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Movimenti oculari volontari: una questione di linguaggio e non di autismo

Un nuovo studio ha controllato i movimenti oculari volontari attraverso l´eye-tracking confrontando ragazzi autistici e controlli tipici con e senza ritardo linguistico


Autori dello studio: David J. Kelly, Robin Walker, Courtenay Frazier Norbury

Articolo scientifico originale: Deficits in volitional oculomotor control align with language status in autism spectrum disorders


Riportato e annotato da David Vagni


Una percentuale significativa di bambini con disturbi dello sviluppo neurologico che coinvolgono le funzione del linguaggio hanno pronunciate difficoltà nella soppressione saccade riflessiva e a mantenere la fissazione in presenza di stimoli concorrenti. Queste difficoltà sono correlate con le difficoltà linguistiche indipendentemente dall´appartenenza al gruppo autistico e quindi rappresentano un fenotipo legato al linguaggio piuttosto che tipico dell´autismo stesso.




Il paradigma di Eye-tracking (controllo dei movimenti oculari) è sempre più utilizzato per indagare le capacità cognitive e sociali nelle persone ASD.
Tuttavia, l´integrità del sistema oculomotore all´interno dell´ASD non è chiara, gli studi sono contraddittori rispetto alla presenza di movimenti aberranti degli occhi alla base delle attività oculomotorie.
Lo studio di Kelly e collaboratori aveva lo scopo di determinare se riducendo l´eterogeneità della popolazione e usando fenotipi neurocognitivi distintivi si potessero chiarire le discrepanze nel comportamento oculomotorio evidenziate negli studi precedenti.


I movimenti oculari riflessivi e volitivi sono stati valutati in 73 bambini di età compresa tra gli 8 ed i 14 anni suddivisi quattro gruppi distinti: Autismo linguaggio normale (ALN), Autismo Linguaggio compromesso (ALI), non-autistico Linguaggio compromesso (LI) e sviluppo tipico (TD).


Il movimento oculare è stato misurato utilizzando attività di pro e antisaccade e attività di "ricerca distrattore" un compito atto a misurare la distraibilità.


I movimenti oculari riflessivi erano equivalenti nei vari gruppi, ma i deficit nei movimenti oculari volitivi sono stati trovati che in linea con lo status del linguaggio, e non erano specifiche per l´ASD.


Oltre l´80% dei bambini ALI e LI hanno presentato tassi di errore di almeno 1,5 DS al di sotto dei bambini tipici nel compito di antisaccade. Nell´attività di ricerca distrattore, il 35% dei bambini ALI e il 44% LI dei bambini ha avuto tassi di errore maggioie di 1,5 deviazioni standard rispetto alla media a fronte del 18% dei bambini ALN.


L´ASD è caratterizzato da comportamenti atipici di attenzione congiunta, reciprocità del contatto oculare, e ridotta attenzione visiva per stimoli sociali, come i volti umani. Le abilità linguistiche sono variabili e possono andare da essenzialmente non-verbale fino a valori normali, con una quota significativa di individui cognitivamente capaci che presenta co-morbidità del linguaggio simili a quelle osservate in bambini non autistici con disturbo del linguaggio (LI).


In questo contesto di eterogeneità fenotipica, i movimenti oculari forniscono una misura conveniente della linea di elaborazione cognitiva e possono essere particolarmente vantaggiosi quando si lavora con le popolazioni ASD in quanto l´eye-tracking non è invasivo e non richiede generalmente una risposta verbale. Nonostante ci sia una recente ondata di ricerche che fa uso dell´eye-tracking per sondare una serie di processi cognitivi, relativamente pochi studi hanno esplorato la capacità degli individui ASD di controllare i movimenti oculari volitivi. Di conseguenza, le conclusioni sulle preferenze sociali e sulle abilità cognitive di ordine superiore sono state fatte senza un riferimento completo alla funzionalità del sistema oculomotore sottostante, o l´influenza della co-morbidità con disturbi del linguaggio.


