In jüngster Zeit gab es große Fortschritte bei der Identifizierung von Gehirnsystemen, die mit komplexen Verhaltens- und mentalen Funktionen assoziiert sind. Wir glauben, dass diese Arbeit für die klinische Psychiatrie relevant ist, da Anomalien in bestimmten Hirnsystemen für psychiatrische Symptome und Störungen verantwortlich sind. In diesem Beitrag werden wir zuerst beschreiben, was wir unter funktionellen Hirnsystemen verstehen, und dann werden wir diskutieren, wie eine gewöhnliche Krankheit – Alzheimer-Krankheit – wahrscheinlich den Zusammenbruch eines Gehirnsystems, das als "Standard-Netzwerk" bezeichnet wird, beinhaltet.
Die National Institutes of Health haben kürzlich die Kartierung funktioneller Gehirnsysteme mit der Förderung eines großen Forschungsvorhabens, dem "Human Brain Connectome Project", in den Vordergrund gerückt. In dieser Initiative werden die Wissenschaftler modernste Methoden anwenden, um zu verstehen, wie Verschiedene Regionen des menschlichen Gehirns arbeiten zusammen, um bestimmte Funktionen zu erfüllen. Mit anderen Worten, diese Wissenschaftler werden die funktionelle Konnektivität des menschlichen Gehirns untersuchen.
Also, was ist funktionale Konnektivität? Es ist die Art und Weise, wie verschiedene Regionen des Gehirns miteinander verbunden sind und als integrierte Systeme zusammenarbeiten, um bestimmte Funktionen zu erfüllen, einschließlich der komplexen Verarbeitung von Kognition, Emotion und Motivation, der sogenannten "mentalen Trilogie". Die Fähigkeit, spezifische zu identifizieren Englisch: bio-pro.de/en/region/stern/magazin/…1/index.html Die funktionellen Gehirnsysteme wurden durch die Entwicklung neuer bildgebender Verfahren im Gehirn, einschließlich der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT), erheblich unterstützt. Die fMRT ist in der Lage, die funktionelle Aktivität von Hirnregionen sowohl in Ruhe als auch während bestimmter Aufgaben zu messen. Functional Connectivity Imaging untersucht die Korrelationen und Interdependenzen zwischen Gehirnregionen, wenn sie miteinander interagieren, um bestimmte Aufgaben zu erledigen.
Wir wissen bereits, dass das menschliche Gehirn in funktionale Systeme organisiert ist, die als "intrinsische Konnektivitätsnetzwerke" bezeichnet werden. Diese "ICNs" helfen Menschen, kognitive, emotionale und motivationale Informationen zu verarbeiten. Ein solches funktionelles Gehirnsystem wird als "Standardnetzwerk" bezeichnet. Das Standardnetzwerk besteht aus einer Gruppe von Gehirnregionen, die während jener Zeiträume kommunizieren und Informationen austauschen, wenn wir bestimmte Aufgaben nicht beachten, dh wenn wir träumen oder ruhen. Es stellt sich heraus, dass in diesen Zeiten, in denen wir uns nicht aktiv mit bestimmten Aufgaben beschäftigen, unsere Gehirne hart daran arbeiten, unseren inneren Zustand zu bewerten, unsere Erinnerungen zu verarbeiten und über zukünftige Unternehmungen nachzudenken. In der Tat hilft uns das Standardnetzwerk dabei, zu "denken" und zu "planen". Das Standardsystem ist für die Informationsverarbeitung entscheidend und verbraucht viel Energie des Gehirns.
Wenn etwas passiert, das es erfordert, dass wir unsere Aufmerksamkeit fokussieren, verlässt das Gehirn den Standardmodus und aktiviert eine andere Gruppe von Gehirnnetzwerken (ICNs), die die Aufmerksamkeit regulieren. Bestimmte Bereiche des Frontal- und Parietallappens des Gehirns werden koordiniert aktiv und helfen uns, unsere Aufmerksamkeit auf die neuen Aufgaben zu richten. Tatsächlich hilft uns ein ICN, unsere Aufmerksamkeit zu lenken, und ein anderes ICN hilft uns, uns auf die anstehenden Aufgaben zu konzentrieren.
