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Bipolare Störung und das Gehirn

Das heranwachsene Gehirn entwickelt sich bei bipolarer Störung anders

10.06.2015 Bei Jugendlichen mit bipolarer Störung entwickeln sich Schlüsselbereiche des Gehirns – verantwortlich für die Regulation der Emotionen – anders, zeigt eine neue Studie der Yale University.

Größerer Substanzverlust und Entwicklunghemmung

In Gehirnbereichen, die die Emotionen regulieren, verlieren Jugendliche mit bipolarer Störung größere Volumina an grauer Substanz (bzw. Neuronen) als erwartet, und zeigen keine Zunahme bei den Verbindungen der weißen Substanz, was aber ein Merkmal einer normalen Entwicklung in der Jugend wäre laut der in der Zeitschrift Biological Psychiatry herausgegebenen Studie.

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Bild: Gerd Altmann

Die Unterschiede wurden im präfrontalen Cortex (PFC) und der Insula bei wiederholten Magnetresonanztomographie-Scans bemerkt. 37 bipolare Jugendliche wurden über zwei Jahre mit 35 nicht-bipolaren Heranwachsenden verglichen.

Im Jugendalter ist das Gehirn sehr plastisch; wir hoffen also, dass wir eines Tages Behandlungen entwickeln können, um die Entwicklung von bipolarer Störung zu verhindern, sagte Studienautorin Dr. Hilary Blumberg.

Bipolare Störung erscheint oftmals zuerst im Jugendalter und ist durch schwerwiegende Schwankungen der Stimmung, der Energie und dem Aktivitätsniveau gekennzeichnet. Personen mit bipolarer Störung haben Probleme mit der Impulskontrolle und können ein erhöhtes Risiko für Suizid und Drogenmissbrauch haben.

Während in der normalen Entwicklung Jugendliche dazu tendieren, graue Substanz zu verlieren, zeigte die Studie einen noch größeren Verlust bei Teenagern mit bipolarer Störung an.

Außerdem stellte sie fest, dass bipolare Heranwachsende weniger Verbindungen in der weißen Substanz entwickeln, was normalerweise einen guten Übergang ins Erwachsenenalter charakterisiert.

Diese Veränderungen legen nahe, dass sich die – Emotionen regulierenden – Gehirnvernetzungen bei Jugendlichen mit bipolarer Störung schlechter entwickeln.

© PSYLEX.de – Quellenangabe: Yale University, Biological Psychiatry; Juni 2015

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Veränderungen in Gehirnkonnektivität schützen

12.01.2016 Natürlich vorkommende Veränderungen der Vernetzung des Gehirns können Patienten mit einem hohen genetischen Risiko für die Entwicklung einer bipolaren Störung helfen, den Beginn der Krankheit abzuwenden laut einer in der Zeitschrift Translational Psychiatry veröffentlichten Studie.

Stärkung der Resilienz

Die Forscher erhoffen sich durch die Befunde neue Wege der Behandlung zur Stärkung der Resilienz (Widerstandsfähigkeit) des Gehirns, um den Ausbruch der Erkrankung zu verhindern.

Bipolare Störung ist eine Erkrankung mit einem hohen vererbbaren Risiko; was bedeutet, dass Menschen mit einem Elternteil oder Geschwister mit bipolarer affektiver Störung (BAS) ein viel größeres Risiko haben, die Krankheit zu entwickeln, verglichen mit Personen ohne Erkrankung in der Familie.

Die Forscher setzten funktionelle Magnetresonanztomographie (MRT) ein, um die Vernetzungsmuster in den Gehirnen dreier Gruppen abzubilden: Patienten mit BAS, ihre Geschwister, die die Krankheit nicht entwickelten (resiliente Geschwister), und nicht-verwandte gesunde Personen.

Während die Gehirne gescannt wurden, sollten alle Teilnehmer eine emotionale und eine nicht-emotionale Aufgabe ausführen, die zwei verschiedene Aspekte der von bipolarer Störung betroffenenen Hirnfunktionen involvierte.

Adaptive Neuroplastizität

Die resilienten Geschwister und die Patienten zeigten ähnliche Anomalien bei der Konnektivität (Verbindungen) der Gehirnnetzwerke, die mit der emotionalen Verarbeitung verbunden sind. Jedoch zeigten die resilienten Geschwister zusätzliche Änderungen bei der Konnektivität innerhalb dieser Netzwerke.