Gli individui con ASD sono ad aumentato rischio di co-morbidità. In studi di popolazione, circa il 28% dei bambini con DSA soddisfa anche i criteri completi per l´ADHD e il 48% soddisfano i criteri per deficit linguistici. Il ruolo del disturbo aggiuntivo del linguaggio (LI) è particolarmente rilevante in individui con autismo e disabilità linguistiche aggiuntive (ALI) e si pensa che possa rappresentare un fenotipo neurocognitivo distinto che condivide i fattori di rischio eziologici e neurobiologiche con i deficit del linguaggio.


Per quanto riguarda i movimenti oculari, confronti diretti tra persone con ASD che hanno e non hanno LI rivelano differenze di gruppo sorprendenti.
Per esempio, Takarae e collaboratori hanno diviso i partecipanti in due gruppi ASD a seconda dello sviluppo del linguaggio. È interessante notare che, anche se non sono state riscontrate differenze per la velocità di picco saccade o SRT, i bambini con ritardi di lingua hanno mostrato un aumento della varianza per la precisione saccade, che porta gli autori a concludere che un deficit motorio sostenuto induca difficoltà oculomotorie in questo gruppo. Utilizzando un compito che richiede l´elaborazione di livello superiore, Norbury et al. hanno riportato un minor numero di fissazioni sulle regioni degli occhi dei protagonisti in scena dinamiche con stimoli sociali, ma solo per i partecipanti con ASD che avevano normali abilità linguistiche (ALN), i coetanei con ALI non differiva da bambini TD.


Sebbene questi risultati possanno apparire contraddittori, Norbury e colleghi riportano, inoltre, che la loro popolazione ALN presentava elevati livelli di interessi ristretti e ripetitivi e comportamenti relativi rispetto al gruppo ALI, che può aver influenzato i risultati gruppo ALN.


Allo stato attuale, il nesso causale tra il linguaggio e il comportamento oculomotoria non è chiaro, ma è stato suggerito che deficit precoci nel controllo volontario dei movimenti oculari interferiscano con l´istituzione dell´attenzione congiunta provocando un effetto a cascata sull´acquisizione del linguaggio. In alternativa è possibile che ci siano basi neurologiche anomale in comune tra lo sviluppo linguistico, l´attenzione congiunta e quello oculomotorio. Infine, la compromissione dello sviluppo linguistico può ridurre le capacità delle funzioni esecutive del cervello portando ad una riduzione del comportamento volitivo necessario in questi compiti.


Ad esempio, gli studi sui movimenti oculari che dimostrano un ridotto tempo di fissazione per gli occhi o le facce suggeriscono che queste diversità risieda in un ridotto interesse per gli stimoli sociali. Una spiegazione alternativa potrebbe essere che in presenza di stimoli visivi concorrenti, gli individui ASD non sono in grado di mantenere la fissazione su aspetti chiave della scena. Analogamente, è stato riportato che individui con ASD non modulino il comportamento visivo in risposta alle richieste del compito. Può essere che gli individui con ASD abbiano l´obiettivo appropriato in mente, ma che la scansione è compromessa dal controllo inefficiente di movimenti oculari.


In questo studio, sono stati confrontati ragazzi autistici e tipici, con e senza deficit linguistici (4 gruppi) ed intelligenza nella media (ovviamente i gruppi con deficit linguistici avevano valori inferiori alla media nel QI verbale, per tutti PIQ>60, VIQ<80 per tutti i bambini con LI) ed età compresa tra gli 8 ed i 14 anni.


Sono stati usati compiti prosaccade e antisaccade che richiedono il partecipante di svincolarsi da un punto di fissazione centrale e dirigere un movimento saccadico verso una posizione specificata.


Al fine di esplorare il comportamento oculomotore e ridurre al minimo i fattori di confusione, sono stati scelti stimoli non sociali. Oltre alle attività saccadi, è stata valutata la capacità del partecipante di individuare un oggetto di destinazione e successivamente mantenere la fissazione su questo target in presenza di distrattori concorrenti utilizzando un compito ´distrattore ricerca´ in due condizioni diverse. Le condizioni variavano solo per il numero di distrattori (due o quattro) visualizzati sullo schermo. Questo compito può fornire indicazioni sulla capacità di un individuo nell´orientare in modo appropriato e mantenere l´attenzione su un obiettivo, fornendo una misura del controllo volontario e della distraibilità.


