Gene verändern Gehirnverbindungen bei seltenen Verhaltensstörungen

Regierungsforscher haben herausgefunden, dass eine seltene Verhaltensstörung mit einer neuronalen Dysfunktion tief im vorderen Zentrum des Gehirns zusammenhängt.

Wissenschaftler des National Institutes of Health verwendeten drei verschiedene Arten der Bildgebung des Gehirns, um die spezifische Gehirnregion zu lokalisieren, die mit einem Persönlichkeitsprofil verbunden ist, das durch übermäßig geselliges, aber ängstliches Verhalten gekennzeichnet ist.

Diese seltene genetische Störung, genannt Williams-Syndrom, ist durch Anomalien in der Gehirnregion gekennzeichnet, die als Insula bezeichnet wird. Die Forscher fanden heraus, dass je mehr eine Person mit Williams-Syndrom diese Persönlichkeits- / Temperamentmerkmale zeigte, desto mehr Anomalien in diesem bestimmten Bereich des Gehirns auftraten.

"Scans der Gewebezusammensetzung, -verdrahtung und -aktivität des Gehirns ergaben konvergierende Hinweise auf genetisch bedingte Anomalien in der Struktur und Funktion des vorderen Teils der Insula und in seiner Konnektivität mit anderen Gehirnbereichen im Kreislauf", erklärte Karen Berman, M.D.

Berman, Drs. Mbemda Jabbi, Shane Kippenham und Kollegen berichten online in der Zeitschrift über ihre Bildgebungsstudie zum Williams-Syndrom Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften.

"Diese Forschungslinie bietet Einblicke in die Art und Weise, wie Gene dazu beitragen, Schaltkreise des Gehirns zu formen, die komplexe Verhaltensweisen regulieren - beispielsweise die Art und Weise, wie eine Person auf andere reagiert - und verspricht daher, Gehirnmechanismen bei anderen Störungen des Sozialverhaltens zu enträtseln", sagte das National Institute of Direktor für psychische Gesundheit (NIMH) Thomas R. Insel, MD

Das Williams-Syndrom wird durch die Deletion von 28 Genen, von denen viele an der Entwicklung und dem Verhalten des Gehirns beteiligt sind, in einem bestimmten Abschnitt von Chromosom 7 verursacht. Zu den für das Syndrom charakteristischen Defiziten gehört ein Mangel an visuell-räumlichen Fähigkeiten - wie sie zum Zusammenbau von a erforderlich sind Rätsel - und die Tendenz, übermäßig freundlich mit Menschen umzugehen, während sie sich übermäßig um nicht soziale Angelegenheiten wie Spinnen oder Höhen sorgen.

Viele Menschen mit dieser Störung sind auch geistig behindert und lernbehindert, aber einige haben normale IQs.

Die Bildgebung hat Forschern dabei geholfen festzustellen, dass neuronale Fernkommunikationsfasern während der frühen Entwicklung offensichtlich einen falschen Weg einschlagen. Die abnormalen neuronalen Trakte können mit der Bildgebung des Gehirns beobachtet und mit Verhaltenspräsentationen korreliert werden.

Es gibt Hinweise darauf, dass Gene unser Temperament und die Entwicklung von psychischen Störungen durch Auswirkungen auf Gehirnkreise beeinflussen, die das Verhalten regulieren. Da die genetische Basis des Williams-Syndroms bekannt ist, wurde den Forschern die einmalige Gelegenheit geboten, die Beziehung zur Bildgebung zu untersuchen.

Obwohl die Insula zuvor bei der Störung nicht so detailliert untersucht worden war, war bekannt, dass sie mit Schaltkreisen des Gehirns und bestimmten Verhaltensweisen wie Empathie zusammenhängt, die auch bei der Störung eine herausragende Rolle spielen.

Berman und Kollegen stellten die Hypothese auf, dass die Anatomie, Funktion und Konnektivität der Insula die Ergebnisse der Patienten für Williams-Syndrom-assoziierte Merkmale auf Persönlichkeitsbewertungsskalen vorhersagen würde. An der Studie nahmen 14 intellektuell normale Williams-Syndrom-Teilnehmer und 23 gesunde Kontrollpersonen teil.

Die Magnetresonanztomographie (MRT) ergab, dass die graue Substanz - das Arbeitsgewebe des Gehirns - der Patienten an der unteren Vorderseite der Insula abgenommen hat, was Stimmung und Denken integriert. Im Gegensatz dazu hatten sie die graue Substanz im oberen vorderen Teil der Insula erhöht, was mit sozialen / emotionalen Prozessen in Verbindung gebracht wurde.

Die Diffusionstensor-Bildgebung, die durch Erfassung des Wasserflusses in Nervenfasern die Verbindungen zwischen Gehirnbereichen identifizieren und messen kann, zeigte eine reduzierte weiße Substanz - die Fernverdrahtung des Gehirns - zwischen Denk- und Emotionszentren.

Eine ergänzende Bildgebung des Gehirns wurde mittels Positronenemissionstomographie (PET) durchgeführt, um radioaktiv markiertes Wasser zu verfolgen und den Blutfluss im Gehirn zu messen. Diese Modalität enthüllte Aktivitätsaberrationen, die mit den MRT-Anomalien übereinstimmen.

Die PET-Scans zeigten auch eine veränderte funktionelle Kopplung zwischen der Vorderseite der Insula und Schlüsselstrukturen, die an der Verarbeitung von Denken, Stimmung und Angst beteiligt sind. Diese strukturellen und funktionellen Anomalien an der Vorderseite der Insula korrelierten mit dem Persönlichkeitsprofil des Williams-Syndroms.

"Unsere Ergebnisse veranschaulichen, wie Gehirnsysteme genetische Verwundbarkeit in Verhaltensmerkmale umsetzen", erklärte Berman.

Quelle: NIH / Nationales Institut für psychische Gesundheit