兒童款的心智理論及自閉症譜系障礙

謹以此文，獻給億億萬萬位心系兒童認知發展父母與准父母們，以及關心自閉症譜系障礙的同仁們。

— TINA LIU

注1: 在2013年美國精神醫學學會出版的《精神疾病診斷與統計手冊第五版》（The Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders，簡稱DSM-5）中已將大家常說的所有自閉症障礙合併更名為自閉症譜系障礙（Autism Spectrum Disorder）。DSM-5手冊為當今對自閉症診斷標準的國際權威，加入譜系一詞旨在表明自閉症本身的多元性。在此版中，自閉症譜系障礙被劃分在神經發育障礙這一類別，與之前的DSM-4診斷標準有所不同，因此受到廣泛關注。然而為了節省篇幅，以下將自閉症譜系障礙中除了「高功能自閉症」以外都簡稱為自閉症，特此說明。

注2: 再次申明，本專欄所有文章非獲得作者本人同意情況下嚴禁商業轉載。如需轉載請先私信聯繫作者獲取授權。知乎團隊已獲得本專欄預授權。

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溫馨提示：正文由以下三部分組成，篇幅較長，請選看。

1. 兒童款的心智理論
2. 自閉症譜系障礙診斷標準
3. 自閉症譜系障礙與腦神經功能性聯接

掐指一算，迄今為止本專欄五大方向中有四大（視覺基礎，大腦分工，視覺應用，機器學習）都已各有首發了。那麼這個周末，我要推出的修破斯噠（Super Star）就是心智發展中很有意思的，大家多半不知道自己居然經歷過這樣的發展階段 — Theory of Mind（心智理論/心理理論，也有譯作讀心術，不過應該不是你想的那種讀心術）。雖然很早就預告了會寫這篇兒童版的心智理論，但是真正開始寫的時候才發現，原來饒毅教授已寫過動物版好文（原文鏈接：科學松鼠會）。此刻有一種可能會吃力不討好的猶（憂）豫（郁），但我偏要遇強則強，迎難而上！

寫這篇文章的初衷要追溯到兩年前在東海岸的CBMM深深為MIT副教授Rebecca Saxe的心智理論講座所打動，後來又在西海岸SICN再次聆聽女神的心智理論講座。順手安利這兩個暑期課程分別是國家科學基金會（NSF）和國立衛生研究院（NIH）贊助的業界良心，趕腳不寫點什麼都對不起米國納稅人砸來的米呢... 如此邏輯混亂的投桃報李也是醉了！ 另外，文末的致謝中我也要提一提親愛的母上大人是如何敦促我不要老走酷炫風寫什麼用認知科學教你抓間諜的然並卵（認知科學有哪些有趣的應用領域？ - This Is Not Tina 的回答），要寫一些對社會真正有用的東西。

上圖為女神Rebecca Saxe出鏡在她Ted Talk中的心智實驗錄像中，以下是她2009 TED Talk的全程鏈接 Rebecca Saxe: How we read each others minds

---- 1. 兒童款的心智理論 ----

下面說一說圖中的心智理論實驗具體是怎麼做的。心智理論由Premack & Woodruff (1978) 首次命名，他們將其定義為 "the ability to impute mental states to oneself and to others"，也就是個體理解自己與他人的心理狀態，包括意圖、期望、思考和信念等。最常見的實驗範式是False Belief Task（錯誤信念任務），因最初任務版本中的兩位主人公叫Sally和Anne，有時候也叫Sally-Anne Task（莎莉與小安任務）。註：Anne真的不念安妮，安妮·海瑟薇的正確念法是安·海瑟薇。

下面看圖說話正式開始~ 左邊的紅頭髮的Sally有個籃子，右邊黑頭髮的Anne有個箱子（第一幀）。Sally將彈球放進她的籃子里蓋住（第二幀）以後就出去散步啦（第三幀）。說時遲，那時快，Anne將彈球從Sally的籃子中取出，放進自己的箱中蓋上箱子後也走了（第四幀）。這時Sally散步回來了想玩彈球了。親愛的看官們，你們告訴我這時Sally會去打開籃子還是箱子找她的彈球呢？

