Spre deosebire de alte tulburări ale creierului, precum boala Parkinson, autismul nu are un mecanism clar la nivel molecular, celular sau al sistemelor neuronale. Nu este clar dacă autismul este format din mai multe tulburări cauzate de mutații convergente asupra câtorva căi moleculare și neuronale, sau este (la fel ca dizabilitatea intelectuală) un set larg de tulburări cu mecanisme diverse[i] (Geschwind DH 2008). Studiile neuroanatomice coroborate cu cele teratogene sugerează că mecanismele autismului includ alterarea procesului de dezvoltate a creierului la scurt timp după concepere. Această anomalie pare că pornește o cascadă de evenimente patologice în creier care sunt semnificativ influențate și de factorii de mediu[ii] (Casanova MF 2007). Imediat după naștere, creierul copiilor cu autism tinde să crească mai repede decât în mod normal, urmat de o creștere normală sau mai lentă în copilărie. Nu este cunoscut dacă creșterea rapidă se produce la toți copiii cu autism. Se pare că acest lucru se petrece în mod special în ariile corticale care stau la baza funcțiilor cognitive specializate (Geschwind DH 2009). Ipotezele la nivel celular și molecular pentru creșterea rapidă anormală includ:

-Un exces de neuroni care cauzează supra conectivitate în regiuni corticale importante[iii] (Courchesne E, Pierce K, Schumann, et all, 2007).

-Migrație neuronală anormală în timpul gestației timpurii[iv] (Schmitz C, Rezaie P, 2008).

-Rețele neuronale excitatoare și inhibitoare neechilibrate[v] (Persico AM, Bourgeron T ,2006)

-Formarea anormală de sinapse și de spini dendritici, de exemplu, prin modularea sistemului de adeziune celulară  neurexin-neuroligin[vi] (Südhof TC 2008), sau prin proasta funcționare a sintezei de proteine sinaptice. Dezvoltarea sinaptică perturbată de asemenea poate contribui la epilepsie, ceea ce poate explica de ce cele doua diagnostice sunt uneori asociate.

Sistemul imunitar:

Se consideră că sistemul imunitar joacă un rol important în autism. Cercetătorii au descoperit inflamații la sistemul imunitare periferic cât și central la copiii cu autism, indicate prin nivele crescute de citokine  pro-inflamatorii și de activări semnificative în microglie[vii] [viii] [ix] (Hsiao EY, 2013) (Onore C, Careaga M, Ashwood P, August 2011) (Rossignol DA, Frye RE, 2014). Biomarkeri ai funcționării anormale a sistemului imunitar au fost de asemenea asociați cu deficiențe în comportamentele care sunt caracteristice autismului, precum interacțiunea socială deficitară sau comunicarea53. Interacțiunile între sistemul imunitar și sistemul nervos încep devreme în timpul stadiului embrionar, iar neuro-dezvoltarea cu succes depinde de un răspuns imunitar echilibrat. Se crede că activarea sistemului imunitar al mamei în timpul sarcinii din cauze care țin de un mediu cu toxine sau infecții poate contribui la apariția autismului prin cauzarea unei întreruperi în dezvoltarea creierului fătului[x] (Patterson PH, July 2011). Acestea sunt susținute de studii recente care au descoperit că infecțiile în timpul sarcinii sunt asociate cu un risc crescut de autism[xi] [xii] (Lee BK, Magnusson C, Gardner RM, et all,  Septembrie 2014) (Atladóttir HO, Thorsen P, Østergaard L, et al, Decembrie 2010).

Relația dintre neurochimicale și autism nu este bine înțeleasă; câteva au fost studiate, dar cele mai multe rezultate sunt despre rolul serotoninei și a diferențelor genetice în modul ei de transport[xiii] (Levy SE, Mandell DS, Schultz RT 2009). Neurochimicalele sunt molecule organice, precum serotonina, dopamina sau factorii de creștere neuronală (neuropeptide), care participă în funcționarea activității neuronale. Știința neurochimiei studiază funcțiile neurochimicalelor. Cea mai comună cauză genetică identificată pentru autism,  rolul grupului I de receptori glutamat metabotropici (mGluR) în patogeneza sindromului X fragil, a dus la un interes în posibilele implicații pentru cercetările viitoare înspre această direcție[xiv] (Dölen G, Osterweil E, Rao BS, et all, 2007). Unele date sugerează că suprapopularea neuronală este potențial legată de nivele crescute ale hormonilor de creștere sau reglarea deficitară a receptorilor pentru factorii de creștere[xv] (Hughes JR, 2009). De asemenea, unele erori înnăscute de  metabolism sunt asociate cu autismul, dar probabil sunt responsabile pentru mai puțin de 5% dintre cazuri[xvi] (Manzi B, Loizzo AL, Giana G, Curatolo P, 2008).