Die Fähigkeit der Geschwister, ihre Gehirnnetzwerke neu zu verknüpfen, bedeutet, dass sie eine adaptive (anpassungsfähige) Neuroplastizität* besitzen, wodurch sie die Krankheit verhindern können, obwohl sie immer noch die genetische Narbe der bipolaren Störung tragen, wenn sie emotionale Informationen verarbeiten, sagte Studienautorin und Psychiatrie-Professorin Sophia Frangou von der Icahn School of Medicine am Mount Sinai.

*Neuroplastizität: Eigenschaft von Synapsen, Neuronen oder auch Gehirnarealen, sich in ihren Eigenschaften zu verändern, abhängig von den Aufgaben.

„Eine Erkrankung in der Familie bleibt der größte Risikofaktor für die Entwicklung einer bipolaren affektiven Störung und während wir uns oft auf das Risiko konzentrieren, vergessen wir manchmal, dass es der Mehrheit der Personen gut geht“, sagte Dr. Frangou.

Biologische Mechanismen zu finden, die gegen diese Krankheit schützen können, eröffnet eine völlig neue Richtung für die Entwicklung neuer Behandlungen. „Unsere Forschung sollte Menschen Hoffnung geben: Auch wenn psychische Erkrankungen in der Familie vorkommen, ist es möglich, die ‚genetische Lotterie‘ zu schlagen.“

© PSYLEX.de – Quellenangabe: Icahn School of Medicine am Mount Sinai, Translational Psychiatry; Jan. 2016

Blut von Patienten mit bipolarer Störung: toxisch für Gehirnzellen

06.06.2016 Das Gehirn von bipolaren Patienten zeigt Veränderungen wie die Reduktion von Volumen und Neuroprogression. Das letztere ist eine pathologische Version eines sonst normalen Mechanismus, durch den das Gehirn seine neuronalen Verbindungen – ein mit Lernen, Gedächtnis und Genesung von Gehirnschäden verbundener Prozess – verändert.

Bei bipolaren Patienten hängt der Prozess mit dem Verlust von neuronalen Verbindungen, sowie klinischem und neurokognitivem Verfall zusammen.

Entzündung, oxidativer Stress und Neurotrophine

Eine frühere Studie hat gezeigt, dass die Blutwerte verschiedener Biomarker für Entzündung, oxidativen Stress und Neurotrophinen (Proteine, die für Wachstum und Überleben von Neuronen förderlich sind) bei bipoaren Patienten mit wiederauftretenen Stimmungsschwankungen verbunden sind.

Wenn diese Blutmarker mit Schwere und Häufigkeit von Stimmungsschwankungen bei bipolaren Patienten zusammenhängen, ist es möglich, dass sie auch zu den Veränderungen im Gehirn von Patienten mit biplarer affektiver Störung (BAS) beitragen?

Um diese faszinierende Frage zu beantworten, hat eine Forschergruppe um Fabio Klamt von der Federal University of Rio Grande do Sul und und Flávio Kapczinski vom Laboratorium der molekularen Psychiatrie des Clinics Hospital of Porto Alegre verschiedene Nervenzellen dem Blutserum von gesunden Personen oder bipolaren Patienten ausgesetzt.

Verlust der Neuriten-Dichte

Es stellte sich heraus, dass Neurone, die dem Serum von bipolaren Patienten ausgesetzt wurden, einen bedeutenden Verlust der Neuriten-Dichte – die die Anzahl der neuronalen Verbindungen anzeigt – aufwiesen im Vergleich zu Neuronen, die dem Serum von gesunden Personen ausgesetzt worden waren.

Bei der getrennten Analyse von BAS-Patienten im frühen und späten Stadium konnte kein Unterschied in der Neuriten-Dichte zwischen den Neuronen beobachtet werden, die dem Serum von Frühstadium-Patienten oder dem von gesunden Kontrollen ausgesetzt worden waren.

Die Klassifikation zwischen Patienten mit Früh- und Spätstadium hat mehr mit dem Wiederauftreten affektiver Episoden und der Schwere zu tun als mit der Zeit, die ein Patient mit der Krankheit lebt.

Es blieb jedoch ein bedeutender Unterschied bei der Neuriten-Dichte zwischen Neuronen bestehen, die dem Serum von Spätstadium-Patienten und denen, die dem von Frühstadium-Patienten oder gesunden Kontrollen ausgesetzt worden waren.

Es gab keinen Unterschied bei der Neuronen-Anzahl zwischen den verschiedenen Proben, abgesehen von denjenigen, die dem Serum von Patienten mit bipolarer Störung in einem sehr späten Stadium der Krankheit ausgesetzt worden waren, sagten die Forscher im Fachblatt International Journal of Neuropsychopharmacology.

