Idiosynkratische Synchronisation des Gehirns mit Autismus verbunden

Quelle: Alex Mit / Shutterstock

Autismus-Spektrum-Störung (ASD) ist eine neurologische Entwicklungsstörung, die ungefähr 1 in 88 Leuten betrifft. ASD beeinträchtigt die Fähigkeit von jemandem, alltägliche soziale Interaktionen zu navigieren und sich in das tägliche Leben zu assimilieren.

In den letzten Monaten haben revolutionäre Methoden der Neuroimaging gezeigt, dass Individuen mit Autismus einzigartige "idiosynkratische" Muster von Gehirnkonnektivität und Synchronisation aufweisen.

Die atypischen Synchronisationsmuster zwischen Hirnregionen, die bei ASD beobachtet werden, sind für Neurowissenschaftler verwirrend. Die Lösung dieses Rätsels könnte zu einer besseren Behandlung von ASD führen und unser Verständnis von Möglichkeiten zur Optimierung der Gehirnstruktur und -funktion in der Allgemeinbevölkerung verbessern.

Autismus und das idiosynkratische Gehirn

Anfang des Jahres verglichen Forscher des Weizmann-Instituts und der Carnegie Mellon University verschiedene Synchronisationsmuster zwischen einer Kontrollgruppe und solchen mit ASS. Sie entdeckten faszinierende Unterschiede zwischen den beiden Gruppen. Die Teilnehmer der Kontrollgruppe teilten eine überraschende Einheitlichkeit in Bezug auf ihre Gehirnsynchronisation und Verbindungsmuster. Auf der anderen Seite zeigten diejenigen mit ASD bemerkenswert divergierende Synchronisationsmuster.

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Die Januar-2015-Studie "Das idiosynkratische Gehirn: Verzerrung spontaner Konnektivitätsmuster bei Autismus-Spektrum-Störungen" wurde in Nature Neuroscience veröffentlicht. Die Studie zeigt, dass die Gehirne von Menschen mit Autismus einzigartige Synchronisationsmuster aufweisen. Diese Entdeckung könnte zu einer früheren ASS-Diagnose und besseren Behandlungen führen.

Es gab eine sehr geringe Übereinstimmung der Gehirnkonnektivität oder Synchronisation zwischen Studienteilnehmern mit Autismus. Diejenigen mit Autismus zeigten völlig einzigartige Muster, die wie ein Fingerabdruck von personalisierten Konnektivitätsmustern aussahen. Die Forscher prägten die in der Kontrollgruppe beobachteten Synchronisationsmuster als "konformistisch" und die in der ASD-Gruppe beobachteten als "idiosynkratisch".

Die Bilder oben zeigen einen Vergleich zweier Individuen mit Autismus. Das Individuum mit schwereren Autismus-Symptomen (rechts) weist größere Abweichungen von typischen Konnektivitätsmustern auf als das Individuum mit den weniger ausgeprägten Autismus-Symptomen (links). Je schwerer die Autismus-Symptome sind, desto größer sind die Synchronisations- und Konnektivitätsabweichungen.

Quelle: Mit freundlicher Genehmigung von Carnegie Mellon

Eine Reihe von früheren Studien haben vorgeschlagen, dass spontane Muster der Synchronisation des Gehirns in einem Ruhezustand ein Fenster in die Verhaltensmerkmale eines Individuums bieten könnten. Die Unterschiede zwischen den Synchronisationsmustern, die in der Autismus- und der Kontrollgruppe beobachtet werden, könnten helfen zu erklären, wie und warum Individuen interagieren und kommunizieren, wie sie mit anderen und ihrer Umgebung umgehen.

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In einer Pressemitteilung sagte Avital Hahamy von der Weizmann Neurobiologie Abteilung,

Schon in jungen Jahren werden die durchschnittlichen Gehirnnetzwerke einer Person durch die intensive Interaktion mit den Menschen und die gegenseitigen Umweltfaktoren geprägt. Solche gemeinsamen Erfahrungen könnten dazu führen, dass die Synchronisationsmuster in den Ruhegehirnen der Kontrollgruppe einander ähnlicher werden. Es ist möglich, dass bei ASD, wenn Interaktionen mit der Umwelt gestört sind, jeder einzelne ein individualistisch-individuelles Gehirnorganisationsmuster entwickelt.

Die Forscher betonen, dass mehr Forschung erforderlich ist, um die breite Palette von Faktoren aufzudecken, die zu ASS-bedingten Idiosynkrasien bei der Synchronisation des Gehirns führen. Sie empfehlen auch zukünftige Forschung darüber, wie und wann verschiedene Individuen bestimmte Gehirnmuster etablieren. Dies zu wissen könnte die zukünftige Entwicklung von Interventionen und bessere Methoden zur Diagnose von Autismus beeinflussen.

Das "soziale Gehirn" zeigt eine verringerte funktionelle Konnektivität bei Autismus

Eine andere kürzlich von einem Team von Forschern an der UCLA durchgeführte Autismus-Studie ergab, dass die Verbindung zwischen Gehirnbereichen, die mit sozialem Verhalten in Verbindung stehen, bei Jugendlichen mit hochfunktioneller ASD sowohl unterentwickelt als auch unzureichend vernetzt war.