Es ist wahrscheinlich, dass neurologische und psychiatrische Erkrankungen schließlich durch die Definition spezifischer Fehlfunktionen von ICNs, die spezifischen Aufgaben gewidmet sind, verstanden werden. Jüngste Forschungsergebnisse legen beispielsweise nahe, dass die Schlüsselhirnregionen, die an dem Standardnetzwerk beteiligt sind, die gleichen Gehirnregionen sind, die die frühesten destruktiven Veränderungen bei der Alzheimer-Krankheit zeigen, und einige Veränderungen in der Konnektivität des Standardsystems scheinen vor dem Auftreten klinischer Symptome aufzutreten. Warum? Obwohl es viele Spekulationen gibt, wissen wir es wirklich nicht. Der hohe Energieverbrauch des Standardsystems kann mindestens ein Faktor sein. Herauszufinden, warum dies zu neuen Behandlungsansätzen führen könnte.
Ein anderes interessantes Beispiel, bei dem der Zusammenbruch eines spezifischen ICN in eine spezifische Störung involviert ist, ist die seltene, aber faszinierende neuropsychiatrische Krankheit, die "Verhaltensvariante der frontotemporalen Demenz" genannt wird. Diese Krankheit beginnt typischerweise im späten mittleren Alter (in den 50er oder frühen 60er Jahren). Zu den frühen Symptomen gehören ausgesprochen unangemessene soziale Verhaltensweisen. Zum Beispiel kann ein allgemein zurückhaltender Mensch nach und nach ein dramatisches, enthemmtes Verhalten entwickeln, wie zum Beispiel laute und peinliche Geschichten in einem Restaurant erzählen oder sich über eine Person am Tisch neben ihm lustig machen. Im Laufe der Zeit treten schließlich Veränderungen auf, die Sprache, Gedächtnis und unabhängige Funktion betreffen, und die Krankheit schreitet zu einem klinischen Zustand fort, der der fortgeschrittenen Alzheimer-Krankheit ähnelt.
Jüngste Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die Verhaltensvariante der frontotemporalen Demenz den Verlust von Gehirnzellen in einem funktionellen Gehirnsystem namens "Emotionales Salienz-Netzwerk" beinhaltet. Dieses ICN umfasst mehrere Bereiche des limbischen Systems des Gehirns. (Das limbische System ist an der Verarbeitung emotionaler Informationen beteiligt.) Vielleicht hilft uns dieses emotionale Salienzsystem, in unseren sozialen Interaktionen angemessen zu sein und lässt uns emotionale Komponenten in die Art und Weise integrieren, wie wir Informationen verarbeiten. Warum dieses System in dieser seltenen Form der Demenz zusammenbricht, bleibt ein Rätsel.
Da funktionale Gehirnsysteme besser charakterisiert werden, sollten Forscher in der Lage sein zu untersuchen, welche Systeme bei Krankheiten wie Schizophrenie, bipolarer Störung und Autismus versagen. Je mehr wir lernen, desto mehr können wir die mit diesen Störungen verbundenen Verarbeitungsdefekte definieren und bessere Behandlungen entwickeln.
Die jüngste Explosion von Informationen unter Verwendung bildgebender Verfahren zur Beschreibung von Gehirnsystemen ist nur einer von vielen spannenden Ansätzen, die unsere Fähigkeiten zum Verständnis psychiatrischer Symptome und zur Unterstützung von Menschen, die an diesen schweren, behindernden Krankheiten leiden, erweitern werden.
Dieser Beitrag wurde gemeinsam von Charles Zorumski, MD, und Eugene Rubin, MD, PhD verfasst. Keiner von uns hat finanzielle Interessenkonflikte mit der pharmazeutischen Industrie oder der Industrie, die an der Entwicklung neuer Geräte beteiligt sind.