In questo studio, i bambini con disturbi dello sviluppo neurologico hanno dimostrato un normale controllo e velocità nei movimenti riflessivi degli occhi, suggerendo che, a livello di base, il sistema oculomotore sottostante è intatto. I movimenti oculari erano solo apparente deficitari nelle attività che hanno coinvolto oò controllo volontario, ma non sono stati limitati a soggetti con diagnosi di ASD e non sono stati spiegati da differenze nella capacità cognitiva non verbale. Invece, i deficit sono risultati in linea con lo status linguistico. In particolare, sia i bambini con disturbi dello spettro autistico e ritardi linguistici, sia quelli non autistici con problemi di linguaggio, hanno avuto maggiori difficoltà nella soppressione riflessiva dello sguardo e la fissazione in presenza di stimoli concorrenti.


L´estensione dei deficit oculomotori in bambini non-autistici con LI fornisce un ulteriore sostegno per l´idea che ALI rappresenta un fenotipo distinto neurocognitivo con fattori di rischio genetici e neurobiologici parzialmente sovrapposti al LI. Studi precedenti hanno dimostrato anomalie del neurosviluppo nei circuiti fronto-cortico-cerebellari, che sono alla base della lingua, del controllo motorio e dell´attenzione, e risultano contigui con i circuiti neurali implicati nel controllo oculomotorio volontario. Errori in antisaccade sono stati collegati a processi di memoria di lavoro, che possono essere legate alla capacità di mantenere un´istruzione e applicarla al momento opportuno. L´incapacità di sopprimere in modo adeguato una risposta, in particolare in presenza di numerosi stimoli concorrenti, potrebbe avere un impatto negativo sulle traiettorie di sviluppo e l´acquisizione di competenze in molti settori, tra cui il linguaggio e la comprensione sociale.


Visto che in media i bambini con ritardi linguistici presentano anche un IQ non-verbale inferiore ai bambini senza ritardi linguistici è possibile che le differenze osservate abbiano poco a che fare con il linguaggio e siano invece riconducibili a ritardi cognitivi generali. Se è così fosse però le prestazioni sarebbero state compromesse anche sul compito prosaccade, ma questo non è stato il caso. Infatti, tutti i bambini inclusi nelle analisi erano in grado di portare a termine i compiti dimostrando la comprensione di istruzioni. Al contrario, gli alti tassi di errore erano specifici per le attività volitive ed erano più probabili nei pazienti con più basse capacità di ragionamento verbale.


Una considerazione importante è se i movimenti oculari e lo sviluppo del linguaggio siano causalmente correlate. Nell´ASD, è chiaro che, almeno per una parte di individui, le anomalie nei movimenti oculari siano evidenti prima della comparsa del linguaggio parlato, così come sono evidenti nei fratelli di bambini autistici e nei parenti di primo grado e possono coinvolgere deficit nei circuiti corticali fronto-temporali sinistri che si sovrappongono a quelli cruciali per il linguaggio.


L´eterogeneità della popolazione è raramente presa in considerazione nella ricerca sull´autismo. Ad esempio, un tempo di fissazione ridotto per gli occhi e le facce è spesso preso come prova di interesse ridotto per gli stimoli sociali. I risultati di questo studio suggeriscono che le persone con livelli linguistici più bassi sono probabilmente distratte da stimoli visivi concorrenti, con potenziali ripercussioni sul loro campionamento visivo di immagini complesse o scene dinamiche, piuttosto che avere un disinteresse per i contesti sociali in quanto tali. Infine, le similitudini tra i gruppi ALI e LI in questo studio suggeriscono che il controllo delle comorbidità e la creazione di sottogruppi coerenti è essenziale quando si studia un fenomeno.
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