Ipoteza sistemului de neuroni oglindă:

(SNO) teoretizează că  distorsiuni în dezvoltarea SNO interferează cu imitația și comportamentul imitativ astfel încât duce la caracteristicile de bază ale autismului, integrarea socială redusă și dificultățile de comunicare. SNO operează atunci când un animal efectuează o acțiune sau când observă un alt animal efectuând aceeași acțiune. Sistemul de neuroni oglindă poate contribui la înțelegerea pe care o are un individ despre alte persoane modelând comportamentul acestuia prin simularea acțiunilor, intențiilor și emoțiilor celorlalți[xvii] [xviii] (Williams JH, 2008) (Dinstein I, Thomas C, Behrmann M, 2008). Mai multe studii au testat această ipoteză demonstrând anormalități structurale în regiuni cerebrale ale SNO ale unor indivizi cu TSA, întârziere în activarea circuitelor primare pentru imitație la indivizi cu sindrom Asperger, și o corelație între activitatea redusă a SNO și severitatea sindromului la copii cu TSA[xix] (Iacoboni M, Dapretto M, 2006). Cu toate acestea, indivizii cu autism au regiuni de activare anormale în multe circuite în afara SNO și teoria SNO nu poate explica performanțele normale ale copiilor cu autism la sarcini imitative care implică un scop sau un obiect anume.

Tipare de slabă sau aberantă activare cerebrală legate de tulburarea de spectru autist diferă dacă creierul execută sarcini sociale sau nesociale[xx] (Di Martino A, Ross K, Uddin LQ, et all, 2009). În autism, există dovezi pentru conectivitate funcțională redusă a rețelei implicite, (default network) o largă rețea din creier implicată în procesarea socială și emoțională și o conectivitate intactă a rețelei de sarcină pozitivă (task-positive network) care este folosită în atenția susținută și gândirea orientata spre un scop. La persoanele cu autism, cele două rețele nu sunt corelate negativ în timp, ceea ce sugerează un dezechilibru la comutarea între cele două rețele, de aici reflectând o posibilă perturbare a gândirii auto reflexive[xxi] (Broyd SJ, Demanuele C, Debener S, et all, 2009).

 

Indivizii autiști tind să folosească alte arii cerebrale (galben-deschis) pentru sarcinile care implică mișcarea decât grupul de control (albastru-închis)[xxii] (Powell K, 2004).

Teoria sub-conectivității:

Teoria  sub-conectivității a autismului ipotizează că autismul este marcat de o sub funcționare a conexiunilor neurale de nivel și sincronizare înaltă, împreună cu un exces se procese cerebrale de nivel scăzut[xxiii] (Just MA, Cherkassky VL, Keller TA, et all, 2007). Dovezi pentru această teorie au fost găsite în studiile de neuroimagistică funcțională făcute pe indivizi autiști[xxiv] (Williams DL, Goldstein G, Minshew NJ, 2006) și de un studiu electroencefalografic care a sugerat că adulții cu TSA au o supra-conectivitate locală în neocortex dar o slabă conectivitate funcțională între lobul frontal și restul creierului[xxv] (Murias M, Webb SJ, Greenson J, Dawson G, 2007). Alte date sugerează că sub-conectivitatea este în principal in fiecare hemisferă a cortexului și că autismul este o tulburare a cortexului asociativ[xxvi] (neocortex) (Minshew NJ, Williams DL, 2007).

Din studiile bazate pe potențiale evocate de eveniment, (event-related potentials) schimbări tranzitorii ale activității electrice ale creierului ca răspuns la stimuli, sunt date considerabile care arată că există diferențe între indivizii cu autism cu privire la atenție, orientarea către stimulii vizuali și auditivi, detecția noului, procesarea facială sau a limbajului, și reținerea de informații; mai multe studii au găsit o preferință către stimulii nesociali[xxvii] (Jeste SS, Nelson CA, 2009). De exemplu, studii de magnetoencefalografie au găsit răspunsuri întârziate în procesarea semnalelor auditive la copii cu autism[xxviii] (Roberts TP, Schmidt GL, Egeth M, et all, 2008).

Genetică:

În aria genetică, au fost găsite legături între autism și schizofrenie, bazate pe duplicația și deleția cromozomilor; cercetările au arătat că schizofrenia și autismul au multe în comun în combinația din sindromul deleției cromozomului 1q21.1. Totuși, datele cu privire la   autism/schizofrenie pentru cromozomul 15 (15q13.3), cromozomul 16 (16p13.1) și cromozomul 17 (17p12) sunt neconcluzive[xxix] (Crespi B, Stead P, Elliot M, 2010).

Alte cercetari corelative neurobiologice.

