Neue Karten zeigen die individuellen Gehirnveränderungen, die mit verschiedenen psychischen Erkrankungen verbunden sind

Ein bahnbrechendes Projekt zur Kartierung von Gehirnveränderungen bei fast 1.300 Menschen, bei denen sechs verschiedene Arten von psychischen Erkrankungen diagnostiziert wurden, hat die außergewöhnliche Vielfalt der Gehirnveränderungen bei Menschen mit Erkrankungen wie schwerer Depression und Schizophrenie aufgezeigt.

Die Studie, veröffentlicht in Naturneurowissenschaften Unter der Leitung von Forschern des Turner Institute for Brain and Mental Health und der School of Psychological Sciences der Monash University wurde die Bildgebung des Gehirns genutzt, um die Größe oder das Volumen von über 1.000 verschiedenen Gehirnregionen zu messen.

„In den letzten Jahrzehnten haben Forscher Gehirnbereiche kartiert, die bei Menschen mit einer Vielzahl von psychischen Erkrankungen ein verringertes Volumen aufweisen. Diese Arbeit konzentrierte sich jedoch weitgehend auf Gruppendurchschnitte, was es schwierig macht, zu verstehen, was im Gehirn einzelner Personen geschieht Menschen“, sagte Ph.D. Studentin Frau Ashlea Segal, die die Forschung leitete. „Wenn ich beispielsweise weiß, dass die durchschnittliche Größe der australischen Bevölkerung etwa 1,7 m beträgt, verrate ich sehr wenig über die Größe meines Nachbarn“, fügte sie hinzu.

Das Team verwendete neue statistische Techniken, die von Prof. Andre Marquand am Donders Institute in den Niederlanden entwickelt wurden, der das Projekt mitleitete, um Regionen im Gehirn zu kartieren, die ungewöhnlich kleine oder große Volumina bei Menschen aufweisen, bei denen entweder Schizophrenie, Depression, bipolare Störung oder Zwangsstörungen diagnostiziert wurden. Zwangsstörung, Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung oder Autismus-Spektrum-Störung.

„Wir haben ein statistisches Modell verwendet, um Erwartungen an die Gehirngröße anhand des Alters und Geschlechts einer Person zu ermitteln. Anschließend können wir quantifizieren, wie stark das Gehirnvolumen einer einzelnen Person von diesen Erwartungen abweicht, ähnlich wie die Wachstumstabellen, die in der Pädiatrie üblicherweise für Größe und Gewicht verwendet werden“, sagte Professor Alex Fornito, der das Forschungsteam leitete.

„Wir haben frühere Erkenntnisse bestätigt, dass die spezifischen Gehirnregionen, die große Abweichungen im Gehirnvolumen aufweisen, von Person zu Person stark variieren, wobei nicht mehr als 7 % der Menschen mit derselben Diagnose eine größere Abweichung in derselben Gehirnregion aufweisen“, sagte Professor Fornito. „Dieses Ergebnis bedeutet, dass es schwierig ist, Behandlungsziele oder kausale Mechanismen zu bestimmen, indem man sich nur auf Gruppendurchschnitte konzentriert. Es könnte auch erklären, warum Menschen mit der gleichen Diagnose große Unterschiede in ihren Symptomprofilen und Behandlungsergebnissen aufweisen“, fügte er hinzu.

Anschließend untersuchte das Team die Konnektivität der Bereiche, die große Volumenabweichungen aufweisen. „Da das Gehirn ein Netzwerk ist, kann sich eine Funktionsstörung in einem Bereich auf andere, miteinander verbundene Bereiche ausbreiten. Wir haben herausgefunden, dass Abweichungen zwar in unterschiedlichen Hirnregionen bei verschiedenen Menschen auftraten, diese aber oft mit gemeinsamen vor- oder nachgelagerten Bereichen verbunden waren, was bedeutet, dass sie sich aggregierten.“ innerhalb derselben Gehirnschaltkreise“, sagte Frau Segal.

„Möglicherweise erklärt diese Überlappung auf Schaltkreisebene Gemeinsamkeiten zwischen Menschen mit der gleichen Diagnose, wie zum Beispiel, warum zwei Menschen mit Schizophrenie im Allgemeinen mehr gemeinsame Symptome haben als eine Person mit Schizophrenie und eine mit Depression.“

Das Team nutzte seinen neuen Ansatz, um potenzielle Behandlungsziele für verschiedene Erkrankungen zu identifizieren. „Wir fanden heraus, dass bestimmte spezifische Gehirnschaltkreise bei manchen Erkrankungen bevorzugt beteiligt waren, was darauf hindeutet, dass sie potenzielle Behandlungsziele sind“, erklärte Frau Segal.

„Unsere Ergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass diese Ziele nur für eine Untergruppe von Menschen geeignet sind. Beispielsweise fanden wir Hinweise darauf, dass Gehirnschaltkreise, die mit Frontalbereichen verbunden sind, bevorzugt an Depressionen beteiligt sind. Diese Schaltkreise werden häufig als Ziele für nicht-invasive Gehirne verwendet.“ Stimulationstherapien, aber unsere Daten deuten darauf hin, dass sie möglicherweise nur bei etwa einem Drittel der Menschen wirksam sind.

Der vom Team entwickelte Ansatz eröffnet neue Möglichkeiten zur Kartierung von Gehirnveränderungen bei psychischen Erkrankungen. „Der von uns entwickelte Rahmen ermöglicht es uns, die Vielfalt der Gehirnveränderungen bei Menschen mit psychischen Erkrankungen auf verschiedenen Ebenen zu verstehen, von einzelnen Regionen bis hin zu weiter verbreiteten Gehirnschaltkreisen und Netzwerken, und bietet einen tieferen Einblick in die Auswirkungen auf das Gehirn einzelner Menschen. “, sagte Professor Fornito.