Psychose und das Gehirn

Wie sich die Auswirkungen der Psychose auf das gesamte Gehirn ausbreiten

20.09.2023 Forscher der Monash University haben ein Modell erstellt, wie sich die Auswirkungen der Psychose im Gehirn ausbreiten. Dadurch konnten sie die Bereiche isolieren, in denen diese Veränderungen ihren Ursprung haben und auf die Therapien abzielen könnten, um das Fortschreiten der Krankheit zu verringern.

Die in der Fachzeitschrift JAMA Psychiatry veröffentlichte Studie beschreibt, wie die Wissenschaftler die Ausbreitung von Hirnveränderungen bei Menschen mit verschiedenen Stadien von Psychosen wie Schizophrenie kartieren und modellieren konnten, von Menschen, die neu diagnostiziert wurden, bis hin zu solchen, die schon seit Jahren unter einer Psychose leiden.

Hippocampus als Epizentrum?

Die Studie unter der Leitung von Dr. Sid Chopra vom Turner Institute for Brain and Mental Health und der School of Psychological Sciences der Monash University identifizierte den Hippocampus, der für das Gedächtnis wichtig ist, als einen möglichen frühen Ort von Gehirnveränderungen bei Psychosen. “Diese Erkenntnis könnte möglicherweise zu Therapien führen, die auf diesen Bereich des Gehirns abzielen und so die Auswirkungen der Krankheit begrenzen oder vielleicht sogar das Risiko des Ausbruchs einer Psychose verringern”, sagte er.

Die Studie untersuchte 534 Personen aus vier Gruppen, die sich auf frühe und späte Stadien der psychotischen Erkrankung verteilen. Die Forscher untersuchten mittels MRT die Veränderungen in der grauen Substanz, die in den verschiedenen Krankheitsstadien auftreten.

Sie fanden heraus, dass die Entwicklung von Psychosen, die anhand der Veränderungen in der grauen Substanz ermittelt wurde, möglicherweise im Hippocampus beginnt und sich im Laufe der Zeit über die Nerven- oder Axonalverbindungen allmählich über das gesamte Gehirn ausbreitet. Chopra: “Wir haben herausgefunden, dass das Muster der Veränderung der grauen Substanz bei Psychosen nicht zufällig über das Gehirn verteilt ist, sondern durch ein komplexes Netzwerk struktureller Verbindungen geformt wird – ganz ähnlich, wie wir das Fortschreiten neurodegenerativer Krankheiten im Gehirn beobachten.”

Die Forscher verwendeten ein mathematisches Modell, um die Veränderungen des Volumens der grauen Substanz bei vier verschiedenen Gruppen von Menschen mit Schizophrenie vorherzusagen, die sowohl im frühen als auch im späten Krankheitsstadium gescannt wurden. Professor Alex Fornito, der das Forscherteam leitete, sagte: “Wir fanden übereinstimmende Belege dafür, dass der Hippocampus, ein Bereich, der für das Gedächtnis wichtig ist und von dem bekannt ist, dass er bei Schizophrenie eine wichtige Rolle spielt, ein mögliches Epizentrum der Hirnveränderungen bei dieser Krankheit ist.”

Hirnveränderungen bei Berücksichtigung der Auswirkungen von Antipsychotika

Wichtig ist, dass die Forscher in der Lage waren, die mit der Krankheit verbundenen Hirnveränderungen von denjenigen zu unterscheiden, die mit der Einnahme von antipsychotischen Medikamenten zusammenhängen. “Die meisten Untersuchungen wurden an Menschen durchgeführt, die bereits antipsychotische Medikamente einnehmen, was es schwierig macht, die Auswirkungen der Medikamente von denen der Krankheit zu trennen”, so Chopra.

“Unser netzwerkbasiertes Modell war in der Lage, sowohl medikamentenbedingte als auch krankheitsbedingte Hirnveränderungen zu berücksichtigen, was bedeutet, dass die Architektur des Hirnnetzwerks eine grundlegende Einschränkung für beide Arten von Hirnveränderungen bei Psychosen darstellt”.

