Gemeinsames Gehirnnetzwerk für psychiatrische Erkrankungen entdeckt

Ein transdiagnostisches Netzwerk für psychiatrische Erkrankungen auf der Grundlage von Atrophien und Läsionen

13.01.2023 Psychiatrische Erkrankungen wie Schizophrenie und Depression betreffen fast jeden fünften Erwachsenen in den westlichen Ländern, und fast die Hälfte der Patienten mit einer psychiatrischen Erkrankung erfüllen auch die Kriterien für eine zweite. Angesichts der vielen Überschneidungen vermuten Forscher, dass es eine neurobiologische Erklärung für eine Reihe psychiatrischer Erkrankungen geben könnte.

In einer neuen Studie untersuchten Forscher des Brigham and Women’s Hospital vier bereits vorhandene, öffentlich zugängliche neurologische und psychiatrische Datensätze und ermittelten ein Netzwerk von Hirnarealen, die psychiatrischen Erkrankungen zugrundeliegen. Ihre Ergebnisse wurden in Nature Human Behavior veröffentlicht.

Neurologie und Psychiatrie

Traditionell verfolgen Neurologie und Psychiatrie unterschiedliche Diagnosestrategien, sagt Studienautor Dr. Joseph J. Taylor, medizinischer Leiter der transkraniellen Magnetstimulation am Brigham’s Center for Brain Circuit Therapeutics und stellvertretender Psychiater im Fachbereich für Psychiatrie des Brigham’s.

“Die Neurologie fragt: ‘Wo ist die Läsion?’ und die Psychiatrie fragt: ‘Was sind die Symptome?’ Wir haben jetzt Instrumente, um die Frage nach dem ‘Wo’ bei psychiatrischen Störungen zu untersuchen. In dieser Studie haben wir untersucht, ob psychiatrische Störungen ein gemeinsames Gehirnnetzwerk haben.”

Verringerung der grauen Substanz

Die Forscher analysierten zunächst eine Reihe struktureller Hirndaten von über 15.000 gesunden Kontrollpersonen sowie von Patienten, bei denen Schizophrenie, bipolare Störungen, Depressionen, Sucht, Zwangsstörungen oder Angststörungen diagnostiziert wurden.

Sie fanden eine Verringerung der grauen Substanz im vorderen Cingulum und in der Insula, zwei Gehirnregionen, die häufig mit psychiatrischen Erkrankungen in Verbindung gebracht werden. Allerdings zeigte nur ein Drittel der Studien eine Verringerung der grauen Substanz in diesen Hirnregionen. Darüber hinaus wurden auch bei neurodegenerativen Erkrankungen Verminderungen der grauen Substanz in denselben Regionen festgestellt.

Gemeinsames Gehirnnetzwerk oder gemeinsame Gehirnregionen?

Um diese Unzulänglichkeiten zu beheben, nutzte das Team das menschliche Konnektom (ein Schaltplan des menschlichen Gehirns) zur Untersuchung, ob Veränderungen der grauen Substanz bei psychiatrischen Erkrankungen eher einem gemeinsamen Gehirnnetzwerk als gemeinsamen Gehirnregionen zugeordnet werden können.

Die Forscher entdeckten ein transdiagnostisches Netzwerk, in dem bis zu 85 Prozent der Studien eine Abnahme der grauen Substanz zeigten. Dieses Netzwerk war spezifisch für die Abnahme der grauen Substanz bei psychiatrischen und neurodegenerativen Erkrankungen. Anschließend führten sie dieselben Analysen durch, wobei sie jeweils die Daten für eine psychiatrische Diagnose ausließen. Das transdiagnostische Netzwerk blieb stabil, was darauf hindeutet, dass keine einzelne psychiatrische Erkrankung überproportional für das von ihnen identifizierte Netzwerk verantwortlich war.

Schädigung des Netzwerks und psychiatrische Erkrankungen

In einer anschließenden Analyse eines Datensatzes, der die Hirnbildgebung von 194 Veteranen mit und ohne penetrierendes Kopftrauma sowie deren psychiatrische Diagnosen umfasste, überlagerten die Forscher die Läsionen mit dem transdiagnostischen Netzwerk und stellten fest, dass die läsionsbedingte Schädigung des Netzwerks mit einer höheren Wahrscheinlichkeit für mehrere psychiatrische Erkrankungen einherging.

Sie verwendeten die Daten der Veteranen auch, um unabhängig davon ein transdiagnostisches Netzwerk auf der Grundlage von Hirnläsionen abzuleiten, die mit psychiatrischen Erkrankungen in Verbindung stehen. Sie stellten fest, dass dieses auf Läsionen basierende psychiatrische Netzwerk ihrem auf Atrophie basierenden psychiatrischen Netzwerk sehr ähnlich war, obwohl es aus einem völlig anderen Datensatz abgeleitet worden war.

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Schließlich verwendete das Team Daten aus neurochirurgischen Ablationen bei Patienten mit extremen und ansonsten unbehandelbaren psychiatrischen Erkrankungen. Diese Ablationsziele stimmten mit dem transdiagnostischen Netzwerk überein.

Atrophie als Folge / Kompensation für psychiatrische Erkrankungen

Am überraschendsten sei, so Taylor, dass ihre Ergebnisse die Vorstellung zu widerlegen scheinen, dass die Abnahme der grauen Substanz im vorderen Cingulum und in der Insula in einem kausalen Zusammenhang mit psychiatrischen Erkrankungen steht.

“Wir haben festgestellt, dass Läsionen in diesen Regionen mit weniger psychiatrischen Erkrankungen korreliert waren, nicht mit mehr, so dass die Atrophie im Cingulum und in der Insula eher eine Folge oder zur Kompensation für psychiatrische Erkrankungen sein könnte als eine Ursache”, so Taylor.

Stattdessen deuten ihre Analysen darauf hin, dass der hintere parietale Kortex derjenige Netzwerkknoten im Gehirn ist, der am ehesten mit psychiatrischen Erkrankungen in Verbindung gebracht werden kann.

“Psychiatrische Erkrankungen sind Störungen des Gehirns, und wir fangen gerade erst an, über die Instrumente zu verfügen, mit denen wir die ihnen zugrundeliegenden Verschaltungen untersuchen und modulieren können”, so Taylor. “Es gibt vielleicht mehr Gemeinsamkeiten zwischen diesen Störungen, als wir ursprünglich dachten”.