Frühe übermäßige Wachstum des Gehirns ist indikativ für Autismus wie vorhergesagt

Wir wissen seit 20 Jahren, dass die Autismus-Spektrum-Störung (ASD) bei Jugendlichen und Erwachsenen mit einem erhöhten Gehirnvolumen einhergeht, und die Forschung hat auch in der frühen Kindheit Beweise dafür gefunden. Eine heute veröffentlichte Studie untersucht MRT-Daten von einer Reihe von Personen mit hohem familiären Risiko für ASS im Vergleich zu anderen mit geringem Risiko und einer Kontrollgruppe ohne Risiko im Alter von 6, 12 und 24 Monaten. Die unten beschriebenen Ergebnisse wurden von einer Untergruppe von 106 Hochrisiko- und 42 Niedrigrisiko-Säuglingen erhalten.

Die Forscher untersuchten zuerst Gruppenunterschiede in den Trajektorien der Gehirnwachstumsrate. Die Wachstumsrate des gesamten Hirnvolumens unterschied sich nicht zwischen Gruppen von 6 bis 12 Monaten. Die Gruppe mit hohem Risiko für ASS zeigte jedoch im zweiten Jahr eine signifikant erhöhte Gesamtwachstumsrate des Hirnvolumens im Vergleich zu den Gruppen mit niedrigem Risiko und der Kontrollgruppe.

Darüber hinaus zeigte die Hochrisiko-ASD-Gruppe eine signifikant erhöhte Oberflächenwachstumsrate im Alter von 6 bis 12 Monaten, verglichen mit der Kontrollgruppe und der Gruppe mit niedrigem Risiko, wobei die stärksten Zunahmen im linken / rechten mittleren Occipital-Gyrus, rechts Cuneus, beobachtet wurden und rechten lingualen Gyrusbereich (siehe Abbildung unten). Es wurden keine Gruppenunterschiede in der kortikalen Dicke beobachtet, jedoch wurde eine signifikante Korrelation zwischen der Wachstumsrate der Oberfläche von 6-12 Monaten und der Vergrößerung des Gesamthirnvolumens im Alter von 24 Monaten bei allen Subjekten beobachtet. Das Wachstum des Hirnvolumens wurde auch mit dem Auftreten und der Schwere autistischer sozialer Defizite in Verbindung gebracht.

Kortikale Regionen, die bei HR-ASD eine signifikante Ausdehnung der Oberfläche von 6 auf 12 Monate zeigen. Eine Karte von signifikanten Gruppenunterschieden in der Oberfläche von 6 bis 12 Monaten. Explorative Analysen wurden mit einer Oberflächenkarte durchgeführt, die 78 interessierende Bereiche enthielt. Die farbigen Bereiche zeigen den Gruppeneffekt für Personen mit hohem Risiko (HR-ASD) gegenüber Personen mit niedrigem Risiko (LR). Im Vergleich zur LR-Gruppe wies die HR-ASD-Gruppe eine signifikante Ausdehnung der kortikalen Oberfläche im linken / rechten mittleren Occipital-Gyrus und rechten Cuneus (1), rechten lingualen Gyrus (2) und in geringerem Ausmaß im linken unteren Gyrus auf temporaler Gyrus (3) und mittlerer frontaler Gyrus (4) (HR-ASD, n = 34; LR, n = 84).

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Quelle: Nature Vol. 542, 16. FEBRUAR 2017.

Unsere Daten deuten darauf hin, dass eine sehr frühe, postnatale Hyperexpansion von kortikalen Oberflächen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Autismus spielen könnte. Die Rate der Ausdehnung der kortikalen Oberfläche von 6 auf 12 Monate war bei Personen, die nach 24 Monaten mit Autismus diagnostiziert wurden, signifikant erhöht und war mit einem nachfolgenden Gehirnüberwuchs verbunden, was wiederum mit dem Auftreten von sozialen Defiziten verbunden war. Dies legt eine Sequenz nahe, bei der eine Hyperexpansion der kortikalen Oberfläche ein frühes Ereignis in einer Kaskade ist, die zu einer Gehirnüberwuchterung und aufkommenden autistischen Defiziten führt. Bei Säuglingen, bei denen nach 24 Monaten Autismus diagnostiziert wurde, wurde eine Oberflächenüberdehnung im ersten Jahr in kortikalen Bereichen beobachtet, die mit der Verarbeitung von sensorischen Informationen (z. B. dem linken mittleren occipitalen Kortex) in Übereinstimmung stehen mit Regionen, die früher den frühesten Anstieg zeigten Oberflächenwachstumsrate bei typischerweise sich entwickelnden Säuglingen und mit Berichten, die frühe sensorische Unterschiede bei Säuglingen zeigen, die später ASD entwickeln werden.

