Jüngste Fortschritte beim Scannen des Gehirns könnten für Menschen mit Depressionen eine willkommene Nachricht sein. Zwei neue Arten von MRT scheinen in der Lage zu sein, eindeutige Gehirnmerkmale der Erkrankung zu erkennen.
Die Forscher sagen, dass ihre Ergebnisse das Wissen darüber, wie Depressionen das Gehirn beeinflussen, vertiefen und zu besseren Behandlungen führen sollten.
Eine der neuen Arten der MRT enthüllt Unterschiede in der Blut-Hirn-Schranke (BHS), die andere hebt Unterschiede im komplexen Netzwerk der Verbindungen im Gehirn hervor.
Die Wissenschaftler haben die neuen MRT-Technologien kürzlich bei Menschen mit und ohne Major Depression (MDD) eingesetzt.
Die Ergebnisse werden diese Woche auf der RSNA 2019, der 105. Jahrestagung der Radiological Society of North America, die in Chicago, IL, stattfindet, präsentiert.
Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) sind weltweit mehr als 264 Millionen Menschen von Depressionen betroffen.
Depressionen und die BBB
Depressionen sind mehr als die Gefühle von Traurigkeit, die die meisten Menschen im Alltag erleben. Sie kann ein ernsthafter Gesundheitszustand sein, besonders wenn die Symptome anhalten. Die schwersten Formen der Depression können zu Selbstmord führen.
Der Verlust des Interesses an täglichen Aktivitäten, Gefühle der Hoffnungslosigkeit und Müdigkeit sind einige der Hauptsymptome der MDD.
Obwohl Wissenschaftler wissen, dass die Symptome der MDD mit Veränderungen im Gehirn einhergehen, ist ihr Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen unzureichend, um den dringenden Bedarf an besseren Behandlungsmöglichkeiten zu decken.
Kenneth T. Wengler, Ph.D., Forscher in der Abteilung für Psychiatrie an der Columbia University in New York, war der Erstautor der Studie, die Zusammenhänge zwischen MDD und Veränderungen der BHS untersuchte.
„Leider“, sagt Wengler, „gibt es bei den derzeitigen Behandlungen [für MDD] eine große Chance auf einen Rückfall oder ein Wiederauftreten.“
„Um neue, effektivere Behandlungen zu entwickeln, müssen wir unser Verständnis der Erkrankung verbessern“, fügt er hinzu.
Die BHS ist ein einzigartiger Satz von Eigenschaften in den Blutgefäßen des Gehirns, die es ihnen ermöglichen, die Bewegung von Molekülen und Zellen zwischen ihnen und den Geweben, die sie bedienen, zu kontrollieren.
Die BHS schirmt das Gehirn vor schädlichen Toxinen und Krankheitserregern ab, die sich möglicherweise im Blutkreislauf befinden.
Reduzierte Wasserdurchlässigkeit in der BHS
Wengler und Kollegen nutzten eine neue Art der MRT, die sie selbst entwickelt hatten. Die Methode, die sie „intrinsic diffusivity encoding of arterial labeled spins“, kurz IDEALS, nannten, erlaubt es den Wissenschaftlern, die Bewegung von Wasser durch die BHS zu untersuchen.
Mit dem neuen MRT untersuchten sie die BHS von 14 Personen mit MDD und 14 gesunden Kontrollpersonen.
Die Scans der Gehirne der Teilnehmer zeigten, dass die Wasserdurchlässigkeit der BHS bei Menschen mit MDD reduziert war; das Wasser konnte weniger leicht aus den Blutgefäßen in das Hirngewebe gelangen als bei den gesunden Kontrollpersonen.
Der Unterschied in der Wasserdurchlässigkeit der BHS war in zwei Hirnregionen besonders ausgeprägt: in der Amygdala und im Hippocampus. Frühere bildgebende Untersuchungen bei Menschen mit MDD haben diese beiden Regionen ebenfalls hervorgehoben.
„Wir beobachteten eine Störung der Blut-Hirn-Schranke in Regionen der grauen Substanz, von denen bekannt ist, dass sie bei [MDD] verändert sind“, erklärt Wengler.