圖片來源： Figure 5 : Cognitive neuroscience of human social behaviour : Nature Reviews Neuroscience

機智如你，應該覺得Sally會去她的籃子里找彈球啊，因為她又沒看到自己不在的時候Anne做了什麼。如果是這樣的話，恭喜你通過了我們的錯誤信念任務測試。但是如果碰巧你家有不到四歲的小朋友的話可以一試。具體怎麼試可以參考我在上一段中看圖講故事的方法，如有玩具也可以用使用配合。各國各實驗室的研究告訴我們小朋友一般在四歲到五歲才能通過這項任務測試（Wellman et al., 2001），自閉症兒童更有顯著延遲，甚至根本無法通過這測驗（Baron-Cohen, 1993; Baron-Cohen, Leslie, & Frith, 1985）。另外，對於需要心智理論的其他任務，比如假扮遊戲，自閉症兒童也很難完成（(Sigman & Ungerer, 1981; Ungerer & Sigman, 1981; Wing, Gould, Yeates, & Brierley, 1977; Wing &nGould, 1979）。

利用腦成像技術可以定位「當我們想他人在怎麼想的時候」我們的大腦激活區域。以下是使用早期fMRI"功能定位"大法，用文字版的心智理論任務減去相匹配的其他閱讀任務而得到心智理論激活大腦右側顳頂聯合區。請注意，並不是說整個大腦在心智理論任務中只有這個區在努力工作啊，完全是因為任務相減所致。並且在這個大數據的時代很多同仁都已更傾向於認為大腦的高級認知並沒有所謂的"模塊化"，而是分散式加工的。現在比較流行的是偏計算的分析方法，比如MVPA（Multi-voxel pattern analysis），RSA（Representational Similarity Analysis），encoding & decoding等等。

圖片來源： Rebecca Saxe: How we read each others minds （TED Talk鏈接）

現在，已為人父母的部分讀者們，你明白孩子們很小的時候總是迫不及待與你分享他們天馬行空的想法或者拽你去看他們覺得很有意思然而你卻完全不知道是什麼鬼的東西了嗎? 他們會不會因為你的不耐煩，或者因為你完全跟不上他們的思維而沮喪呢？其實誰都沒有錯，因為在這個發展階段的幼兒一直都以為別人的想法就是自己腦中的想法呢。從今以後，作為大人也請試圖換位思考理解孩子們吧，比如《屌絲男士》中大鵬飾演的這位爸比肯定沒有通過心智理論任務測試呢（忽然自歪自樓，不好意思這篇並不是育兒心經）。

圖片來源: 《屌絲男士》第四季某集

本想就此打住，僅以心智理論層面解釋自閉症孩子常常以自己的角度看世界，難以體察他人的信念和想法，所以在社交方面有障礙。然而自閉症的多元性和複雜性不僅在於社交障礙，還在於對其理解、病因、到社會介入等各層面所引起的各種爭議。 比如心智理論的爭議就在於它既具有卻又不能全面地解釋以下DSM-5手冊所描述的所有癥狀。那麼心智理論所涉及的自閉症刻板行為以及社交障礙等表象，歸根到底是由怎樣的神經機制/神經發育所造成的呢？

---- 2. 自閉症譜系障礙診斷標準 ----

題首注里我說到DSM-5手冊為當今對自閉症診斷標準的國際權威。本來我想自己翻譯的，不過看到了北京大學生命科學學院魏麗萍教授的如下版本覺得精準已經很高（我在逐條對應英文原文的情況下，除了將E. 中"整體發育遲緩（globe developmental delay)"改回DSM-5原文中的"global developmental delay"之外並未覺得有其他不妥之處）