Ein Deep-Learning-Algorithmus, der hauptsächlich Oberflächeninformationen aus der Magnetresonanztomographie des Gehirns von 6- bis 12-Monate alten Individuen verwendet, prognostizierte die Diagnose von Autismus bei einzelnen Hochrisikokindern nach 24 Monaten (siehe Abbildung unten). Diese Ergebnisse zeigen, dass frühe Veränderungen des Gehirns in der Zeit auftreten, in der autistische Verhaltensweisen entstehen.

Visualisierung von kortikalen Regionen mit Oberflächenmessungen unter den Top-40-Merkmalen, die zur Verringerung der Deep-Learning-Dimension beitragen. Die kortikalen Regionen mit Oberflächenmessungen, die zu den Top-40-Merkmalen des nichtlinearen Deep-Learning-Ansatzes gehörten, werden visualisiert. Zu den Top-Ten-Deep-Learning-Merkmalen gehören: Oberfläche nach 6 Monaten im rechten und linken vorderen Gyrus frontalis, Gyrus post-centricus und parietaler Gyrus inferior und intrakraniellem Volumen nach 6 Monaten. Diese durch den Deep-Learning-Ansatz erzeugten Merkmale stimmen weitgehend mit denen überein, die bei Verwendung eines alternativen Ansatzes (lineares spärliches Lernen) beobachtet wurden.

Quelle: Nature Vol. 542, 16. Februar 2017.

Dieser Befund ist eindeutig genau das, was die Imprinted-Brain-Theorie vorhersagt, da sie ASD als das Ergebnis der Überexpression von väterlich aktiven, wachstumsfördernden geprägten Genen sieht. In der Tat sagt die Theorie auch genau die gegenteiligen Befunde voraus, bei denen psychotische Spektrumsstörung (PSD) betroffen ist, und wie ich in einem früheren Beitrag darauf hingewiesen habe, bestätigte eine andere kürzlich durchgeführte Bildgebungsstudie diese in Bezug auf das Volumen weißer oder grauer Substanz im Gehirn.

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Die Autoren der heute veröffentlichten Studie stellen fest, dass ihr Befund klare Implikationen für die Früherkennung von ASD hat. Tatsächlich passt es sehr gut zum PlacentASD-Test, der in einem früheren Beitrag beschrieben wurde, der zeigte, dass das Überwachstum in bestimmten Plazentazellen ebenfalls ein Hinweis auf das Risiko von ASD ist. Das gilt natürlich auch für die PSD: Nach der Imprinted-Brain-Theorie sollte bei ASD im Kindesalter ein Überwachstum des Gehirns oder der Plazenta festgestellt werden, entsprechendes Unterwachstum sollte mit einer psychotischen Erkrankung im Jugend- oder Erwachsenenalter einhergehen einen PlacentPSD Test für die Zukunft vorzuschlagen).

Vorläufig stellt das lange Intervall zwischen der Geburt und dem relativ späten Alter des PSD-Beginns ein ernsthaftes Hindernis für das Testen dieser Vorhersage dar, aber früher oder später wird es jemand untersuchen müssen, und wenn der Befund so war wie vorhergesagt, wurde das eingeprägt Die Gehirntheorie und ihr diametrales Modell der Geisteskrankheit hätten eine ihrer entschiedensten Demonstrationen gefunden.

(Danke an Lenis Badcock, dass ich darauf aufmerksam gemacht wurde.)