Laut Chopra eröffnet der neue Ansatz neue Möglichkeiten für das Verständnis der Ursachen von Hirnveränderungen bei Schizophrenie und für die Vorhersage, wie sie sich bei einzelnen Patienten entwickeln könnten.

“Unsere Arbeit zeigt, dass es möglich ist, vielversprechende Mechanismen hinter den weit verbreiteten Hirnveränderungen bei Schizophrenie mit relativ einfachen Modellen zu untersuchen”, sagte er. “Wir hoffen, diese Modelle weiter ausbauen zu können, um mögliche Behandlungsziele zu ermitteln und die Entwicklung der Krankheit bei einzelnen Menschen vorherzusagen.”

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Faltet das Muster des Gehirns einen ‘Fingerabdruck’ für Psychosen?
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Faltet das Muster des Gehirns einen ‘Fingerabdruck’ für Psychosen?

08.10.2014 Jeder, der Bilder oder Muster des menschlichen Gehirns gesehen hat, weiß, dass die äußere Schicht (Kortex) auf eine komplizierte Weise in “Hügel” (Gyri) und “Täler” (Sulci) gefaltet ist.

Man weiß, dass die Muster der kortikalen Faltung im Wesentlichen bei gesunden Menschen gleichbleibend sind. Störungen bei den kortikalen Faltungsmustern lassen auf tiefere Störungen der Gehirnstruktur und Funktion (wie z.B. Psychosen) schliessen.

Schizophrenie ist mit einer Verringerung der Komplexität der kortikalen Faltungsmuster verbunden, was auf Defizite bei den strukturellen Verbindungen zwischen den Gehirnregionen schließen läßt, laut einer in Biological Psychiatry veröffentlichten Studie.

“Die kortikale Faltung selbst mag gar nicht so wichtig sein, aber die Störungen in den Verbindungen zwischen den Gehirnregionen (angezeigt durch die Faltung) könnte wichtige Hinweise auf Defizite in der Integrität der Gehirnvernetzung geben, was zu den Symptomen und funktionellen Beeinträchtigungen bei der Schizophrenie führt”, sagte John Krystal, Editor von Biological Psychiatry.

Die internationale Studie maß die kortikale Faltung bei Patienten mit psychotischen Störungen, ihren Verwandten 1. Grades und gesunden Kontrollteilnehmern. In der Patienten-Gruppe waren Personen mit Schizophrenie, schizoaffektiver Störung und bipolarer Störung.

Hypogyrie

Autor Matcheri Keshavan, Professor der Harvard Medical School, beschreibt die Ergebnisse:

“Der Hauptbefund war, dass psychotische Störungen durch eine reduzierte Faltung des Kortex in Schlüsselregionen – wie dem Gyrus cinguli (einer mit Denken und Emotionen verbundenen Gehirnregion) charakterisiert sind. Reduktionen kortikaler Faltung können frühe Veränderungen der Gehirnentwicklung dieser psychischen Störungen widerspiegeln. Wir beobachteten diese Veränderungen auch bei den Verwandten ersten Grades mit einem hohen Risiko für psychotische Krankheiten.”

Die Studie benutzte Bilddaten von 931 Teilnehmern und ist damit eine der größten ihrer Art. Sie hilft, widersprüchliche Befunde früherer Forschungsstudien aufzulösen, besonders von Schizophreniestudien.

Durch die Konsistenz dieser Daten sowohl bei den Patienten als auch den Verwandten – verglichen mit der Kontrollgruppe – legt diese Studie nahe, dass Hypogyrie (eine geringer ausgeprägte Faltung) das familiäre Risiko für psychotische Erkrankungen markieren könnte.