DSM-5規定，診斷自閉症譜系障礙需滿足以下A至E的五個標準，其中A和B闡明了自閉症譜系障礙的核心癥狀：

A.在多種環境中持續性地顯示出社會溝通和社會交往的缺陷，包括在現在或過去有以下表現（所舉的例子只是示範，並非窮舉）：

1. 社交與情感的交互性的缺陷，包括，例如，異常的社交行為模式、無法進行正常的你來我往的對話，到與他人分享興趣愛好、情感、感受偏少，再到無法發起或回應社會交往。

2. 社會交往中非言語的交流行為的缺陷，包括，例如，語言和非語言交流之間缺乏協調，到眼神交流和身體語言的異常、理解和使用手勢的缺陷，再到完全缺乏面部表情和非言語交流。

3. 發展、維持、和理解人際關係的缺陷，包括，例如，難以根據不同的社交場合調整行為，到難以一起玩假想性遊戲、難以交朋友，再到對同齡人沒有興趣。

B.局限的、重複的行為、興趣或活動，包括在現在或過去有以下表現的至少兩項（所舉的例子只是示範，並非窮舉）：

1. 動作、對物體的使用、或說話有刻板或重複的行為（比如：刻板的簡單動作，排列玩具或是翻東西，仿說，異常的用詞等）

2. 堅持同樣的模式、僵化地遵守同樣的做事順序、或者語言或非語言行為有儀式化的模式（比如：很小的改變就造成極度難受、難以從做一件事過渡到做另一件事、僵化的思維方式、儀式化的打招呼方式、需要每天走同一條路或吃同樣的食物）

3. 非常局限的、執著的興趣，且其強度或專註對象異乎尋常（比如，對不尋常的物品的強烈的依戀或專註、過分局限的或固執的興趣）

4. 對感官刺激反應過度或反應過低、或對環境中的某些感官刺激有不尋常的興趣（比如：對疼痛或溫度不敏感、排斥某些特定的聲音或質地、過度地嗅或觸摸物體、對光亮或運動有視覺上的痴迷）

C.這些癥狀一定是在發育早期就有顯示（但是可能直到其社交需求超過了其有限的能力時才完全顯示，也可能被後期學習到的技巧所掩蓋）。

D.這些癥狀帶來了在社交、職業、或目前其他重要功能方面的臨床上顯著的障礙。

E.這些癥狀不能用智力發育缺陷或整體發育遲緩（global developmental delay）更好地解釋。智力缺陷和自閉症譜系障礙疾病常常並發，只有當其社會交流水平低於其整體發育水平時，才同時給出的自閉症譜系障礙和智力缺陷兩個診斷。

魏麗萍、陳蕾

北京大學生命科學學院、北京生命科學研究所隊

根據American Psychiatric Association Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders Fifth Edition (DSM-5)翻譯

如果你覺得上面說的乾巴巴，也可以參考這篇回答中特教老師@李老西生動形象的畫面模式。自閉症兒童的思維和普通孩子有什麼根本性的差異？ - 李老西的回答

---- 3. 自閉症譜系障礙與腦神經功能性聯接 ----

題首注里說到DSM-5將自閉症更正為神經發育障礙是對自閉症革命性的突破。然而迄今為止並沒有一個大一統的自閉症理論框架可以全面地解釋DSM-5描述的所有癥狀。這主要是因為對自閉症的研究有太多種不同的層次和視角，比如基因研究、生理機制研究，而生理機制又可以再細看分子神經層面、腦功能連接層面等等。再比如從行為層面可以研究自閉症的「心智缺失」、刻板行為、也可以研究其關注細節忽略整體的視覺加工特殊性。那麼究竟什麼是最好的方法，哪個更本質，怎樣綜合各視角這種問題，傾盡一生我也想知道呢。

