החוקרים ד"ר יובל הרט ועודד ורטהיימר מהמחלקה לפסיכולוגיה ומהמרכז אדמונד ולילי ספרא למדעי המוח (ELSC) באוניברסיטה העברית בירושלים פיתחו מודל חישובי חדש כדי להסביר הבדלים עצביים והתנהגותיים בהפרעת הספקטרום האוטיסטי. מודל זה מציע תובנות חדשות לגבי עיבוד מידע במוחם של אנשים עם הפרעת הספקטרום האוטיסטי, ופותח אפיקים חדשים למחקר והבנה עתידיים.
ידוע שהפרעת הספקטרום האוטיסטי מציגה מאפיינים עצביים והתנהגותיים ייחודיים בהשוואה לאנשים נוירוטיפיים, אך המנגנונים החישוביים הבסיסיים נותרים מורכבים ורב-פנים. המודל המוצע על ידי ד"ר הארט וורטהיימר מתמקד במושג "טווח דינמי" בתוך אוכלוסיות עצביות. טווח דינמי מתייחס לטווח האותות שעבורם נוירונים מעוררים תגובות מובחנות. במילים פשוטות יותר, זה משקף כיצד נוירונים מגיבים בהדרגה או בחדות לגירויים – תגובה הדרגתית יותר גוררת טווח דינמי מוגדל.
המודל שלנו מצביע על כך שהפרעת הספקטרום האוטיסטי היא לא 'גלגל שיניים שבור במכונה', אלא ספקטרום של נקודות על קו החילוף החישובי בין הסקה מדויקת להסתגלות מהירה". אמר ד"ר יובל הארט. "החלפה החישובית הזו הוכיחה את עצמה. להוות מסגרת פורה להסבר רבים מהמאפיינים העצביים וההתנהגותיים הנראים באוטיזם."
ד"ר יובל הרט, האוניברסיטה העברית בירושלים
החוקרים מצאו שטווח דינמי מוגבר, המצביע על תגובה הדרגתית של אוכלוסיית עצבים לשינויים בקלט, אחראי לשונות עצביות והתנהגותיות אצל אנשים שאובחנו עם ASD במשימות מגוונות. תגובה הדרגתית זו מאפשרת קידוד מדויק יותר של פרטים אך מגיעה עם פשרות: הסתגלות איטית יותר לשינויים. לעומת זאת, טווח דינמי מצומצם יותר מאפשר תגובות מהירות מבוססות סף, המאפשרות הסתגלות מהירה אך עשויה להיות על חשבון אפליה עדינה.
בבדיקת המודל שלהם על פני סימולציות ומשימות התנהגותיות מגוונות, כולל סנכרון הקשה באצבעות, רפרודוקציה של התמצאות וקוהרנטיות תנועה גלובלית, החוקרים הוכיחו שטווח דינמי מוגדל עשוי לעמוד בבסיס התנהגויות מסוימות הקשורות להפרעות בספקטרום האוטיסטי. שונות זו בתגובה יכולה לנבוע מהבדלים באופן שבו נוירונים בודדים פועלים. לדוגמה, שונות מוגברת בחצי נקודת ההפעלה של נוירונים בודדים, הנקודה שבה התגובה של הנוירון היא מחצית מערכו המקסימלי, עלולה להוביל לטווח דינמי רחב יותר ברמת האוכלוסייה, ולהשפיע על האופן שבו קלט חושי מעובד ומתפרש על ידי המוח .
"אנו מראים כיצד הטרוגניות בנקודות ההפעלה למחצה של נוירונים בודדים יכולה לגרום לתגובת אוכלוסיה הדרגתית יותר ובכך יכולה להוביל לטווח דינמי מוגדל." הסביר עודד ורטהיימר. "בהתחשב בספרות העצומה שממפה את הפרעת הספקטרום האוטיסטי למוטציות בגנים הקשורים לקולטנים עצביים, המנגנון הביולוגי המוצע רלוונטי ביותר – מקורות רבים להטרוגניות בתכונות עצביות אלו יכולים להוביל להגדלת הטווח הדינמי. מודל זה מספק עדשה חדשה להבנה הפרעה על הספקטרום האוטיסטי, כזו המגשרת בין מנגנונים ביולוגיים ברמה הנוירונית עם עקרונות חישוביים".
הממצאים של ד"ר הארט וורטהיימר מספקים גם תובנה מדוע מחקר הפרעות על הספקטרום האוטיסטי מניב לעתים קרובות תוצאות סותרות. הבדלים בטווח הדינמי באוכלוסיית ההפרעות על הספקטרום האוטיסטי עשויים לתרום לשונות בממצאים בין מחקרים, ולהדגיש את הצורך בקבוצות משתתפים גדולות יותר כדי להבטיח תוצאות חזקות.
המודל שלהם מתיישב עם התיאוריות הקיימות המתייחסות להפרעה בספקטרום האוטיזם לעיבוד חושי לא טיפוסי, התומכות בחיבור לגורמים ביולוגיים וגנטיים רחבים יותר. מוטציות גנטיות ספציפיות הקשורות להפרעת הספקטרום האוטיסטי, כגון אלו המשפיעות על ויסות סינפטי, עשויות לתרום לטווח הדינמי המוגדל הזה. גורמים ביולוגיים אלו יכולים להוביל לתגובה נוירונית משתנה יותר, וליצור את הקידוד האנלוגי הגוון הנראה אצל אנשים על הספקטרום האוטיסטי.
על ידי בחינת הפשרה החישובית הזו, המחקר לא רק מציג נקודת מבט חדשה על הפרעת הספקטרום האוטיסטי, אלא גם מציע כיוונים עתידיים למחקר. החוקרים מציעים כי בחינת טווח דינמי זה בשלבי התפתחות שונים, או באמצעות מודלים של בעלי חיים, יכולה להבהיר עוד יותר את השפעתו על התנהגויות הקשורות להפרעות בספקטרום האוטיסטי.