Giftig für das Gehirn

Die Ergebnisse legen nahe, dass das Blut von BAS-Patienten für Gehirnzellen toxisch ist und die Konnektivitätsfähigkeit der Neuronen beeinträchtigt. Angesichts des Wissens über Stimmungsschwankungen und Bluttoxizität, nehmen die Forscher an, dass, je mehr affektive Episoden ein Patient hat, desto mehr zelluläre Komponenten werden produziert, die die Fähigkeit des Gehirns beeinflussen, mit Veränderungen, Entzündung und Stress fertigzuwerden, sagte Klamt.

Dies ist die erste Studie, die die toxischen Effekte von BAS-Serum auf menschliche neuronale Zellen zeigt und in einem In-Vitro-Modell für eine Krankheit präsentiert wurde, für die bisher kein Tiermodell entwickelt werden konnte.

Zukünftige Studien sollten sich darauf konzentrieren, Medikamente zu finden, die die Gehirnzellen von Patienten mit bipolarer Störung vor den giftigen Effekten ihres eigenen Bluts schützen können, schlossen die Wissenschaftler.

Die Patienten standen unter Medikamenten, die möglicherweise die biologischen Marker des Serums hätten verändern können. Allerdings beobachteten die Forscher, dass eine 24 h Behandlung mit verschiedenen Medikamenten keine gegenteiligen Effekte in der Zellebensfähigkeit in der Studie mit sich brachten. Außerdem gab es keinen Unterschied zwischen dem Medikationsstatus zwischen Patienten in früheren und späteren Stadien.

Weitere Forschungsarbeiten sollten aber trotzdem versuchen, die Ergebnisse mit medikamentenfreien Teilnehmern zu replizieren.

© PSYLEX.de – Quellenangabe: Federal University of Rio Grande do Sul, International Journal of Neuropsychopharmacology – doi: 10.1093/ijnp/pyw051; Juni 2016

Bipolare affektive Störung und das Striatum

11.07.2016 Obwohl die bipolare Störung eine der am meisten untersuchten psychischen Störungen ist – Aufzeichnungen über die Erkrankung waren schon bei den alten Griechen im 1. Jahrhundert gemacht worden – scheint es so, dass die Wissenschaftler einen wichtigen Teil des Gehirns als Ursprung der Störung übersehen haben.

Corpus striatum

Wissenschaftler vom The Scripps Research Institute konnten nun zum ersten Mal zeigen, dass zusammen agierende Gene innerhalb des Striatums – ein Teil des Gehirns, das viele wichtige Aspekte unseres Verhaltens, wie motorische und Handlungsplanung, Motivation und Belohnungswahrnehmung koordiniert – an der Störung stark beteiligt sind.

Die meisten modernen Studien zur bipolaren Störung haben sich auf den Kortex des Gehirns konzentriert, dem größten Teil des Gehirns beim Menschen, der mit den höheren Denk- und Handlungsfunktionen beschäftigt ist.

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Bild: Striatum (John Henkel)

Dies ist die erste reale Untersuchung der Genexpression im Striatum zur bipolaren Störung, sagte Studienleiter Ron Davis, Vorsitzender der Abteilung für Neurowissenschaft am TSRI. „Wir haben jetzt einen Schnappschuss der Gene und Proteine, die in diesem Gebiet exprimiert werden.“

Die in Molecular Psychiatry veröffentlichte Studie weist auch auf mehrere Signalwege als potentielle Ziele für eine Behandlung.

Die Forscher analysierten Gewebeproben von 35 bipolaren und nicht-bipolaren Kontrollteilnehmern. Die Anzahl der Gene, die unterschiedlich in den Gewebeproben der beiden Gruppen exprimierten, erwies sich als überraschend klein – gerade 14 insgesamt.

Verbindung auf molekularer Ebene

Jedoch offenbarte die Co-Expression-Netzwerkanalyse zwei Module von miteinander verbundenen Genen, die an genetischen – mit der bipolaren Störung verbundenen – Variationen besonders reich waren, was auf eine kausale Rolle bei der Störung hinweist.

Eines dieser zwei Module war besonders auffällig, weil es hochspezifisch zum Striatum zu gehören schien.

Die Entdeckung einer Verbindung zwischen der bipolaren Störung und dem Striatum auf molekularer Ebene ergänzt anatomische Studien, die denselben Gehirnbereich einbeziehen – einschließlich funktioneller MRT-Studien, die eine veränderte Aktivität im Striatum bei bipolaren Patienten während Aufgaben zeigten, die die Abwägung zwischen Belohnung und Risiko erforderten, sagte Koautor Rodrigo Pacifico.

Die Analyse der Reaktionen auf Risiken war wichtig, weil bipolare Patienten oft impulsiv handeln und sich mit risikoreichen Tätigkeiten während manischer Phasen beschäftigen können.

