Genetische Veränderungen im Zusammenhang mit Autismus
Neue Forschungen enthüllen, wie genetische Varianten das Gehirn und das Verhalten verändern.
Die Ergebnisse geben neue Erkenntnisse darüber, wie genetische Varianten das Autismusrisiko erhöhen können.
Wissenschaftler kombinierten Bildgebung des Gehirns und genetische Detektivarbeit, um herauszufinden, wie genetische Varianten das Gehirn neu verdrahten.
Die Forschung von Forschern der UCLA und des Semel-Instituts für Neurowissenschaften und menschliches Verhalten wird in der Online-Ausgabe von veröffentlicht Wissenschaftliche translationale Medizin.
"Dies ist ein Schlüsselelement des Puzzles, nach dem wir gesucht haben", sagte der Co-Principal Investigator Dr. Daniel Geschwind.
"Jetzt können wir beginnen, das Rätsel zu lösen, wie Gene die Schaltkreise des Gehirns nicht nur bei Autismus, sondern auch bei vielen verwandten neurologischen Störungen neu ordnen."
Das UCLA-Team untersuchte die Unterschiede in der Konnektivität und Funktion des Gehirns, die sich aus zwei Formen des CNTNAP2-Gens ergeben, von denen eine das Risiko für Autismus erhöht.
Frühere Studien von Geschwind und anderen zeigten, dass das Gen während der Gehirnentwicklung im Frontallappen am aktivsten ist. Die Region ist stark am Lernen beteiligt, das bei autistischen Kindern häufig gestört wird.
Die Forscher vermuteten, dass CNTNAP2 die Gehirnaktivität beeinflussen könnte, und verwendeten funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT), um das Gehirn von 32 Kindern bei lernbezogenen Aufgaben zu scannen.
Die Hälfte der Kinder hatte Autismus und die andere Hälfte nicht.
Ziel des Teams war es, die Stärke verschiedener Kommunikationswege in verschiedenen Regionen des Gehirns zu messen, wenn diese miteinander verbunden sind.
Die fMRT-Bilder erregten die Wissenschaftler - und bestätigten ihren Verdacht.
Unabhängig von ihrer Diagnose zeigten die Kinder, die die Risikovariante trugen, ein unzusammenhängendes Gehirn. Der Frontallappen war überverbunden mit sich selbst und schlecht mit dem Rest des Gehirns verbunden. Die Kommunikation mit dem hinteren Teil des Gehirns war besonders eingeschränkt.
"Bei Kindern, die das Risikogen tragen, scheint die Vorderseite des Gehirns hauptsächlich mit sich selbst zu sprechen", erklärte die Erstautorin Ashley Scott-Van Zeeland.
"Es kommuniziert nicht so viel mit anderen Teilen des Gehirns und es fehlen weitreichende Verbindungen zum hinteren Teil des Gehirns."
Abhängig davon, welche CNTNAP2-Version das Kind trug, beobachteten die Forscher auch einen Unterschied in der Konnektivität zwischen der linken und rechten Seite des Gehirns. Bei den meisten Menschen verarbeitet die linke Seite sprachgebundene Funktionen wie Sprache und Verstehen.
Bei den Kindern mit dem Nicht-Risiko-Gen waren die Kommunikationswege im Frontallappen stärker mit der linken Gehirnhälfte verbunden.
Bei Kindern mit der Risikovariante waren die Kommunikationswege im Vorderlappen breiter mit beiden Seiten des Gehirns verbunden. Die ungewöhnliche Symmetrie legt nahe, dass die Genvariante Verbindungen im Gehirn neu verkabelt, was möglicherweise erklärt, warum diese Version von CNTNAP2 mit verzögerter Sprache verbunden ist.
"Wir haben gesehen, dass Ihr Gehirn bei einer Risikovariante gestörte Aktivierungsmuster aufwies, unabhängig davon, ob Sie im Autismus-Spektrum diagnostiziert wurden oder nicht", erklärte Susan Bookheimer, Co-Principal Investigator.
"Wir vermuten, dass CNTNAP2 eine wichtige Rolle bei der Verkabelung von Neuronen an der Vorderseite des Gehirns spielt und dass die Risikovariante diesen Prozess stört."
Durch ein besseres Verständnis der Beziehung zwischen Genen, Gehirn und Verhalten könnte der UCLA-Befund zu einer früheren Erkennung von Autismus und neuen Interventionen zur Stärkung der Verbindungen zwischen dem Frontallappen und der linken Seite des Gehirns führen.
"Wenn wir feststellen, dass die CNTNAP2-Variante ein konsistenter Prädiktor für Sprachschwierigkeiten ist", sagte Scott-Van Zeeland, "könnten wir damit beginnen, gezielte Therapien zu entwickeln, die helfen, das Gehirn wieder ins Gleichgewicht zu bringen und es auf einen Weg einer normaleren Entwicklung zu bringen."
Die Forscher könnten testen, ob bestimmte Therapien tatsächlich die Gehirnfunktion verändern, indem sie die Konnektivität von Patienten vor und nach der Therapie messen, fügte sie hinzu.
Die Autoren betonten, dass die in der Studie gefundenen Konnektivitätsmuster immer noch im Spektrum der normalen Genvariation liegen.
"Ein Drittel der Bevölkerung trägt diese Variante in ihrer DNA", bemerkte Geschwind. "Es ist wichtig zu bedenken, dass die Genvariante allein keinen Autismus verursacht, sondern nur das Risiko erhöht."
Quelle: UCLA