以下想說一說近些年腦科學領域關於提問中「自閉症患兒的大腦與普通兒童的大腦有何不同」的一些初具雛形的理論。這些理論都認為自閉症具有神經聯結異常的特點，使用的方法主要是功能性核磁共振成像（fMRI）和彌散張量成像（DTI）。關於究竟如何異常，卻各有各家言。本座手動總結了近五年發表在高影響因子期刊（Nature Neuroscience, Neuron等）的主流理論，這當中包含但不僅限於以下四類：

1. 長距聯結不足假說 （underconnecticity hypothesis，由Marcel Just及其同事們提出，Just et al., 2004, 2007, 2012）

• 結論：前額葉與大腦後部聯結不足（frontal-posterior underconnectivity）
• 推論：可解釋自閉症的社會認知障礙，比如Schipul et al., 2011中提到的以下:

a. 內側額葉與顳頂聯合區的聯結不足可以解釋自閉症在心智理論方面的缺失 (theory of mind)

b. 內側額葉與顳上溝的聯結不足可以解釋自閉症對區分生物運動與非生物運動的困難 (biological motion)

c. 內側額葉與梭狀回面孔區的聯結不足可以解釋自閉症的讀臉難題，比如避開與他人視線接觸以及對錶情的讀取和理解困難

圖片來源：CMUs Marcel Just Uses New Brain Imaging and Computer Modeling To Predict Autistic Brain Activity and Behavior -CMU News

（PS. 不是我不選個好點的圖，而是他們文章里的圖都不太適合科普... 上圖右側紅箭頭顯示的連接兩端分別是額葉與顳上溝）

2. 局部聯結過度假說（local overconnecticity hypothesis, Keown et al., 2013; Supekar, K. et al., 2013; Müller, et al., 2011; Uddin, et al., 2013）

• 結論：局部腦區內部的神經聯結過度，如運動皮層、視覺皮層、顳葉、皮層下區域等。下圖C、D、E中自閉症與正常人相減所得局部過度聯結（橙色）與聯結不足（藍色）
• 推論：以上各腦區內部過度聯結也可以解釋自閉症各類認知障礙。

圖片來源：Keown et al. (2013). Cell Reports.

http://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(13)00572-X

請注意，以上1. 與 2.假說看起來好像是互斥的，其實不然。學術界現認為兩者兼有，作為大腦「司令」的額葉皮層，如果既存在過度的、未分化的局部聯結，同時又不能很好接收整合後方腦區傳來的感知覺信息，那麼其統整能力將大大受損，影響到社會認知、語言認知、和情緒認知等多方面。

3. 大腦活動不同步假說（distortion of spontaneous connectivity hypothesis, Dinstein et al., 2010）

• 結論：自閉症兒童腦部各區活動不同步，而只有很少正常兒童和語言遲滯兒童如此。這是建立在以左右半球相關功能區域的同步程度作為大腦運作功能的一種判斷標準之上的。下圖最上是正常兒童的數據，中間為語言遲滯兒童，最下為自閉症兒童數據。顏色覆蓋少表示相關性越低。自閉症兒童腦中與語言和交流相關的正紅和淺藍區域左右半球相關度尤為顯著低於其他兩組。
• 推論：值得一提的是這些靜息態腦成像數據是在兒童熟睡的時候收取的，實際操作很方便的，被試除了躺著，其他什麼都不用做。因其簡單易行，有望成為幼兒時期自閉症早期診斷工具之一。儘早診斷有助於適時干預。（畫外音：要是做我實驗的小朋友們也能一動不動躺在磁共振成像機器里乖乖做任務、頭不要動、也不要睡著就好了。唉，就這點指望...）

圖片來源：Dinstein et al. (2010). Neuron.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3119852/

4. 大腦反應變化假說 （neural variability hypothesis, Dinstein et al., 2012, 2015; Hahamy,tBehrmann, & Malach, 2015）