Analyse des Signalwegs

Die Analyse des Signalwegs fand auch Veränderungen bei den Genen, die mit dem Immunsystem – den entzündlichen Reaktionen des Körpers – verbunden sind, und dem Energiestoffwechsel der Zellen.

Davis bemerkte: Wir wissen nicht, ob diese Veränderungen Ursache oder Folge der Krankheit sind. Aber sie stellen zusätzliche Genmarker bei der bipolaren Störung zur Verfügung, die potentiell zur zukünftigen Entwicklung von Diagnostik und Behandlung verwendet werden können, sagte er.

© PSYLEX.de – Quellenangabe: The Scripps Research Institute, Molecular Psychiatry – DOI: 10.1038/mp.2016.94; Juli 2016

Geringere Konnektivität in den emotionalen Arealen des Gehirns

10.01.2017 Junge Menschen mit Bipolarer affektiver Störung (BAS) und Nicht-Erkrankte mit einem hohen genetischen Risiko für die Krankheit zeigen schwache Verbindungen in den emotionalen Bereichen ihres Gehirns.

Die Forscher vom QIMR Berghofer Medical Research Institute in Brisbane und der University of New South Wales hoffen, dass die Befunde zu neuen Untersuchungsmethoden führen werden, um Personen mit einem Risiko für die Erkrankung früher und sicherer identifizieren zu können.

Netzwerke schwächerer Verbindungen

Die Wissenschaftler untersuchten mit Hilfe von MRT die Gehirne von

  • 38 jungen Menschen im Alter zwischen 15 und 30 Jahren, die mit Bipolarer Störung diagnostiziert worden waren,
  • 84 nicht erkrankte Personen mit einem Verwandten ersten Grades (Elternteil, Geschwister oder Kind) mit BAS, die dadurch ein hohes genetisches Risiko hatten und
  • 96 Menschen ohne Verbindung mit BAS und ohne psychiatrische Erkrankung.

Die Befunde zeigten Netzwerke schwächerer Verbindungen zwischen verschiedenen Gehirngebieten und Störungen der Verbindungen, die für die Emotionsregulation und die kognitiven Prozesse verantwortlich sind – sowohl bei den BAS-Patienten als auch bei den Teilnehmern mit genetischem Risiko im Vergleich zu den Kontrollteilnehmern.

Gehirnveränderungen im Detail

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Bild: Gerd Altmann

Genauer: Die Hochrisiko-Teilnehmer (HR) zeigten eine niedrigere strukturelle Konnektivität in zwei lateralen Subnetzen, die sich auf die bilateralen unteren frontalen Gyri und die linke Insula (Cortex insularis) konzentrierten, sowie eine erhöhte Konnektivität in einem rechten lateralen limbischen Subnetzwerk im Vergleich zu den Kontrollteilnehmern.

Bipolare Störung war mit einer schwächeren Konnektivität in einem kleinen rechtsseitigen Subnetzwerk verbunden, das Verbindungen zwischen den fronto-temporalen und temporalen Arealen beinhaltet. Obwohl bei diesen Subnetzen vorwiegend strukturelle Knoten involviert waren, blieb die Integrität der stark verknüpften strukturellen ‚tragenden Säule‘ in beiden Gruppen erhalten.

Schwächere strukturelle Hirnnetze mit wichtigen emotionalen Zentren konnten bei jungen Menschen mit einem genetischen Risiko für Bipolare affektive Störung und bei Teilnehmern mit etablierter BAS beobachtet werden.

Im Gegensatz zu anderen psychiatrischen Störungen wie Schizophrenie bleibt jedoch der strukturelle Kern des Gehirns trotz lokaler Beteiligung von Netzwerkknoten intakt, schreiben die Wissenschaftler.

Wichtige emotionale und kognitive Funktionen

Veränderungen in diesen Verbindungsmustern des Gehirns beeinträchtigen die Fähigkeit, wichtige emotionale und kognitive Funktionen auszuführen, sagte Studienautor Prof. Mitchell vom Fachbereich für Psychiatrie im Fachblatt Molecular Psychiatry.

Die Studie wird fortgeführt und die Teilnehmer mit einem hohen Risiko für BAS jedes Jahr mit MRT gescannt, um festzustellen, ob die Hirnveränderungen darüber Aufschluss geben, wer manische Episoden entwickeln wird, sagte Mitchell.

© PSYLEX.de – Quellenangabe: University of New South Wales, DOI: 10.1038/mp.2016.216; Jan. 2017

Karte der Hirn-Anomalien erstellt

02.05.2017 Eine neue im Fachblatt Molecular Psychiatry veröffentlichte Studie unter der Leitung der Universität Oslo hat die Gehirnanomalien bei Menschen mit Bipolarer Störung kartografiert.

