавляет со смехом: «Дети всегда в состоянии нервного возбуждения, у них не бывает покоя».

Уэбб и ее коллеги провели анализ вариабельности сердечного ритма у 137 детей младшего дошкольного возраста, у 71 из них был диагностирован аутизм. Но после двух сессий с каждым ребенком, они не обнаружили в среднем разницы между двумя группами.

Может показаться, что это опровергает теорию о различиях в автономной системе при аутизме. Однако когда ученые проанализировали данные только аутичных детей более подробно, они обнаружили в этой группе закономерности. А именно, для аутичных детей чем выше вариабельность сердечного ритма, тем выше были речевые способности.

Уэбб предполагает, что между двумя группами детей не было различий, потому что эти отличия в автономной системе проявляются только в некоторых ситуациях, например, когда ребенку предъявляют определенную задачу. В новом исследовании команда Уэбб планирует наблюдать за детьми во время обучения – при таком сценарии отличия в состоянии автономной системы могут быть особенно важны. Например, во время теста может помочь немного энергии от реакции «бежать или сражаться», в то время как во время изучения новых концепций полезнее быть в состоянии покоя.

Это подтверждают данные исследования Патрикин – она обнаружила различия в работе автономной системы у 23 аутичных детей в возрасте от 4 до 7 лет во время выполнения социальных задач. Чем выше была респираторная синусовая аритмия, что говорит о большей вариабельности сердечного ритма, тем лучше были у детей социальные навыки, разделенное внимание и речевые навыки. «Вам нужно определенное физиологическое состояние для эффективного взаимодействия, – говорит она. – Если вы в режиме «бежать или сражаться», то вы можете заикаться, меняются ваши языковые возможности, ваш голос может дрожать, или вы можете вообще молчать».

Ритмичные изменения

Может быть другое объяснение того, почему аутичные и нейротипичные малыши в исследовании Уэбб не продемонстрировали значимых различий в автономной нервной системе. Эти различия могут проявляться только с возрастом. «Меня интересует, влияет ли жизненный опыт и тревожность в течение жизни на общую вариабельность сердечного ритма», – говорит Тессель Базелманс, исследователь Королевского колледжа Лондона, который работает с Уэбб. Для подтверждения этой идеи нужно исследование, в котором за людьми будут наблюдать много лет.

На данный момент не существует подобного исследования среди аутичных людей, но есть исследования, проведенные на разных отрезках жизненного пути. Как минимум одно исследование показало, что во взрослом возрасте у аутичных людей вариабельность сердечного ритма ниже, чем у их нейротипичных ровесников. А в марте 2019 года было опубликовано исследование сердечного ритма и респираторной синусовой аритмии среди 118 детей, у 12 из которых был диагностирован аутизм. В возрасте от 1 месяца до 6 лет у всех детей наблюдалось снижение сердечного ритма и рост респираторной синусовой аритмии. Однако после 18 месяцев у аутичных детей рост респираторной синусовой аритмии начинал замедляться.

«Дети с аутизмом фактически сходили с более типичной траектории развития», – говорит ведущий исследователь Стивен Шейнкопф, профессор психиатрии и человеческого поведения Университета Брауна, США.

Исследование Патрикин и ее коллег показало, что дети младшего дошкольного возраста, у которых результаты тестов на социальные реакции были ниже среднего, демонстрировали такое же плато или задержку в росте респираторной синусовой аритмии. В последующем исследовании ученые также обнаружили пониженную респираторную синусовую аритмию среди четырехлетних детей с поведенческими проблемами. В данном исследовании не было детей с аутизмом, но некоторые дети демонстрировали социальное избегание или агрессию, которые часто встречаются при аутизме.

Расхождение в траекториях развития типичных детей и детей с аутизмом является небольшим, но оно может иметь большое значение – ведь оно появляется именно тогда, когда чаще всего становятся заметны симптомы аутизма. Это поддерживает теорию о том, что работа автономной нервной системы изменяется при аутизме. «Это может дать пищу для различных гипотез», – считает Шейнкопф. В отличие от Поргеса, он предполагает, что период проявления симптомов аутизма является особенно тяжелым для детей, что вызывает у них стрессовую реакцию, то есть, симптомы аутизма приводят к состоянию «бежать или сражаться».

Учитывая, насколько разнообразными могут быть проявления аутизма, вполне возможно, что исследователи так и не смогут выявить однозначные различия в автономной системе аутичных и нейротипичных людей. Однако ученые не отметают возможность того, что сердечная активность может стать маркером благополучия и социального функционирования аутичных людей. Например, оказывается, что автономное функционирование связано с социальным поведением, а значит исследователи могут измерять вариабельность сердечного ритма, чтобы определить эффективность обучения социальным навыкам. Такой подход может быть особенно полезен для людей с ограниченными речевыми возможностями.

Изменения в автономной системе также могут помочь специалистам заранее предсказывать поведение аутичных людей. Гудвин и его коллеги протестировали устройство для ношения на запястье, которое измеряет пульс, температуру кожи и потоотделение. В июне 2019 года они сообщили, что на основе этих данных они смогли в 84% случаях предсказать вспышки агрессивного поведения за минуту то проявлений агрессии. Пока не совсем ясно, как лучше всего использовать эти предупреждения, говорит Гудвин, но «даже за 60 секунд можно сделать многое».

Отслеживание автономной функции помогает по-иному посмотреть на повторяющиеся движения при аутизме. А именно, оно может подтвердить (или опровергнуть) идею о том, что «стимминг» – такие движения как раскачивание или тряска кистями рук – помогает аутичным людям успокоиться. Данные о сердечном ритме могут показать состояние покоя или нервного возбуждения лучше, чем любой другой инструмент.

При достаточно раннем анализе данные об автономной системе могут даже указывать на аутизм раньше других инструментов. «Моя мечта провести исследование внутриутробного развития, когда вы начинаете измерять вариабельность сердечного ритма у детей с повышенным риском», – говорит Патрикин. Возможно, что младенцам с низкой вариабельностью сердечного ритма будет полезен «подход кенгуру», когда родители прижимают ребенка к своей коже на продолжительные периоды времени. Некоторые исследования предполагают, что такая методика может улучшить функционирование автономной нервной системы.

Похожий подход может помочь и взрослым. Поргес разработал протокол, в котором аутичные люди используют музыку для снижения стресса. Сейчас он проводит тестирование протокола. «Вы можете направить вмешательство на то, чтобы сделать физиологическое состояние более спокойным и безопасным, и тогда проявляется спонтанное социальное поведение», – говорит он.

Наконец, измерения работы автономной нервной системы помогают наблюдать за опытом жизни с аутизмом, говорит Патрикин. Скачок сердечного ритма или изменения дыхания предлагают, по ее словам, «более ясную картину их внутренней жизни». Члены семьи, специалисты и педагоги смогут лучше понять опыт аутичного человека, даже если он не проявляется в его поведении, считает она: «То, что происходит у них внутри, отличается, они чувствуют себя по-другому».

Надеемся, информация на нашем сайте окажется полезной или интересной для вас. Вы можете поддержать людей с аутизмом в России и внести свой вклад в работу Фонда, нажав на кнопку «Помочь».