Dyskonnektivität im Thalamus

07.09.2015 Bei Menschen mit einem hohen klinischen Risiko für Psychosen scheint es einen Beleg für die Dyskonnektivität (Beeinträchtigung der Kommunikation zwischen verschiedenen Gehirnbereichen) des Thalamus zu geben laut einer in JAMA Psychiatry veröffentlichten Studie.

In einer Multicenter-, Fall-Kontroll-Studie (mit zweijähriger Nachuntersuchung) untersuchten Dr. Alan Anticevic und Kollegen von der Yale University, ob die thalamokortikale Konnektivität bei Personen mit einem hohen Psychoserisiko verändert ist.

Dazu wurden die Daten von 243 Menschen mit einem hohen klinischen Risiko für Psychose (von denen 21 ein volles Krankheitsbild entwickelten) und 154 gesunden Kontrollteilnehmern (alle im Alter zwischen 12 und 35 Jahre) analysiert.

Hypokonnektivität (geringere Verknüpfung)

Die Forscher identifizierten eine thalamokortikale Dyskonnektivität bei Hoch-Risiko-Personen, die besonders ausgeprägt bei den Teilnehmern war, die die ‘volle’ Krankheit entwickelten.

Es wurde eine breite Hypokonnektivität zwischen dem Thalamus und dem präfrontalen und Kleinhirn-Bereichen entdeckt; das Muster war besonders deutlich bei denjenigen, die ein volles Krankheitsbild entwickelten.

Hyperkonnektivität (gesteigerte Verknüpfung)

Es wurde auch eine merkliche Hyperkonnektivität in sensomotorischen Bereichen beobachtet, die ebenfalls am ausgeprägtesten bei den ‘vollen’ Psychotikern war. Es zeigten sich signifikante Zusammenhänge für beide Muster mit übereinstimmendem prodromalen (den Ausbruch ankündigenden) Symptomschweregrad.

“Die Dyskonnektivität stand in Beziehung mit dem Symptomschweregrad, was die Idee unterstützt, dass die thalamische Konnektivität prognostische Auswirkungen auf das Risiko haben kann, ein volles Krankheitsbild zu entwickeln, schreiben die Autoren.

Erhöhter Blutfluss im Gehirn verbunden mit Entwicklung von Psychose

16.01.2016 Wissenschaftler des King’s College London und der Universität Roehampton haben einen Schlüsselmechanismus im Gehirn identifiziert, der mit dem Beginn und der Entwicklung der Psychose verbunden werden kann.

Sie benutzten Magnetresonanztomographie (MRT) und fanden heraus, dass 52 junge Menschen mit einem extrem hohen Psychoserisiko ein erhöhtes bzw. ‘hyperaktives’ Blutflussvolumen hatten – verglichen mit 27 gesunden Kontrollteilnehmern. Betroffen waren die mit dem Beginn von psychotischen Krankheiten verbundenen Gehirnregionen: Hippocampus, Striatum und Mittelhirn.

Diese in der Zeitschrift American Journal of Psychiatry veröffentlichten Befunde bestätigen Ergebnisse aus der Tierforschung, die bereits zeigen konnten, dass eine erhöhte Aktivität in diesen Gehirnregionen die Entwicklung von Psychose-artigen Symptomen vorantreibt.

Die Forscher wiederholten nach 18 Monaten die MRT-Scans, um die Gehirne auf Veränderungen des Blutflusses zu untersuchen. Bei den Teilnehmern, deren Symptome sich aufgelöst hatten, stellten die Forscher eine Normalisierung des Ruhe-Blutflusses im Hippocampus – auf das Niveau der Kontrollteilnehmer – fest.

Dies legt nahe, dass die Normalisierung des Blutflusses im Hippocampus einer klinischen Verbesserung bei diesen Teilnehmern zugrundegelegen hat.

