Demenz: Die Gehirnkartierungsmethode kann das Fortschreiten vorhersagen
Verbreitet sich Demenz allmählich und gleichmäßig in alle Richtungen im Gehirn oder kann sie von einem Gehirnbereich zum anderen „springen“? Neue Forschungsergebnisse helfen, die Frage zu klären, indem sie das Fortschreiten der frontotemporalen Demenz untersuchen.
Frontotemporale Demenz (FTD) ist eine Erkrankung, bei der die frontalen und temporalen Vorderlappen des Gehirns schrumpfen oder verkümmern. Dies führt zu zwei großen Kategorien von Symptomen: Verhaltensänderungen und Sprachprobleme. Im Gegensatz zu anderen Formen der Demenz beeinflusst FTD das räumliche Bewusstsein und das Gedächtnis nicht.
Derzeit gibt es keine Behandlungen zur Verlangsamung des Fortschreitens der FTD. Die medizinische Gemeinschaft weiß nur unzureichend, wie sich die Krankheit ausbreitet und wie unterschiedlich sie zwischen den einzelnen Personen verläuft.
Um das Verständnis der Erkrankung zu verbessern, untersuchte Dr. William Seeley, Professor für Neurologie und Pathologie am Memory and Aging Center und am Weill Institute der University of California in San Francisco, zusammen mit seinem Team die Muster des Fortschreitens der Hirnatrophie in FTD.
Dr. Seely und seine Kollegen veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Neuron.
Suche nach dem auf den Patienten zugeschnittenen Epizentrum
Die neue Studie baut auf früheren Arbeiten von Dr. Seeley auf, die zeigten, dass sich bei verschiedenen Formen der Demenz die Muster der Hirnatrophie weitgehend mit bekannten „Autobahnen“ im Gehirn überschneiden.
Diese Autobahnen sind Hirnnetzwerke oder Gruppen von Hirnregionen, die über ihre synaptischen Verbindungen eng miteinander kommunizieren und zusammenarbeiten. Diese Gehirnregionen kooperieren manchmal aus der Ferne mit den funktionellen Gehirnnetzwerken, die diese Fernkommunikation ermöglichen, indem sie als „Straßen“ dienen.
Dr. Seeleys frühere Arbeiten zur Ausbreitung der Degeneration zeigten, dass sich Neurodegeneration oder Atrophie nicht gleichmäßig wie ein Tumor ausbreitet, sondern von einem Gehirnbereich zum anderen „springen“ kann.
Die neue Studie ergänzt diesen Beweis. Hier untersuchten die Wissenschaftler, wie gut neuronale Netzwerkkarten, die auf Gehirnscans von kognitiv gesunden Teilnehmern basieren, das Fortschreiten der Hirnatrophie bei Menschen mit FTD über 1 Jahr vorhersagen können.
Um dies herauszufinden, bat das Team eine Gruppe von 42 Personen, die mit einem von zwei FTD-Subtypen lebten, zu Beginn der Studie und etwa 12 Monate später einen MRT-Scan durchzuführen. Auf diese Weise konnten die Forscher sehen, wie die Krankheit fortschritt.
Anschließend erstellten die Forscher mithilfe der funktionellen MRT-Gehirnscans von 75 gesunden Teilnehmern standardisierte Karten von 175 verschiedenen Gehirnbereichen und den entsprechenden Regionen, mit denen sie kommunizierten.
Nachdem sie die Hirnnetzwerke auf diese Weise identifiziert hatten, wählte das Team das Netzwerk aus, das dem bei einer Person mit FTD beobachteten Hirnatrophiemuster am ehesten entsprach.
Dr. Seeley und sein Team identifizierten und betrachteten das Zentrum dieses spezifischen Hirnnetzwerks als das „auf den Patienten zugeschnittene Epizentrum“ der Hirnentartung.
Unter Verwendung der gleichen standardisierten Hirnnetzwerkkarten sagten die Forscher voraus, wo sich die Atrophie auf über 1 Jahr ausbreiten würde, und verglichen ihre Vorhersagen mit den MRT-Scans.
Sie verglichen auch die Genauigkeit ihrer Vorhersagen mit Vorhersagen, die die funktionale Netzwerkkonnektivität nicht berücksichtigten.
Kenntnis der „Patientennull“ der Hirnatrophie
Die Forscher identifizierten insbesondere zwei funktionale Konnektivitätsmaßnahmen, die die Genauigkeit ihrer Vorhersagen verbesserten.
Einer von ihnen, der als "kürzester Weg zum Epizentrum" bezeichnet wurde, maß die Anzahl der synaptischen Verbindungen zwischen dem ursprünglichen Epizentrum und dem Gehirnbereich, auf den sich der Schaden ausgebreitet hatte.
Die andere Maßnahme, die „Knotengefahr“, maß die Anzahl bereits verkümmerter Gehirnbereiche, die mit einem Hauptbereich verbunden sind, je nach Gehirnbereich.
"Es ist wie bei einer Infektionskrankheit, bei der Ihre Infektionswahrscheinlichkeit dadurch vorhergesagt werden kann, wie viele Trennungsgrade Sie von" Patient Zero "haben, aber auch davon, wie viele Menschen in Ihrem unmittelbaren sozialen Netzwerk bereits krank sind", sagt Jesse A. Brown, der Erstautor der Studie.
Er fügt hinzu, dass ihre Ergebnisse Wissenschaftlern hoffentlich dabei helfen werden, den nächsten Krankheitsort zu bestimmen und zu bestimmen: "Genau wie Epidemiologen sich auf Modelle der Ausbreitung von Infektionskrankheiten verlassen, um Interventionen zu entwickeln, die auf wichtige Knotenpunkte oder Engpässe abzielen."
"Neurologen müssen die zugrunde liegenden biologischen Mechanismen der Neurodegeneration verstehen, um Wege zu entwickeln, um die Ausbreitung der Krankheit zu verlangsamen oder zu stoppen", fügt er hinzu.
"Wir freuen uns über dieses Ergebnis, da es einen wichtigen ersten Schritt in Richtung eines präziseren medizinischen Ansatzes zur Vorhersage des Fortschreitens und zur Messung der Behandlungseffekte bei neurodegenerativen Erkrankungen darstellt."
Dr. William Seeley
Die Wissenschaftler betonen jedoch auch, dass ihre Methode noch nicht für den klinischen Einsatz bereit ist. Sie hoffen, dass ihre Ergebnisse in Zukunft dazu beitragen werden, potenzielle Therapien zu bewerten, die in klinische Studien aufgenommen wurden.