În 1997, o descoperire interesanta coreleaza rezultatul studiilor neurochimice cu potentialul determinism al afectiunii. Se stie ca in o treime din cazuri autistii au un nivel sanguin ridicat de serotonina. Utilizarea cu succes a ITS – Inhibitorul Transportorului de Serotonina – in reducerea caracterului ritualistic, stereotip, al comportamentului autistilor, conduce la ipoteza ca serotonina joaca un rol important in etiologia autismului. Un grup de cercetatori americani a studiat un lot de 86 de familii – parinti si copiii lor autisti – pentru a determina daca gena ce codifica proteina transportoare a serotoninei este in vreun fel afectata. Rezultatele arata ca intr-un  procent semnificativ aceasta gena suferise mutatii.

În 1994, în literatura de specialitate, este publicat un studiu de caz care asociaza autismul, epilepsia, ataxia si o anomalie cromozomiala – fiind vorba de o duplicare interstitiala a regiunii q11-13 a cromozomului 15. Analiza moleculara releva duplicarea genelor GABRA5 – gena de codificare a receptorului GABA A5 – si  GABRB3 – gena de codificare a receptorului GABA B3 – de pe cromozomul 15 de provenienta materna.

Cercetarile viitoare vor trebui sa decida daca autismul infantil este determinat pur genetic sau de interactiunea fond ereditar – mediu.

 

[i] Geschwind DH (2008). “Autism: many genes, common pathways?”. Cell 135 (3): 391–5.doi:10.1016/j.cell.2008.10.016. PMC 2756410.PMID 18984147.

 

 

[ii] Casanova MF (2007). “The neuropathology of autism”. Brain Pathol 17 (4): 422–33.doi:10.1111/j.1750-3639.2007.00100.x.PMID 17919128.

 

 

[iii] Courchesne E, Pierce K, Schumann CM, Redcay E, Buckwalter JA, Kennedy DP, Morgan J (2007). “Mapping early brain development in autism”. Neuron56 (2): 399–413. doi:10.1016/j.neuron.2007.10.016.PMID 17964254.

 

 

[iv] Schmitz C, Rezaie P (2008). “The neuropathology of autism: where do we stand?”. Neuropathol Appl Neurobiol 34 (1): 4–11. doi:10.1111/j.1365-2990.2007.00872.x. PMID 17971078.

 

 

[v] Persico AM, Bourgeron T (2006). “Searching for ways out of the autism maze: genetic, epigenetic and environmental clues”. Trends Neurosci 29 (7): 349–58. doi:10.1016/j.tins.2006.05.010. PMID 16808981.

 

 

[vi] Südhof TC (2008). “Neuroligins and neurexins link synaptic function to cognitive disease”. Nature 455(7215): 903–11. doi:10.1038/nature07456.PMC 2673233. PMID 18923512.

 

 

[vii] Hsiao EY (2013). “Immune dysregulation in autism spectrum disorder.”. International Review of Neurobiology 113: 269–302. doi:10.1016/B978-0-12-418700-9.00009-5. PMID 24290389.

 

 

[viii] Onore C, Careaga M, Ashwood P (August 2011). “The role of immune dysfunction in the pathophysiology of autism”. Brain, Behavior and Immunity 26 (3): 383–92.doi:10.1016/j.bbi.2011.08.007. PMID 21906670.

 

 

[ix] Rossignol DA, Frye RE (2014). “Evidence linking oxidative stress, mitochondrial dysfunction, and inflammation in the brain of individuals with autism.”.Frontiers in Physiology 5: 150.doi:10.1016/j.bbi.2011.08.007. PMID 24795645.

 

 

[x] Patterson PH (July 2011). “Maternal infection and immune involvement in autism.”. Trends in Molecular Medicine 17 (7): 389–94.doi:10.1016/j.molmed.2011.03.001. PMID 21482187.

 

 

[xi] Lee BK, Magnusson C, Gardner RM, Blomström S, Newschaffer CJ, Burstyn I, Karlsson H, Dalman C (September 2014). “Maternal hospitalization with infection during pregnancy and risk of autism spectrum disorders.”. Brain, Behavior and Immunity.doi:10.1016/j.bbi.2014.09.001. PMID 25218900.

 

 

[xii] Atladóttir HO, Thorsen P, Østergaard L, Schendel DE, Lemcke S, Abdallah M, Parner ET (December 2010). “Maternal infection requiring hospitalization during pregnancy and autism spectrum disorders.”. Journal of Autism and Developmental Disorders 40 (12): 1423–30.doi:10.1007/s10803-010-1006-y. PMID 20414802.

 

 

[xiii] Levy SE, Mandell DS, Schultz RT (2009). “Autism”.Lancet 374 (9701): 1627–38. doi:10.1016/S0140-6736(09)61376-3. PMC 2863325. PMID 19819542.