Die im Oktober 2015 veröffentlichte Studie "Veränderte Ruhedurchblutung und funktionale Konnektivität des Standardmodus-Netzwerks bei Jugendlichen mit Autismus-Spektrum-Störung" wurde online in der Zeitschrift Brain and Behavior veröffentlicht .

Die UCLA-Forscher begannen, eine Hypothese zu testen, dass ASD durch erhöhte oder verringerte Konnektivität innerhalb bestimmter neuronaler Netzwerke, die das "soziale Gehirn" bilden, verursacht wurde. Um dies zu beweisen, entwickelten sie eine neuartige bildgebende Methode, um die Konnektivität des Gehirns mit einem Doppelgleis zu messen Ansatz, der die Menge des Blutflusses verfolgt – als Maß für die Menge an verbrauchter Energie – und gleichzeitig die Aktivitätsmuster und die Stärke der Verbindungen zwischen neuronalen Netzwerken überwacht.

Die Forscher testeten die Teilnehmer, während sie in Ruhe waren, in einem Gehirnscanner. Ihre Ergebnisse zeigten signifikante Unterschiede zwischen den beiden Gruppen. Kinder mit ASS zeigten ein Muster von weitverbreitetem erhöhtem Blutfluss oder Hyperperfusion, repräsentiert durch erhöhten Sauerstoffmetabolismus in den frontalen Gehirnbereichen. Der frontale Kortex ist wichtig für die exekutive Funktion und die Steuerung sozialer Interaktionen.

Diese Art von Blutfluss ist atypisch. Wenn sich ein gesundes Gehirn entwickelt, wird der Blutfluss in den frontalen Kortex typischerweise aufgrund eines neuralen Beschneidens von übermäßigen oder redundanten Verbindungen reduziert. Der erhöhte Blutfluss und der Energiebedarf des frontalen Kortex, der bei ASD-Teilnehmern beobachtet wurde, legt nahe, dass diese frontalen Hirnregionen aus irgendeinem Grund Überstunden machen.

Höchstwahrscheinlich ist dies eine Kompensation für andere Hirnregionen, die unterverknüpft sind. Bei Menschen ohne ASS reguliert die "konformistische" Synchronisation wahrscheinlich ihre sozioemotionale Wahrnehmung intuitiver, ohne die zerebrale exekutive Funktion der Frontallappen rekrutieren zu müssen.

Die jüngsten UCLA-Ergebnisse sind konsistent mit anderen strukturellen MRI-Befunden einer vergrößerten Hirngröße und einer atypischen Fülle von Neuronen und Gehirnmasse der grauen Substanz in spezifischen Regionen, die mit ASS assoziiert sind. Die Existenz von zu vielen aktiven Synapsen im frontalen Kortex hemmt tatsächlich die Wahrnehmung und Kreativität, während gleichzeitig ein zusätzlicher Blutfluss und eine Entleerung der Gehirnleistung erforderlich sind.

ASD-Teilnehmer hatten auch eine Verringerung der Fernverbindung zwischen DMN-Knoten (default mode network) im vorderen und hinteren Gehirnbereich. Das DMN ist wichtig für soziale und emotionale Prozesse sowie für selbstreferenzielles Denken.

Der Verlust der Konnektivität zwischen der Vorderseite und der Rückseite des Gehirns bedeutet, dass Informationen nicht einfach zwischen verschiedenen Gehirnregionen fließen können. Diese Unterkonnektivität kann dazu beitragen, den Mangel an sozialen Fähigkeiten zu erklären, die mit Autismus verbunden sind. Atypische Gehirnkonnektivität, die bei Autismus beobachtet wird, wirkt sich auch auf die "Theory of Mind" aus, die die Fähigkeit ist, mentale Zustände wie Empathie und Mitgefühl sich selbst und anderen zuzuordnen.

Typischerweise wird die Architektur des Gehirns durch Neuroplastizität umgestaltet, um hocheffiziente neuronale Netzwerke zu schaffen, die die Funktionalität maximieren und den Energieverbrauch minimieren. Dies fanden die Forscher bei ASD-Teilnehmern nicht.

Schlussfolgerung: Sind Abnormitäten des Kleinhirns mit idiosynkratischer Synchronisation des Gehirns bei Autismus-Spektrum-Störungen verbunden?

In den letzten Jahren hat eine breite Palette von Studien strukturelle und funktionelle Anomalien des Kleinhirns mit Autismus-Spektrum-Störungen in Verbindung gebracht. Cerebellum (von oder in Bezug auf das Kleinhirn) Anomalien waren kein Schwerpunkt in einer der Studien in diesem Blogbeitrag diskutiert.

Basierend auf umfangreicher Forschung über die mögliche Verbindung zwischen Autismus und Kleinhirn, würde ich eine begründete Vermutung machen, dass das Kleinhirn irgendwie sowohl mit der idiosynkratischen Synchronisation des Gehirns als auch mit der bei ASD beobachteten Über- und Unterkonnektivität korreliert ist. Mehr Forschung zu diesem Thema ist notwendig. Bleib dran!

Wenn du mehr über Autismus und das Gehirn lesen möchtest, schau dir meine Blogbeiträge von Psychology Today an ,

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