A diffusion MRI-based structural assessment of the striatal compartments, striosome and matrix, in Obsessive Compulsive Disorder
Durch die Verwendung einer auf Diffusions-MRT basierenden Konnektivitätsparzellierung zeigt diese Studie, dass Patienten mit einer Zwangsstörung eine signifikante Verschiebung hin zu einem striosomähnlichen strukturellen Volumen und einer striosomähnlichen Konnektivität aufweisen, insbesondere im bilateralen rostralen Nucleus caudatus und im Putamen, was darauf hindeutet, dass eine veränderte Organisation der striatalen Kompartimente der Pathophysiologie der Störung zugrunde liegt.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung eines Preprints, das nicht peer-reviewed wurde. Dies ist kein medizinischer Rat. Treffen Sie keine Gesundheitsentscheidungen auf Grundlage dieses Inhalts. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
In den tiefen Falten des menschlichen Gehirns liegt eine Region namens Striatum, ein entscheidender Knotenpunkt, der Gedanken in Handlungen umwandelt und lernt, welche Gewohnheiten beizubehalten und welche zu verwerfen sind. Seit Jahrzehnten wissen Wissenschaftler, dass Fehlfunktionen in diesem Bereich zu den unaufhörlichen, repetitiven Verhaltensweisen führen können, die bei der Zwangsstörung oder OCD auftreten. Doch die Betrachtung des Striatums als ein einzelner, einheitlicher Klumpen von Gewebe hat die Forscher mit einem unvollständigen Bild zurückgelassen. Jüngste Entdeckungen in den Neurowissenschaften haben gezeigt, dass das Striatum tatsächlich aus zwei unterschiedlichen, miteinander verwobenen Gewebearten aufgebaut ist, ähnlich einem komplexen Stoff, durch den zwei verschiedene Fäden verlaufen. Ein Faden, der Matrix genannt wird, hilft bei der Planung und dem Stoppen von Handlungen, während der andere, bekannt als Striosom, stärker mit der Verarbeitung von Belohnungen und emotionalen Signalen beschäftigt ist. Diese beiden Teile verbinden sich mit verschiedenen Bereichen des Gebrins und erfüllen unterschiedliche Aufgaben, aber bis jetzt hatte niemand in der Lage zu sehen, wie sie im lebenden menschlichen Gehirn angeordnet sind oder ob sich ihr Gleichgewicht bei Menschen mit OCD verändert.
Ein Team von Forschern setzte sich zum Ziel, diese verborgenen Kompartimente in den Gehirnen von Menschen mit Zwangsstörungen zu kartieren und sie mit gesunden Individuen zu vergleichen. Unter Verwendung einer speziellen Art von Hirnscan, die die winzigen Pfade verfolgt, welche verschiedene Hirnregionen miteinander verbinden, entwickelten sie eine Methode, um zwischen der Matrix und dem Striosom zu unterscheiden, ohne eine Operation durchführen oder chemische Färbemittel verwenden zu müssen. Durch die Analyse der Verbindungen von Tausenden winziger Br units konnten sie identifizieren, welche Einheiten sich wie die Matrix und welche wie das Striosom verhielten. Dies ermöglichte es ihnen, das Volumen jedes Kompartiments in den Gehirnen von 263 Menschen mit OCD und 263 passenden gesunden Freiwilligen zu messen. Das Ziel war zu sehen, ob sich das empfindliche Gleichgewicht zwischen diesen beiden funktionalen Teilen im Rahmen der Störung verschoben hatte, was potenziell erklären könnte, warum das Gehirn in Schleifen aus Sorge und repetitiver Handlung stecken bleibt.
Die Ergebnisse zeigten einen klaren und signifikanten Unterschied in den Gehirnen von Menschen mit OCD. In der gesunden Kontrollgruppe behielten die beiden Gewebearten ein Standardverhältnis bei, aber in der OCD-Gruppe war das Gleichgewicht gekippt. Die Forscher fanden heraus, dass das Volumen des Gewebes, das sich wie das Striosom verhält, zugenommen hatte, während das Volumen des Gewebes, das der Matrix entspricht, abgenommen hatte. Diese Verschiebung war keine kleine Fluktuation; im vorderen Teil des Striatums, spezifisch in den Regionen Caudate und Putamen, war das Volumen des striosom-ähnlichen Gewebes bei Menschen mit OCD um 24,3 Prozent größer als bei gesunden Kontrollen. Die Veränderung war im Caudate am ausgeprägtesten, wo die Verschiebung hin zu einem striosom-ähnlichen Volumen zwei-ein-halb mal größer war als im Putamen. Dies deutet darauf hin, dass sich die interne Architektur des Gehirns physisch verändert hat, wobei die Seite des Striatums, die für Emotionen und Belohnungsverarbeitung zuständig ist, auf Kosten der Seite für Planung und Hemmung expandiert ist.