Störung des Konnektoms
Die zweite Studie untersuchte Störungen dessen, was Wissenschaftler als Konnektom bezeichnen, oder die „vollständige, Punkt-zu-Punkt räumliche Konnektivität der neuronalen Bahnen im Gehirn“.
Frühere Studien, die das Konnektom im Zusammenhang mit MDD untersucht haben, haben sich eher auf die Konnektivität zwischen den Gehirnregionen konzentriert.
Die neue Studie ist anders, da sie das Konnektom innerhalb der Hirnregionen genauer betrachtet.
Guoshi Li, Ph.D., ein Forscher aus der Image Display, Enhancement, and Analysis Group an der University of North Carolina School of Medicine, in Chapel Hill, war der Erstautor.
Li und seine Kollegen verwendeten funktionelle MRI (fMRI) in Verbindung mit einem neuen Werkzeug, dem sogenannten Multiscale Neural Model Inversion Framework. Sie nutzten die neue Methode, um 66 Erwachsene mit MDD und 66 gesunde Kontrollteilnehmer zu scannen.
Diese Techniken erlaubten es dem Team, die Aktivität in mikroskopischen Schaltkreisen in Relation zur großräumigen Gehirnaktivität zu betrachten. Sie bewerteten Erregung und Hemmung zwischen Schaltkreisen von Gehirnzellen. Ein gesundes Gehirn funktioniert am besten, wenn es ein Gleichgewicht zwischen Erregung und Hemmung gibt.
Die Ergebnisse der fMRI-Scans zeigten, dass Personen mit MDD im dorsalen lateralen präfrontalen Kortex andere Erregungs- und Hemmungsmuster aufwiesen als Personen, die nicht an MDD litten.
Der dorsale laterale präfrontale Kortex ist eine Region des Gehirns, die bei der Regulierung der Selbstkontrolle und der Emotionen hilft. Zu seiner Funktion gehört auch die Regulierung der Amygdala. Wissenschaftler glauben schon lange, dass depressive Symptome entstehen können, wenn das Gehirn die Amygdala nicht richtig hemmt.
„In unserer Studie“, sagt Li, „fanden wir, dass die Erregung und Hemmung in den Hirnregionen, die die exekutiven Funktionen und die emotionale Regulation kontrollieren, bei Patienten mit MDD reduziert waren.“
„Dies deutet darauf hin, dass die Kontrollfunktionen bei MDD beeinträchtigt sind, was zu erhöhten Reaktionen in der Amygdala führen kann, was zu erhöhter Angst und anderen negativen Stimmungen führt“, fügt er hinzu.
Die Forscher fanden auch heraus, dass ein anderes Gehirnareal, das an der Emotionsregulation beteiligt ist, der Thalamus, bei Personen mit MDD tendenziell eine höhere wiederkehrende Erregung aufweist.
Li sagt, dass die neuen Erkenntnisse den Wissenschaftlern helfen werden, die tieferen Merkmale der Gehirnkonnektivität bei Depressionen zu ergründen. Er erklärt, dass sie bis jetzt nur ein „oberflächliches Verständnis der Konnektivität“ hatten.
„Diese Methode erlaubt es uns, gestörte Konnektivität innerhalb jeder Hirnregion zu identifizieren, was sie zu einem potenziell mächtigeren Werkzeug macht, um den Neuromechanismus von Hirnstörungen zu untersuchen und eine effektivere Diagnose und Behandlung zu entwickeln.“
Guoshi Li, Ph.D.
Das Programm des RSNA 2019 gibt folgende Details über die beiden Studien, die noch nicht in peer-reviewed Zeitschriften veröffentlicht wurden:
„Blood-Brain Barrier Water Permeability Disruption in Major Depressive Disorder“ wurde in der Session SSM19-05 am Mittwoch, 4. Dezember 2019, vorgestellt.
„Multiscale Modeling of Intra-Regional and Inter-Regional Connectivities and Their Alterations in Major Depressive Disorder“ wurde in der Sitzung SSJ19-04 am Dienstag, 3. Dezember 2019, vorgestellt.
Geschrieben von Catharine Paddock, Ph.D. am 4. Dezember 2019 – Fakten geprüft von Gianna D’Emilio