آلية التوحد
الفيزيولوجيا المرضية

على عكس العديد من اضطرابات الدماغ الأخرى، مثل: مرض باركنسون، التوحد لا يمتلك آلية موحدة واضحة سواء على المستوى الجزيئي أو الخلوي. ومن غير المعروف ما إذا كان التوحد هو عدد قليل من الاضطرابات الناجمة عن الطفرات التي تتلاقى على بضعة مسارات جزيئية مشتركة، أو أنه (مثل التخلف العقلي) مجموعة كبيرة من الاضطرابات ذات آليات متنوعة. يبدو أن التوحد ناتج عن عوامل النمو التي تؤثر على العديد من أنظمة الدماغ الوظيفية أو جميعها، الذي يؤدي إلى تأخير تطور الدماغ أكثر من المنتج النهائي. تشير الدراسات التشريحية العصبية والارتباطات بالماسخات إلى أن آلية التوحد تشمل تغيير نمو الدماغ بعد الحمل مباشرة. ويبدو أن هذا الشذوذ يبدأ سلسلة من الأحداث المرضية في الدماغ التي تتأثر بشكل كبير بالعوامل البيئية. بعد الولادة مباشرة، تميل أدمغة الأطفال المصابين بالتوحد إلى النمو بشكل أسرع من المعتاد، يليها نمو طبيعي أو بطيء نسبيًا في مرحلة الطفولة. ومن غير المعروف ما إذا كان فرط النمو المبكر يحدث في جميع الأطفال المصابين بالتوحد. يبدو أنه أكثر بروزًا في مناطق الدماغ الكامنة وراء تطوير التخصص المعرفي العالي. تتضمن فرضيات الأسس الخلوية والجزيئية للنمو المفرط المرضي المبكر ما يلي:
وجود فائض من الخلايا العصبية التي تسبب اتصال موضوعي مفرط في مناطق الدماغ الرئيسة.
هجرة عصبية مضطربة أثناء الحمل المبكر.
عدم توازن في الشبكات المثيرة-المثبطة.
تشكيل غير طبيعي في المشبك العصبي والشوكات التَغَصُّنِيَّة،على سبيل المثال، عن طريق تعديل نظام التصاق الخلايا نيوركسين-نيوروليجين، أو تنظيم سيء للتخليق الحيوي للبروتين. وقد يساهم أيضا تعطل نمو المشبك العصبي في الصرع، مما قد يفسر سبب ارتباط الشرطين.
يُعتقد أن الجهاز المناعي يلعب دورًا مهمًا في التوحد. وجد الباحثون أن الأطفال المصابين بالتوحد لديهم التهاب في كل من الجهاز المناعي المحيطي والمركزي كما يتضح من زيادة مستويات السيتوكينات المؤيدة للالتهابات والتنشيط الكبير للخلايا الدبقية الصغيرة. كما ارتبطت الدلالة الحيوية للوظيفة المناعية غير الطبيعية بزيادة العجز في السلوكيات التي تتميز بها السمات الأساسية للتوحد مثل: العجز في التفاعلات الاجتماعية والاتصال. تبدأ التفاعلات بين الجهاز المناعي والجهاز العصبي في وقت مبكر خلال المرحلة الجنينية من الحياة، ويعتمد النمو العصبي الناجح على استجابة مناعية متوازنة. يُعتقد أن تنشيط الجهاز المناعي للأم الحامل مثل من المواد السامة البيئية أو العدوى يمكن أن تساهم في إحداث التوحد من خلال التسبب في تعطيل نمو الدماغ. وتدعم ذلك الدراسات الحديثة التي وجدت أن العدوى أثناء الحمل ترتبط بزيادة خطر الإصابة بالتوحد.
إن علاقة المواد الكيميائية العصبية بالتوحد ليست مفهومة جيدًا؛ حُقِّقَ في العديد منها، مع وجود معظم الأدلة على دور السيروتونين والاختلافات الجينية في نقله. أدى الدور الذي تلعبه المجموعة الأولى من مستقبلات الغلوتامات المتحولة (mGluR) في التسبب في متلازمة الكروموسوم إكس الهش، وهي أكثر الجينات شيوعًا في كونها سبب التوحد، إلى الاهتمام بالتداعيات المحتملة في أبحاث مرض التوحد المستقبلة في هذا المسار. وتشير بعض البيانات إلى أن فرط نمو الخلايا العصبية يحتمل أن يكون مرتبطًا بزيادة في عدد من هرمونات النمو أو بضعف تنظيم مستقبلات عوامل النمو. ترتبط بعض الأخطاء الأيضية الخلقية بالتوحد، ولكن من المحتمل أن تكون أقل من 5% من الحالات.