Hinweise auf eine Psychose treten in der kortikalen Faltung auf

25.04.2018 Eine in der Fachzeitschrift JAMA Psychiatry veröffentlichte Studie untersuchte, ob bereits Menschen mit einem erhöhten Psychoserisiko schon Änderungen der anatomischen Struktur im Gehirn zeigen.

Dr. Tushar Das von der Universität Western Ontario und Kollegen scannten die Gehirne und analysierten die Daten von 79 Teilnehmern mit erhöhtem Psychoserisiko (16 entwickelten später eine voll ausgeformte Psychose), 38 Personen mit einer ersten psychotischen Episode und 44 gesunden Kontrollteilnehmern.

Die neuronalen Gehirnverbindungen stellten sie mit Hilfe von Magnetresonanztomographie und mathematischen Verfahren nach, mit denen sich das neuronale Knotennetz annähernd darstellen lässt.

Die Ergebnisse ergaben, dass die Windungen der einzelnen Gehirnbereiche bei Menschen mit Ersterkrankung und hohem Risiko nicht so gut miteinander verbunden und stärker separiert waren – verglichen mit den Hirnwindungen der gesunden Teilnehmer.

Und die Befunde zeigten, dass sich mit Hilfe dieses Verfahren mit einer Wahrscheinlichkeit von über 80 Prozent prognostizieren liess, welche der Risikopersonen später eine Psychose entwickelten und welche nicht.

Verbindungen zwischen körperlichen Eigenschaften, wie Alter und Body-Mass-Index, und der Gehirngesundheit

04.06.2018 Forscher des Mount Sinai haben zum ersten Mal das komplexe Geflecht von Verbindungen zwischen körperlichen und Verhaltensmerkmalen – wie Alter, Body-Mass-Index (BMI) und Substanzgebrauch – und spezifischen Mustern der Gehirnstruktur und Hirnfunktionen bei Patienten mit Psychose zeigen können und im Fachblatt JAMA Psychiatry veröffentlicht.

Gehirngesundheit

Die Forscher fanden unter anderem heraus, dass die Gesundheit des Gehirns mit zunehmendem Alter, BMI und Substanzkonsum abnimmt. Aber höhere IQ-Werte wurden positiv mit mehreren Kennwerten der Gehirngesundheit bei Menschen mit Psychose in Verbindung gebracht.

Dr. Sophia Frangou vom Fachbereich Psychiatrie der Icahn School of Medicine at Mount Sinai und Kollegen untersuchten Daten von 140 psychotischen Patienten (100 Patienten mit Schizophrenie, 40 Patienten mit bipolarer Störung) und 50 gesunden Probanden.

Sie machten hochauflösende MRT-Hirnscans, um das Hirnvolumen, die kortikale Dicke, die Verbindungen zwischen den Hirnregionen und die Konnektivität der Hirnregionen während mentaler Aufgaben zu messen.

Das Team analysierte dann die Beziehungen zwischen diesen Merkmalen der Gehirnintegrität und den Werten des Alters, der kognitiven Fähigkeiten, des BMI, des Substanzkonsums, der körperlichen Aktivität, psychischer Traumata, der Familiengeschichte psychischer Probleme und der Stärke der psychotischen Symptome.

Studienresultate

Sie fanden heraus, dass ein höheres Alter, ein höherer BMI und schwerere psychotische Symptome negativ mit der kortikalen Dicke und Hirnaktivierung während mentaler Aufgaben verbunden waren.

Umgekehrt zeigte ein höherer IQ positive Verknüpfungen.

Darüber hinaus war der Substanzkonsum negativ mit den Messwerten zum Gehirnvolumen und der Gehirnververnetzung verknüpft.

Risiko psychotischer Störungen hat krankheitsspezifische Auswirkungen auf das Gehirn

20.08.2019 Hirnanomalien bei Menschen mit familiärem Risiko für Schizophrenie und bipolare Störungen entstehen in einzigartigen Mustern – trotz der Symptome und genetischen Überschneidungen der Störungen laut einer in Biological Psychiatry veröffentlichten Forschungsarbeit.

