Imaging-Studie zeigt, wie High School Football das jugendliche Gehirn verändert

Laut einer neuen, in der Zeitschrift veröffentlichten Studie kann eine einzige Saison des Highschool-Fußballs ausreichen, um das Gehirn eines Teenagers strukturell zu verändern, selbst wenn die Schläge keine Gehirnerschütterung verursachen Neurobiologie der Krankheit.

Die Studie ist eine der ersten, die untersucht, wie sich Sportarten in diesem kritischen Alter auf das Gehirn von Kindern auswirken. Die Ergebnisse geben Anlass zur Sorge darüber, ob wiederholte Schläge auf den Kopf in jungen Jahren zu Hirnschäden führen können und ob es möglich ist, diese Veränderungen frühzeitig zu erkennen.

"Es gibt viele neue Erkenntnisse darüber, dass nur das Spielen von Aufprallsportarten das Gehirn tatsächlich verändert, und man kann diese Veränderungen auf molekularer Ebene in den Ansammlungen verschiedener pathogener Proteine ​​sehen, die mit neurodegenerativen Erkrankungen wie Parkinson und Demenz assoziiert sind", so der leitende Autor der Studie, Dr. Chunlei Liu, Professorin für Elektrotechnik und Informatik und Mitglied des Helen Wills Neuroscience Institute an der University of California (UC) in Berkeley.

"Wir wollten wissen, wann dies tatsächlich passiert - wie früh tritt dies auf?"

Im Allgemeinen besteht das Gehirn aus weißer Substanz, langen neuronalen Drähten, die Nachrichten zwischen verschiedenen Gehirnregionen hin und her leiten, und grauer Substanz, engen Netzen von Neuronen, die dem Gehirn seine charakteristischen Falten verleihen.

Jüngste MRT-Studien haben gezeigt, dass das Spielen von ein oder zwei Saisons High-School-Fußball die weiße Substanz schwächen kann, die meist im Inneren des Gehirns vergraben ist. Liu und sein Team wollten wissen, ob sich wiederholende Schläge auf den Kopf auch auf die graue Substanz des Gehirns auswirken können.

Um dies herauszufinden, verwendete das Forscherteam der UC Berkeley, der Duke University und der University of North Carolina in Chapel Hill eine neue Art der Magnetresonanztomographie (MRT), die als „Diffusionskurtose-Bildgebung“ bezeichnet wird, um Gehirnscans von 16 High-School-Spielern durchzuführen. im Alter von 15 bis 17 Jahren vor und nach einer Fußballsaison. Diese Art der MRT ist in der Lage, die komplizierten neuronalen Verwicklungen zu untersuchen, aus denen die graue Substanz besteht.

Die Forscher fanden heraus, dass sich die Organisation der grauen Substanz im Gehirn der Spieler nach einer Fußballsaison geändert hat. Diese Änderungen korrelierten mit der Anzahl und Position der Kopfstöße, die mit Beschleunigungsmessern gemessen wurden, die in den Helmen der Spieler angebracht waren.

Insbesondere fanden sie signifikante Veränderungen in der Struktur der grauen Substanz an der Vorder- und Rückseite des Gehirns - wo Auswirkungen am wahrscheinlichsten auftreten - sowie Veränderungen an Strukturen tief im Gehirn. Die Veränderungen konzentrierten sich auf die Vorder- und Rückseite der Großhirnrinde, die für Funktionen höherer Ordnung wie Gedächtnis, Aufmerksamkeit und Kognition verantwortlich ist, sowie auf den zentral gelegenen Thalamus und das Putamen, die sensorische Informationen weitergeben und Bewegungen koordinieren.

Alle Teenager hatten Helme getragen, und keiner erhielt Kopfstöße, die so stark waren, dass sie eine Gehirnerschütterung darstellten.

"Die graue Substanz im Kortexbereich befindet sich an der Außenseite des Gehirns. Wir würden daher erwarten, dass dieser Bereich direkter mit dem Aufprall selbst verbunden ist", sagte Liu. "Es wird ziemlich klar, dass wiederholte Stöße auf den Kopf, selbst über einen kurzen Zeitraum, Veränderungen im Gehirn verursachen können."

"Dies ist die Zeit, in der sich das Gehirn noch entwickelt, wenn es noch nicht ausgereift ist. Es finden also viele kritische biologische Prozesse statt, und es ist nicht bekannt, wie sich diese beobachteten Veränderungen auf die Reifung und Entwicklung des Gehirns auswirken können."

Während eine Beule am Kopf kein Grund zur Sorge ist, haben zunehmende Beweise gezeigt, dass wiederholte Schläge auf den Schädel - wie sie beispielsweise bei Sportarten wie Hockey oder Fußball oder durch Explosionsverletzungen im Militärkampf auftreten - langfristig führen können kognitiver Rückgang und erhöhtes Risiko für neurologische Störungen, auch wenn die Auswirkungen nicht zu einer Gehirnerschütterung führen.

Jüngste Forschungsergebnisse haben auch gezeigt, dass eine alarmierende Anzahl pensionierter Soldaten sowie College- und Profifußballer Anzeichen einer neu identifizierten neurodegenerativen Erkrankung aufweist, die als chronische traumatische Enzephalopathie (CTE) bezeichnet wird und durch einen Aufbau von pathogenem Tau-Protein im Gehirn gekennzeichnet ist.

Obwohl nicht gut verstanden, ist CTE mit Stimmungsstörungen, kognitivem Verfall und schließlich motorischen Beeinträchtigungen verbunden, wenn die betroffene Person älter wird. Die endgültige Diagnose eines CTE kann erst nach dem Tod gestellt werden, indem das Gehirn während einer Autopsie auf Tau-Protein untersucht wird.

"Obwohl unsere Studie die Konsequenzen der beobachteten Veränderungen nicht untersucht hat, gibt es Hinweise darauf, dass solche Veränderungen langfristig schädlich sein würden", sagte Liu.

Tests ergaben, dass sich die kognitiven Funktionen der Schüler im Laufe der Saison nicht verändert haben, und es ist noch unklar, ob diese Veränderungen im Gehirn dauerhaft sind, sagen die Forscher.

"Die Gehirnmikrostruktur jüngerer Spieler entwickelt sich immer noch rasant und kann den Veränderungen durch wiederholte Kopfstöße entgegenwirken", sagte der Erstautor Dr. Nan-Ji Gong, Postdoktorand am Institut für Elektrotechnik und Informatik der UC Berkeley .

Die Forscher raten jedoch weiterhin zur Vorsicht und schlagen eine häufige kognitive und Gehirnüberwachung für Jugendliche vor, die an Aufprallsportarten beteiligt sind.

Quelle: Universität von Kalifornien - Berkeley