تفترض نظرية نظام الخلايا العصبية المرآتية (MNS) للتوحد أن التشويه في تطور الخلايا العصبية ألمرآتية يتداخل مع التقليد ويؤدي إلى السمات الأساسية للتوحد المتمثلة في الضعف الاجتماعي وصعوبة التواصل. تعمل الخلايا العصبية ألمرآتية عندما يؤدي حيوان عملًا ما أو يلاحظ حيوانا آخرًا يؤدي العمل نفسه. ويمكن أن تساهم هذه الخلايا في فهم الفرد للآخرين وذلك من خلال تمكينه من نمذجة سلوكهم عن طريق محاكة تجسد أفعالهم، ونواياهم ومشاعرهم. وقد اخْتَبَرَت العديد من الدراسات هذه الفرضية من خلال إظهار التشوهات الهيكلية في مناطق الخلايا العصبية المرآتية للأفراد المصابين باضطراب طيف التوحد (ASD)، والتأخر في تنشيط الدائرة الأساسية للتقليد في الأفراد المصابين بمتلازمة أسبرجر، والارتباط بين انخفاض نشاط الخلايا العصبية المرآتية وشدة المتلازمة لدى الأطفال الذين يعانون من اضطراب طيف التوحد (ASD). ومع ذلك، فإن الأفراد المصابين بالتوحد لديهم أيضًا نشاط غير طبيعي للدماغ في العديد من الدوائر خارج MNS ولا تشرح نظرية MNS الأداء الطبيعي للأطفال المصابين بالتوحد في مهام التقليد التي تنطوي على هدف أو كائن.
تختلف أنماط التنشيط المنخفض أو الشاذ في الدماغ المرتبطة باضطراب طيف التوحد اعتمادًا على ما إذا كان الدماغ يقوم بمهام اجتماعية أو غير اجتماعية. وفي مجال التوحد هناك أدلة على انخفاض التواصل الوظيفي للشبكة الافتراضية (شبكة دماغية واسعة النطاق تشارك في المعالجة الاجتماعية والعاطفية)، مع الربط السليم للشبكة الإيجابية للمهام (المستخدمة في الاهتمام المستمر والتفكير الموجه نحو الأهداف). وفي حالة المصابين بالتوحد، لا ترتبط الشبكتان سلبًا في الوقت الناسب، مما يشير إلى خلل في تبديل الوظائف بين الشبكتين، وربما يعكس ذلك اضطراب الفكر المرجعي الذاتي.
نظرية نقص الارتباط بالتوحد تفترض أن التوحد يتميز بنقص في الوصلات العصبية العالية المستوى والتزامن، إلى جانب زيادة في العمليات المنخفضة المستوى. عُثِرَ على أدلة لهذه النظرية في دراسات التصوير العصبي الوظيفي للأفراد المصابين بالتوحد ومن خلال دراسة موجات الدماغ التي أشارت أن البالغين المصابين باضطراب طيف التوحد لديهم اتصال موضوعي مفرط في القشرة المخية ووضعف الروابط الوظيفية بين الفص الجبهي وبقية القشرة. تشير أدلة أخرى إلى أن قلة الاتصال يكون بشكل أساسي داخل كل نصف كرة من القشرة وأن التوحد هو اضطراب في القشرة الترابطية.
من الدراسات المستندة إلى الإمكانات المتعلقة بالحدث، والتغييرات العابرة في النشاط الكهربائي للدماغ استجابةً للمحفزات، هناك أدلة كبيرة على وجود اختلافات في الأفراد المصابين بالتوحد فيما يتعلق بالانتباه والتوجه إلى المحفزات السمعية والبصرية واكتشاف الحداثة واللغة ومعالجة الوجه، وتخزين المعلومات؛ وقد وجدت عدة دراسات تفضيلا للمحفزات غير الاجتماعية. على سبيل المثال، وجدت دراسات تخطيط الدماغ المغناطيسي أدلة لدى الأطفال المصابين بالتوحد على تأخر الاستجابة في معالجة الدماغ للإشارات السمعية.
وفي المجال الوراثي، تم العثور على علاقات بين التوحد والفصام استناداً إلى تكرار وحذف الكروموسومات؛ أظهرت الأبحاث أن مرض انفصام الشخصية والتوحد أكثر شيوعًا بشكل ملحوظ مع متلازمة حذف 1q21. إن الأبحاث المتعلقة بالعلاقات بين التوحد والفصام بالنسبة للكروموسوم 15 (15q13.3)، والكروموسوم 16 (16p13.1)، والكروموسوم 17 (17p12) غير حاسمة.
وجدت دراسات الربط الوظيفي كلا من ضعف وفرط الاتصال في أدمغة الأشخاص المصابين بالتوحد. يبدو أن ضعف الاتصال هو المسيطر، خاصةً بالنسبة للتوصيل الوظيفي بين نصفي الكرة والقشرة.