• 結論：自閉症與正常人在視覺、聽覺、軀體感覺的大腦激活強度沒有顯著差異（下圖A&B），但是自閉症對處理持續出現的同類刺激有著相當低的「信噪比「（下圖C&D）。

• 推論：自閉症腦中信息處理的「信噪比」較低，也間接為另一個「強烈世界」假說提供神經生理支持（「intense world」 syndrome）。鑒於篇幅所限，之前並沒有提到這個理論，主要說的是自閉症的視覺、聽覺、觸覺過於敏感導致不停重複當下的動作以理解「喧囂」世界中的正確秩序所在。更多假說，更多歡笑，請看 科學松鼠會。

圖片來源： Dinstein et al. (2012). Neuron.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0896627312007088

最後再次申明此討論並不完善，尤其是自閉症動物模型和基因研究並非術業專攻所以暫不涉及。目前了解的可能與自閉症相關的基因有上百個（Sahin & Sur, 2015），且證據顯示需要好幾個基因共同作用才能產生自閉症癥狀，所以繪製自閉症基因地圖的任務遠比了解那些由單一或少數特定基因有關的像亨廷頓症或乳腺癌等要難得多。請讀者見諒，希望以上我的解讀也會隨著更深入理解而持續更新的。自閉症也是奧巴馬Brain Initiative砸錢號召下飛速向前的領域之一，歡迎大家補充最近研究進展。

寫于楓（紅）葉正紅（瘋）的匹茲堡，

寫累了的欄主Tina敬上

致謝:

非常感謝專欄小夥伴們提出的修改意見，也謝謝讀者在此文沉澱期給出的建議，獲益匪淺。

（這是一個長長的）吐槽及致謝：

在此特別感謝親愛的母上大人一直有力吐槽我寫知乎、上日報的內容基本對社會無用... 額，其實你女兒也是很有科學大愛以及社會關懷的啦（比如勞神費心這個原創「自閉症的神經科學研究「系列），然而醞釀了很久卻遲遲不願動筆... 懶只是一部分原因，關鍵是對其治癒無力的感嘆。學術界投入大量人力物力財力（美國各大實驗室科研攻關這麼些年），還是公認對自閉症治癒無方。既然沒方，那我在這兒碼字來、碼字去、自耗血有意思么... 所以本來想一直這麼懶下去的，然而母上大人上周skype說了，哎呀你們實驗室不也做自閉症的么，那個從小對你很好的x阿姨家小孩好像得了自閉症呢，都不喜歡跟人說話。然後敝人就囧了，不喜歡說話才不是自閉症的專業診斷標準呢！ 所以，如果這篇的意義只是能夠為大家提供準確的、高質量的自閉症只是及科研進展，解除對自閉症理解誤區，有助嚴重自閉症的孩子儘早得到正確的診斷與治療，也算是敝人對社會然並卵地盡一份力了... 母上大人您就饒了我吧。

References

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Baron-Cohen, S. (1993). From attention-goal psychology to belief-desire psychology: thendevelopment of a theory of mind and its dysfunction. In Baron-Cohen, S, Tager-Flusberg,nH, & Cohen, D.J. (eds) Understanding other minds: perspectives from autism. OxfordnUniversity Press.

Premack, D., & Woodruff, G. (1978). Does the chimpanzee have a 『theory of mind』? Behavioral and Brain Sciences, 4, 515-526.

Adolphs, R (2003). Cognitive neuroscience of human social behaviour. Nature Reviews Neuroscience, 4, 165-178.

Sigman, M , & Ungerer, J. (1981). Sensorimotor skill and language comprehension in autistic children. Journal ofnAbnormal Child Psychology 9, 149-165.

Ungerer J.A. & Sigman, M. (1981) Symbolic play and language comprehension in autistic children. Journal of the American Academy of Child Psychiatry, 20, 318-337.

Wimmer, H., & Perner, J. (1983) Beliefs about beliefs representation and constraining function ofnwrong beliefs in young children』s understanding of deception. Cognition, 13, 103-128.

