自闭症中最重要的异常现象，就是缺乏「揣度他人心智」的能力。
社交上的孤离虽然是自闭症最主要的诊断特征，但不与他人的眼神接触、语言能力不足、欠缺同理心，或其他较不常见的症状，也常是诊断的根据。许多自闭症患者无法理解隐喻，有时会根据字面上的意义来解释语意。他们也无法模仿他人的行为，由于经常过于专注在琐事上，反而无视于环境中其他重要的事物，特别是社交状况。同样让人困惑的是，他们经常极度厌恶某些声音，这些声音无端拉响了他们心灵的警报。
解释自闭症的理论可以分成两类：解剖的与心理的。研究人员已经摒弃了第三类理论──像是「冷酷母亲」假说：不当教养引起的病变。加州大学圣地牙哥分校的柯尔契斯奈（EricCourchesne）与其他解剖学者漂亮地指出，自闭症儿童的小脑有着独特的异常现象，这个脑区负责协调复杂的随意肌运动。要能解释自闭症，最终必须将这些小脑病变考虑进去，但不能就此断定，小脑伤害是自闭症的唯一成因。儿童因中风引起的小脑损伤，通常会造成震颤、走路摇摇摆摆、异常的眼球运动，这些症状很少出现在自闭症患者身上。另一方面，小脑受损患者身上也看不到自闭症的典型症状。自闭症儿童的小脑变化，也许是异常基因所造成的不相干副作用，其他作用才是自闭症的主因。英国伦敦大学学院傅瑞斯（UtaFrith）与剑桥大学巴隆柯恩（SimonBaron-Cohen）所提出的心理学理论，也许是最精巧的。他们认为，自闭症最重要的异常现象，是缺乏「揣度他人心智」的能力。傅瑞斯与巴龙科恩认为，脑子里特殊的神经线路，让我们能够精密的假设出他人心智的内部运作，然后根据这些假设结果，有效的预测他人的行为。傅瑞斯与巴龙科恩的方向显然是正确的，不过他们的理论却无法圆满解释，与自闭症看似不相干的种种症状为何会组合在一起。说自闭症患者无法进行社交互动，是因为他们无法「揣度他人心智」，其实只是在重述他们的症状罢了。研究人员必须找出是哪些脑部机制失去了功能，造成的症状，会与自闭症的功能缺失一样。
义大利帕玛大学的里佐拉蒂及其同事所进行的研究，提供了一条线索。年代，里佐拉蒂研究猕猴在进行目标导向动作时，脑部神经活性的变化。
从内心照见世界
由于镜像神经元似乎与社交互动有关，这个神经系统的功能丧失，可以解释自闭症某些主要的症状，包括孤离与缺乏同理心。
针对自闭症患者所做的研究指出，他们脑部有几个区域的镜像神经元丧失了活性。研究人员猜测，针对恢复镜像神经元活性而设计的治疗，应该可以减轻自闭症的某些症状。
「情绪图谱理论」这个假说，可以解释自闭症的次要症状，像是过度敏感。
几十年前，研究人员就知道大脑额叶的前运动皮质参与了控制随意运动。举例来说，猴子在伸手抓取花生时，某个神经元会活化，在拉动拉杆时另一个神经元会活化，以此类推。这些神经细胞通常称为运动控制神经元。（记录到活性的神经元并非直接控制手臂，它只是线路的一部份；透过观察组成线路的神经元讯号，就可以监测这个线路。）
但让里佐拉蒂和同事吃惊的是，当这只猕猴看到其他猕猴或研究人员展现同样的动作，运动控制神经元里的某群细胞也活化了起来。例如，看到其他猴子伸手抓取花生时，参与控制「伸手抓取花生」动作的神经元也会活化。后续的脑造影技术指出，人脑相对应的皮质区也有这种镜像神经元。这些观察结果意味着，镜像神经元（更精确地说是由它们所组成的网络），不只会送出运动控制指令，也可以让猴子或人，藉由脑部模拟他人的行动，而得知他人的意图。对猴子而言，这些神经元的功能或许局限于预测简单的目标导向行动，但对人类而言，镜像神经元系统也许已经演化出可以阐释更复杂意图的能力。
解析自闭症
自闭症患者额下回（inferiorfrontalgyrus）镜像神经元的活动会减少。由于额叶下回是前运动皮质的一部份，这或许可以解释为什么患者无法评估他人的意图。脑岛与前扣带皮质镜像神经元的缺失，也许会造成相关的症状，譬如缺乏同理心；而角回镜像神经元的缺失则可能造成语言障碍。自闭症患者的小脑与脑干的构造也有改变。后来的研究指出，人脑其他区域，像是扣带皮质与脑岛也有镜像神经元，而且这些神经元可能在同理心的情绪反应上扮演一角。研究人员在探讨清醒受测者的前扣带皮质时发现，某些在痛反应时会活化的神经元，在看到别人疼痛时，也会活化。镜像神经元也可能参与模仿，大猿似乎具有最基本的模仿能力，而人类的则显著多了。模仿的倾向起码有部份一定是天生的：美国华盛顿大学的梅尔特佐夫（AndrewMeltzoff）指出，对着新生儿伸舌头，新生儿也会对你伸舌头。因为新生儿看不到自己的舌头，无法透过视觉回馈与错误修正来学会这个技巧。所以小孩的脑子里一定有个内建的机制，将母亲的视觉外观（不管是伸舌头或微笑）投射到运动控制神经元。
儿童语言能力的发育，需要重新划定脑区的功能。要模仿父母亲的话语，幼儿的脑子必须将颞叶听觉中枢的听觉讯号，转换成运动皮质的口语输出。镜像神经元是否直接参与这种技巧，不得而知，不过显然有些类似的过程发生。最后，镜像神经元也许让人类可以像别人看自己一般看自己，这可能是自我知觉与内省所必备的能力。
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