In der größten Magnetresonanztomographie-Studie bislang zur Bipolaren Affektiven Störung (BAS) wurden die MRT-Scans von 6.503 Personen, einschließlich 2.447 Erwachsenen mit BAS und 4.056 gesunden Kontrollpersonen ausgewertet.

Sie erfassten dabei auch die Auswirkungen häufig eingesetzter verschreibungspflichter Medikamente, des Alters bei Krankheitsbeginn, Diagnosen von Psychosen, Stimmung, Alter und Geschlecht auf die kortikalen Gehirnregionen.

Verdünnung der grauen Substanz


Bild: Gerd Altmann (Symbol)

Die Studienbefunde zeigen eine Verdünnung der grauen Substanz bei Patienten mit BAS im Vergleich zu den gesunden Teilnehmern.

Die größten Defizite wurden in Teilen des Gehirns gefunden, die Hemmung und Motivation kontrollieren – also in den frontalen und temporalen Gehirnbereichen.

Die stärksten Effekte fanden die Wissenschaftler im linken Pars opercularis, linken fusiformen Gyrus und linkem rostralen mittleren frontalen Kortex.

Eine längere Dauer der Erkrankung (nach Berücksichtigung des Alters zum Zeitpunkt des Scannens) war mit einer reduzierten kortikalen Dicke in frontalen, medial parietalen und okzipitalen Regionen verbunden.

Einige der BAS-Patienten mit einer Psychose zeigten größere Defizite in der grauen Substanz des Gehirns. Es gab keinen Zusammenhang mit der Stimmung zum Zeitpunkt der MRT-Untersuchung, schreiben die Forscher.

Auswirkungen von Psychopharmaka

Die Ergebnisse zeigten auch sich unterscheidende Gehirnsignaturen bei Patienten, die Lithium, Antipsychotika und Antiepileptika nahmen.

Die Behandlung mit Lithium war mit einer geringeren Verdünnung der grauen Substanz verbunden, was eine schützende Wirkung auf das Gehirn nahe legt, schreiben die Wissenschaftler.

Diagnose und Behandlung

Dies sind wichtige Hinweise dafür, wo man im Gehirn auf therapeutische Effekte (dieser Medikamente) bei bipolaren Patienten schauen muss, sagte Studienautor Derrek Hibar.

Zukünftige Forschungsarbeiten werden untersuchen, wie gut verschiedene Medikamente und Behandlungen diese Gehirnmaße verschieben oder modifizieren, sowie zur Verbesserung der Symptome und klinischen Ergebnisse der Patienten beitragen können. Die Zuordnung der betroffenen Hirnregionen ist auch für die Früherkennung und Prävention der Bipolaren Affektiven Störung wichtig, sagte Koautor Paul Thompson.

© PSYLEX.de – Quellenangabe: Universität Oslo, Molecular Psychiatry – doi:10.1038/mp.2017.73; Mai 2017

Gehirnaktivitätsmuster ermöglichen Risikoprognose für eine bipolare Störung

12.06.2019 Muster der Gehirnaktivität während einer Belohnungsvorwegnahme (Antizipation der Belohnung) könnten helfen, die am stärksten gefährdeten Personen für eine Bipolar-Spektrum-Störung zu erkennen.

Manie bei Menschen mit einer Bipolar-Spektrum-Störung wird oft von Impulsivität begleitet, einschließlich impulsiver Reaktionen auf mögliche Belohnungen.

In der Studie sagten Muster der neuronalen Aktivierung während einer Belohnungsaufgabe die Schwere des Maniesymptoms bei jungen Erwachsenen voraus, die die Störung noch nicht entwickelt haben.

Ventrolateraler präfrontaler Cortex

Vom gesamten Gehirn trug die Aktivierung in einer Hirnregion, die bei der Entscheidungsfindung in Belohnungskontexten verwendet wird – dem sogenannten ventrolateralen präfrontalen Cortex (vlPFC) – am meisten zur Vorhersage der Symptomstärke bei.

Dies deutet darauf hin, dass insbesondere die vlPFC-Aktivität nützlich sein kann, um die Schwere der mit dem Risiko für eine bipolare Störung verbundenen Manie-Symptome bei jungen Erwachsenen vorherzusagen, schreiben die Wissenschaftler.

© PSYLEX.de – Quellenangabe: Biological Psychiatry: Cognitive Neuroscience and Neuroimaging – DOI: 10.1016/j.bpsc.2019.04.005

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