Zwei Kleinhirn-bezogene Tests könnten Autismusbehandlungen verbessern

Zwei Tests können dazu beitragen, die Präzision von individualisierten Autismusbehandlungen zu verbessern.

Anonymer Forscher, der fMRI Bilder überprüft, die von NIMH – US-Ministerium für Gesundheit und menschliche Dienstleistungen: Nationales Institut für psychische Gesundheit zur Verfügung gestellt werden. (Öffentliche Domäne)

Quelle: Wikipedia / Public Domain

Zum ersten Mal liefern neue Forschungen von der University of Missouri den Beweis, dass es einen Zusammenhang zwischen der funktionellen Konnektivität des zerebro-zerebellären Systems und dem Gleichgewicht von Neurotransmittern von Erregung-zu-Hemmung im Kleinhirn von Personen mit Autismus-Spektrum-Störung (ASD) gibt. Die MU-Forscher spekulieren, dass die klinische Umsetzung von zwei für diese Studie verwendeten Tests – funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) und Protonen-Magnetresonanz-Spektroskopie (1 H-MRS) – zu präziseren und individuelleren medizinischen Behandlungen für Patienten mit ASS führen könnte .

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Diese Studie, “Cerebro-Cerebellar Funktionelle Konnektivität wird mit zerebellären Erregung-Inhibition-Balance in Autismus-Spektrum-Störung,” wurde von Forschern von der University of Missouri School of Medicine und MU Thompson Center für Autismus und neurologische Entwicklungsstörungen durchgeführt und veröffentlicht online 23. Mai in das Journal für Autismus und Entwicklungsstörungen .

Gestern sprach ich mit David Beversdorf, dem leitenden Autor dieses Artikels, Professor für Psychologische Wissenschaften, Neurologie und dem William und Nancy Thompson-Stiftungslehrstuhl für Radiologie an der MU School of Medicine. Beversdorf leitet das Cognitive Neuroscience Laboratory und ist Präsident und Vorsitzender des Executive Committee der Society for the Neuroscience of Creativity (SFNC).

In unserem Gespräch betonte Beversdorf, dass diese potentiell bahnbrechende Forschung zu ASD die Idee des Erstautors John Hegarty war, der die Studie konzipierte, an deren Design teilnahm, die Untersuchung koordinierte und das Manuskript als Doktorand im interdisziplinären Neurowissenschaftsprogramm entwarf bei MU. Hegarty ist zurzeit Postdoc in der Kinderpsychiatrie am Stanford Autism Center des Packard Children’s Hospital der School of Medicine der Stanford University.

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Hegartyet al. beschreiben die Prämisse und das Design dieser Studie: “Atypische funktionelle Konnektivität (FC) und ein Ungleichgewicht von Erregung-zu-Hemmung (E / I) wurden früher in zerebro-zerebellären Schaltkreisen bei Autismus-Spektrum-Störungen berichtet. In der vorliegenden Arbeit wurden fMRI und Protonen-Magnetresonanz-Spektroskopie (1 H-MRS) eingesetzt, um die Zusammenhänge zwischen E / I (Glutamat + Glutamin / GABA) und FC des dorsolateralen präfrontalen Kortex und der posterolateralen Kleinhirnhemisphäre von 14 Jugendlichen / Erwachsenen zu untersuchen ASD und 12 Alter / Geschlecht / IQ-gematchte Kontrollen. ”

Genauer gesagt waren die primären Regionen, die für die Forscher von Interesse waren, die rechte posterolaterale Kleinhirnhemisphäre (R Cereb Hemi) und der linke dorsolaterale präfrontale Kortex (L DLPFC). Es wird angenommen, dass das Zusammenspiel dieser kontralateralen Hirnregionen eine zentrale Rolle in der sozialen Kommunikation und Sprachverarbeitung spielt. Bemerkenswerterweise zeigten Studienteilnehmer mit geringer funktioneller Konnektivität zwischen diesen Gehirnregionen auch eine geringere Fähigkeit, aus verbalen Informationen auf Bedeutung zu schließen.

Anatomische Darstellung des menschlichen Gehirns (von unten) aus dem frühen 20. Jahrhundert mit Darstellung der linken und rechten Hemisphäre von Kleinhirn und Großhirn. “Cerebro-Cerebellar” bezieht sich allgemein auf die funktionelle Konnektivität und Wechselwirkung zwischen Regionen des Großhirns und Regionen des Kleinhirns.

Quelle: Wikipedia / Public Domain

In dieser kleinen Stichprobe von Studienteilnehmern war Cerebro-Cerebellum-FC positiv mit zerebellären E / I- und Hörverständnisfähigkeiten bei Personen mit ASD, aber nicht mit Kontrollpersonen assoziiert. Darüber hinaus fanden Hegarty und Kollegen heraus, dass eine Untergruppe von Personen mit ASD und geringer funktioneller Konnektivität ein reduziertes E / I und ein beeinträchtigtes Hörverstehen aufwies. Basierend auf diesen vorläufigen Ergebnissen spekulieren die Forscher, dass eine veränderte funktionelle Kohärenz der zerebro-zerebellären Schaltkreise bei ASS mit dem Gleichgewicht zwischen Erregung und Hemmung der Kleinhirne in Verbindung gebracht werden könnte.