 

 

[xiv] Dölen G, Osterweil E, Rao BS, Smith GB, Auerbach BD, Chattarji S, Bear MF (2007). “Correction of fragile X syndrome in mice”. Neuron 56 (6): 955–62.doi:10.1016/j.neuron.2007.12.001. PMC 2199268.PMID 18093519.

 

 

[xv] Hughes JR (2009). “Update on autism: A review of 1300 reports published in 2008”. Epilepsy Behav 16(4): 569–589. doi:10.1016/j.yebeh.2009.09.023.PMID 19896907.

 

 

[xvi] Manzi B, Loizzo AL, Giana G, Curatolo P (2008). “Autism and metabolic diseases”. J Child Neurol 23(3): 307–14. doi:10.1177/0883073807308698.PMID 18079313.

 

[xvii] Williams JH (2008). “Self–other relations in social development and autism: multiple roles for mirror neurons and other brain bases”. Autism Res 1 (2): 73–90. doi:10.1002/aur.15. PMID 19360654.

[xviii] Dinstein I, Thomas C, Behrmann M, Heeger DJ (2008). “A mirror up to nature”. Curr Biol 18 (1): R13–8. doi:10.1016/j.cub.2007.11.004.PMC 2517574. PMID 18177704.

 

[xix] Iacoboni M, Dapretto M (2006). “The mirror neuron system and the consequences of its dysfunction”.Nature Reviews Neuroscience 7 (12): 942–51.doi:10.1038/nrn2024. PMID 17115076.

 

 

[xx] Di Martino A, Ross K, Uddin LQ, Sklar AB, Castellanos FX, Milham MP (2009). “Functional brain correlates of social and nonsocial processes in autism spectrum disorders: an activation likelihood estimation meta-analysis”. Biol Psychiatry 65 (1): 63–74.doi:10.1016/j.biopsych.2008.09.022. PMID 18996505.

 

 

[xxi] Broyd SJ, Demanuele C, Debener S, Helps SK, James CJ, Sonuga-Barke EJ (2009). “Default-mode brain dysfunction in mental disorders: a systematic review”. Neurosci Biobehav Rev 33 (3): 279–96.doi:10.1016/j.neubiorev.2008.09.002. PMID 18824195.

 

 

[xxii] Powell K (2004). “Opening a window to the autistic brain”. PLoS Biol 2 (8): E267.doi:10.1371/journal.pbio.0020267. PMC 509312.PMID 15314667. Archived from the original on 26 May 2013.

 

 

[xxiii] Just MA, Cherkassky VL, Keller TA, Kana RK, Minshew NJ (2007). “Functional and anatomical cortical underconnectivity in autism: evidence from an FMRI study of an executive function task and corpus callosum morphometry”. Cereb Cortex 17 (4): 951–61.doi:10.1093/cercor/bhl006. PMID 16772313. Archived from the original on 7 July 2010.

 

 

[xxiv] Williams DL, Goldstein G, Minshew NJ (2006).“Neuropsychologic functioning in children with autism: further evidence for disordered complex information-processing”. Child Neuropsychol 12 (4–5): 279–98. doi:10.1080/09297040600681190.PMC 1803025. PMID 16911973.

 

 

[xxv] Murias M, Webb SJ, Greenson J, Dawson G (2007).“Resting state cortical connectivity reflected in EEG coherence in individuals with autism”. Biol Psychiatry 62(3): 270–3. doi:10.1016/j.biopsych.2006.11.012.PMC 2001237. PMID 17336944.

 

 

[xxvi] Minshew NJ, Williams DL (2007). “The new neurobiology of autism: cortex, connectivity, and neuronal organization”. Arch Neurol 64 (7): 945–50.doi:10.1001/archneur.64.7.945. PMC 2597785.PMID 17620483.

 

 

 

[xxvii] Jeste SS, Nelson CA (2009). “Event related potentials in the understanding of autism spectrum disorders: an analytical review”. J Autism Dev Disord 39(3): 495–510. doi:10.1007/s10803-008-0652-9.PMID 18850262.

 

 

[xxviii] Roberts TP, Schmidt GL, Egeth M, Blaskey L, Rey MM, Edgar JC, Levy SE (2008).“Electrophysiological signatures: magnetoencephalographic studies of the neural correlates of language impairment in autism spectrum disorders”. Int J Psychophysiol 68 (2): 149–60.doi:10.1016/j.ijpsycho.2008.01.012. PMC 2397446.PMID 18336941.

 

 

[xxix] Crespi B, Stead P, Elliot M (2010). “Evolution in health and medicine Sackler colloquium: Comparative genomics of autism and schizophrenia”.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 107 (Suppl 1): 1736–41.doi:10.1073/pnas.0906080106. PMC 2868282.PMID 19955444.