Wellman, H.M., Cross, D., & Watson, J. (2001). Meta-analysis of theory-of -mind development: The truth about false-belief. Child Development, 72, 655-684

Wing, L., & Gould, J. (1979). Severe impairments of social interaction and associated abnormalities innchildren. Epidemiology and classification. Journal of Autism and Developmental Disorders, 9, 11-n29.

Wing, L., Gould J., Yeates, S.R., & Brierley, L (1977). Symbolic play in severely mentally retarded andnin autistic children. Journal of Child Psychology & Psychiatry, 18, 167-178.

Rebecca Saxe TED talk鏈接: Rebecca Saxe: How we read each others minds

DSM-5中文翻譯來源: 北京星星雨教育研究所(孤獨症

Sahin, M., & Sur, M. (2015). Genes, circuits, and precision therapies for autism and related neurodevelopmental disorders. Science, in press.

1. 關於"長距聯結不足假說 （underconnecticity hypothesis）"

Just, M. A., Cherkassky, V. L., Keller, T. A., Kana, R. K., &nMinshew, N. J. (2007). Functional and anatomical corticalnunderconnectivity in autism: Evidence from an FMRInstudy of an executive function task and corpus callosumnmorphometry. Cerebral Cortex, 17(4), 951–961.

Just, M. A., Cherkassky, V. L., Keller, T. A., & Minshew, N.nJ. (2004). Cortical activation and synchronization duringnsentence comprehension in high-functioning autism: Evidencenof underconnectivity. Brain, 127(8), 1811–1821.

Just, M. A., Keller, T. A., Malave, V. L., Kana, R. K., &nVarma, S. (2012). Autism as a neural systems disorder: Antheory of frontal-posterior underconnectivity. Neurosciencen& Biobehavioral Reviews, 36(4), 1292–1313.

Minshew, N. J., & Keller, T. A. (2010). The Nature of Brain Dysfunction in Autism: Functional Brain Imaging Studies. Curr Opin Neurol, 23(2), 124–130.

2. 關於"局部聯結過度假說（local overconnecticity hypothesis）"

Keown, C.L. et al. (2013). Local functional overconnectivity in posterior brain regions isnassociated with symptom severity in autism spectrum disorders. Cell Reports, 5,n567–572 .

Supekar, K. et al. (2013). Brain hyperconnectivity in children with autism and its links tonsocial deficits. Cell Reports, 5, 738–747.

Müller, R.A. et al. (2011). Underconnected, but how? A survey of functional connectivitynMRI studies in autism spectrum disorders. Cereb. Cortex, 21, 2233–2243.

Uddin, L.Q. et al. (2013). Salience network-based classification and prediction of symptomnseverity in children with autism. JAMA Psychiatry, 70, 869–879.

3. 關於"大腦活動不同步假說（distortion of spontaneous connectivity hypothesis）"

Dinstein, I., Eyler, L., Malach, R., Behrmann, M., Courchesne, E. and Pierce, K. (2011). Cortical activity disruptions during sleep and language development in children with autism, Neuron, 70, 1218-1225.

4. 關於"大腦反應變化假說 （neural variability hypothesis）"

Dinstein, I., Heeger, D. and Behrmann, M. (2015). How noisy is your brain? Trends in Cognitive Science, in press.

Dinstein, I., Heeger, D. J., Lorenzi, L., Minshew, N. J., Malach, R. and Behrmann, M. (2012). Unreliable evoked responses in autism, Neuron, 75, 981-991.

Hahamy, A., Behrmann, M., & Malach, R. (2015). The idiosyncratic brain: distortion of spontaneous connectivity patterns in autism spectrum disorder. Nature Neuroscience, 18, 302–309.

5. 關於並沒有展開提的"強烈世界假說（intense world syndrome）"

Markram, H., Rinaldi, T., & Markram, K. (2007). The intense world syndrome—an alternative hypothesis for autism. Front. Neurosci., 1, 77–96.

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