Bevor wir näher auf die Ergebnisse dieser Studie eingehen, ist es wichtig zu bemerken, dass Beversdorf während unseres Telefongesprächs darauf hingewiesen hat, dass eine Einschränkung dieser Forschung die geringe Stichprobengröße ist. Daher rät er, dass alle Ergebnisse mit Vorsicht interpretiert werden sollten, bis sie in größeren Proben nachgewiesen werden können. Wie die Autoren schreiben: “Zukünftige Studien mit größeren, repräsentativeren Proben, einschließlich jüngerer Personen mit höherer Variabilität des Schweregrads der Störung, müssen durchgeführt werden, um die Prävalenz funktioneller Anomalien in zerebro-zerebellären Schaltkreisen bei ASD zu bestimmen.”

Diese Forschung ist jedoch von Bedeutung, da Neurowissenschaftler erstmals einen möglichen Zusammenhang zwischen funktioneller Konnektivität zwischen Gehirn und Kleinhirn, dem Neurotransmitter-Ungleichgewicht im Kleinhirn und der möglichen Verwendung von fMRT- und 1 H-MRS-Tests zur Identifizierung spezifischer Biomarker für ASD.

Wie die Autoren erklären: “Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass die exzitatorische und inhibitorische Signalgebung im Kleinhirn und dorsolateralen präfrontalen Kortex sowie die funktionelle Koordination zwischen diesen Regionen mit einigen Aspekten des Autismus-Phänotyps zusammenhängen. Daher befürworten wir, dass fMRI und 1 H-MRS komplementäre Sonden des Hirngewebes bereitstellen können, die, wenn sie zusammen verwendet werden, unser Verständnis der mit ASS assoziierten neuralen Substrate verbessern. Die Anwendung solcher komplementärer multimodaler Ansätze könnte dazu beitragen, Personen mit ASD auf der Grundlage spezifischer neurobiologischer Anomalien zu subgroupieren, was von besonderer Bedeutung sein könnte, um die neurobiologische Heterogenität von ASD zu adressieren und die Entwicklung der Präzisionsmedizin voranzutreiben. ”

In einer Stellungnahme hat Beversdorf diesen Teil der Diskussion erweitert. Er sagte: “Eines der Probleme bei der Behandlung von Autismus besteht darin, dass es viele Subtypen und viele verschiedene Gene und möglicherweise andere Faktoren gibt, die zu der Störung beitragen. Wenn Sie eine Behandlung haben, die in einer Subpopulation funktioniert, funktioniert sie möglicherweise nicht in einer anderen. Wenn wir jedoch herausfinden können, warum das so ist, können wir individualisierte Ansätze verfolgen und viel mehr Fortschritte bei der Entwicklung neuer Behandlungen machen. “Beversdorf fügte hinzu:” Dieser Befund legt nahe, wie Biomarker bei Autismus miteinander in Beziehung stehen. Es könnte ganze andere Biomarker geben, die miteinander in Beziehung stehen und uns vielleicht etwas mitteilen. Es könnte als Biomarker dienen, um vorherzusagen, wer auf welches Medikament reagiert. ”

Schließlich vermuten die Forscher, dass “spekulative Erregung / Hemmung in den Kleinhirnhemisphären die Fähigkeit von glutamatergen Interneuronen widerspiegelt, exzitatorischen Input für zerebelläre Purkinje-Zellen zu liefern, die modulatorische Signale von den tiefen Kleinhirnkernen zu den kontralateralen Großhirnhemisphären verändern könnten.” Hegartyet al. schließen auch, “So scheint es, dass reduziertes E / I im Kleinhirn, potentiell erhöhte E / I im präfrontalen Kortex und veränderte koordinierte Aktivierung zwischen diesen Regionen und kann mit einigen Aspekten der klinischen Präsentation von ASD verbunden sein, was rechtfertigt weitere Untersuchung.”

Die Co-Autoren dieser Studie waren neben David Beversdorf und John Hegarty Dylan Weber von der School of Dentistry der University of Missouri-Kansas City und Carmen Cirstea, Assistant Research Professor für Physikalische Medizin und Rehabilitation an der MU School of Medicine.

Verweise

John P. Hegarty II., Dylan Weber, Carmen M. Cirstea, David Q. Beversdorf. “Funktionelle Cerebro-Cerebellare Konnektivität ist assoziiert mit zerebellären Erregung-Inhibitions-Balance in Autismus-Spektrum-Störung.” Journal of Autismus und Entwicklungsstörungen (Erste Online: 23. Mai 2018) DOI: 10.1007 / s10803-018-3613-y

Anila D’Mello und Catherine J. Stoodley. “Cerebro-Cerebellar Circuits in Autismus-Spektrum-Störung.” Frontiers in Neuroscience (2015) DOI: 10.3389 / fnins.2015.00408

Catherine J. Stoodley und Jeremy D. Schmahmann. “Beweise für topographische Organisation im Kleinhirn der motorischen Kontrolle versus kognitive und affektive Verarbeitung.” Cortex (2010) DOI: 10.1016 / j.cortex.2009.11.008

Jeremy D. Schmahmann und Deepak N. Pandya. “The Cerebrocerebellar System” Internationale Revue für Neurobiologie (1997) DOI: 10.1016 / S0074-7742 (08) 60346-3