Um zu verstehen, wo diese Veränderung stattfand, untersuchten die Forscher, wie verschiedene Teile des Gehirns mit dem Striatum verbunden sind. Sie fanden heraus, dass die Verschiebung hin zu mehr striosom-ähnlichem Gewebe im vorderen, oder rostralen, Teil des Striatums konzentriert war. Dieser Bereich erhält Signale aus Hirnregionen, die an der emotionalen Verarbeitung und Belohnungsvorhersage beteiligt sind. Im Gegensatz dazu zeigte der hintere Teil des Striatums, der mit Bereichen für die motorische Kontrolle und das Stoppen von Handlungen verbunden ist, keine solche Verschiebung. Die Studie untersuchte auch die spezifischen Verbindungen von zehn verschiedenen Hirnregionen, die in das Striatum einspeisen. In acht von zehn dieser Verbindungszonen war das Volumen des striosom-ähnlichen Gewebes in der OCD-Gruppe höher. Dies deutet darauf hin, dass das Ungleichgewicht weit verbreitet ist über die emotionalen und Entscheidung kreisläufe des Gehirns, anstatt auf einen einzigen winzigen Punkt isoliert zu sein.
Die Forscher betrachteten auch die Verteilung dieser Veränderungen, um zu erahnen, was auf mikroskopischer Ebene geschehen könnte. Sie erwogen mehrere Möglichkeiten, wie etwa, ob das Striosom-Gewebe einfach in der Anzahl vervielfacht hätte oder ob die gesamte Struktur dichter gepackt worden wäre. Die Datenmuster deuteten jedoch am stärksten auf eine spezifische strukturelle Veränderung hin: Die Verzweigungen des Striosom-Gewebes scheinen dicker geworden zu sein. Stellen Sie sich ein Netz feiner Fäden vor, die durch einen Schwamm laufen; wenn diese Fäden breiter werden, nehmen sie mehr Platz innerhalb des Schwamms ein und drücken das umgebende Material zur Seite. Die Daten zeigten eine Zunahme des Volumens des am stärksten definierten Striosom-Gewebes, einhergehend mit einer Abnahme des Gewebes, das rein Matrix ist, was mit der Idee übereinstimmt, dass die Zweige des Striosoms an Durchmesser expandiert sind. Diese physische Expansion könnte bedeuten, dass die Signale aus den Belohnungs- und Emotionszentren lauter und dominanter werden, was potenziell die Fähigkeit des Gehirns überfordert, unerwünschte Gedanken zu stoppen oder zu filtern.
Diese Studie behauptet nicht, das Rätsel der Zwangsstörung gelöst zu haben, noch legt sie nahe, dass die Veränderungen im Gehirn die alleinige Ursache der Erkrankung sind. Die Forscher merken an, dass ihre Methode auf der Rückverfolgung von Verbindungen beruht, was eine Schlussfolgerung und kein direktes Foto des Gewebes ist, und dass die Auflösung der Scans noch zu grob ist, um die einzelnen Zellen zu sehen. Dennoch liefern die Ergebnisse den ersten konkreten Beweis dafür, dass das interne Gleichgewicht des Striatums in lebenden Menschen mit OCD verändert ist. Indem sie zeigen, dass sich die Architektur des Gehirns hin zu dem Kompartiment verschiebt, das mit Gewohnheitsbildung und Belohnung assoziiert ist, bietet die Studie eine neue anatomische Erklärung dafür, warum diese Verhaltensweisen so beständig werden. Sie legt nahe, dass die repetitiven Handlungen von OCD aus einer physischen Expansion der „Go“-Signale des Gehirns resultieren könnten, was es schwieriger macht, dass die „Stop“-Signale greifen. Diese Erkenntnis eröffnet einen neuen Weg für das Verständnis der Störung, indem sie über allgemeine Hirnscans hinausgeht und sich die spezifischen, miteinander verwobenen Strukturen ansieht, die unsere Fähigkeit regieren, unseren eigenen Geist zu kontrollieren.
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