Ähnlichkeiten zwischen Schizophrenie und bipolarer Störung haben dazu geführt, dass die Diagnosen in Psychose-Studien immer häufiger kombiniert werden, aber die Ergebnisse zeigen, dass das Risiko für die Störungen deutliche Auswirkungen auf das Gehirn hat.

Unterschiede bei Gehirnanomalien

Sonja de Zwarte vom Universitätsklinikum Utrecht und Kollegen fanden heraus, dass Verwandte von psychotischen Patienten mit bipolarer Störung ein größeres intrakranielles Volumen hatten – ein Messwert, der das gesamte Hirngewebe und die Liquorflüssigkeit umfasst – und Verwandte von Schizophrenie-Patienten ein geringeres Hirnvolumen hatten (Gesamtgehirn, kortikale graue Substanz, zerebrale weiße Substanz, graue und weiße Substanz des Kleinhirns und Thalamusvolumen waren signifikant kleiner, der Cortex war dünner, und der dritte Ventrikel war größer) im Vergleich zu Menschen ohne familiäre Vorgeschichte dieser psychiatrischen Erkrankungen.

Verwandtschaftsgrad

Die Wissenschaftler stellten auch Unterschiede hinsichtlich der Gehirnanomalien fest, wenn die Teilnehmer über ihre Beziehung zu den Patienten separiert wurden. Allerdings entwickelte sich kein klares Muster, das auf dem Verwandschaftstyp basiert.

Verwandte ersten Grades teilen etwa 50 Prozent ihrer Gene, so dass die Unterschiede zwischen den Typen von Verwandten ersten Grades darauf hindeuten, dass Umweltrisikofaktoren auch bei Familienmitgliedern zu den Gehirnanomalien bei Psychose beitragen, schließen die Neuroforscher.

Weiße Substanz: Psychosesymptome stehen im Zusammenhang mit gestörter Informationsverbreitung im Gehirn

24.11.2020 Eine veränderte weiße Substanz schränkt den bewussten Zugang des Gehirns zu Informationen ein, was möglicherweise zu Wahnvorstellungen und anderen psychotischen Symptomen psychischer Erkrankungen beiträgt laut einer in JNeurosci veröffentlichten Studie.

Das Gehirn ist immer aktiv, aber man ist sich dessen nicht immer bewusst. Eine etablierte Theorie besagt, dass man sich einer Sache erst dann bewusst wird, wenn sich die unbewusste Hirnaktivität in den Sinnesbereichen über weite Strecken der weißen Substanz auf ein größeres Netzwerk von Neuronen im ganzen Gehirn ausbreitet. Funktionsstörungen in diesen Bahnen können die für psychiatrische Störungen wie bipolare Störungen und Schizophrenie charakteristischen Wahnvorstellungen erklären.

Berkovitch et al. verwendeten MRT, um die Struktur der weissen Substanz und die Bewusstseinsschwelle von gesunden Erwachsenen, Patienten mit bipolarer Störung mit und ohne psychotische Symptome und Schizophreniepatienten zu vergleichen.

Die Bewusstseinsschwelle entspricht der Dauer, die ein visueller Reiz auf einem Bildschirm präsentiert werden muss, damit er über das Gehirn verbreitet und bewusst wird – je kürzer dieser Zeitraum ist, desto besser ist der bewusste Zugang.

Die Schwellenwerte waren bei Patienten mit Psychose im Vergleich zu Patienten ohne Psychose signifikant erhöht. Bei allen Teilnehmern hingen niedrigere Schwellenwerte mit einer größeren Konnektivität der weißen Substanz in den Ferntrakten zusammen.

Diese Ergebnisse bedeuten, dass eine veränderte Konnektivität der weißen Substanz nicht direkt eine Psychose auslöst, aber möglicherweise durch ihre Wirkung auf die Bewusstseinsschwelle, schreiben die Studienautoren.