Genetic and epigenetic correlates of co-occurring behavioral problems in early childhood

Jedes Kind erlebt Momente der Sorge, des Ärgers oder Schwierigkeiten im Umgang mit anderen. Für die meisten sind dies flüchtige Phasen des Aufwachsens. Für einige jedoch häufen sich diese Verhaltensweisen auf eine Weise, die anhält und sich vertieft, was eine schwerere Last aus emotionalen und verhaltensbezogenen Herausforderungen schafft. Wissenschaftler wissen seit langem, dass es oft schwerwiegender ist, wenn ein Kind sowohl mit internen Sorgen wie Angstzuständen und Rückzug als auch mit externen Handlungen wie Aggression und Trotz kämpft, als wenn es nur mit einer Art von Problem allein konfrontiert wäre. Doch die biologischen Wurzeln dieser spezifischen Kombination bleiben ein Rätsel. Wir wissen, dass Gene eine Rolle dabei spielen, wie sich unsere Gehirne entwickeln und wie wir unsere Emotionen regulieren, aber wir verfügen noch nicht über eine klare Landkarte darüber, wie sich diese genetischen Anweisungen in das komplexe Gemisch der Verhaltensweisen übersetzen, die bei Kleinkindern zu sehen sind. Das Verständnis dieser Verbindung ist entscheidend, da es uns helfen könnte, Kinder, die einem Risiko für langfristige Schwierigkeiten ausgesetzt sind, viel früher zu identifizieren, was potenziell eine Unterstützung ermöglicht, bevor Probleme sich festigen.

Um diese verborgenen biologischen Signale zu erforschen, wandten sich Forscher einer massiven Studie über Familien in Norwegen zu, die als „Mother, Father, and Child Cohort Study“ bekannt ist. Sie konzentrierten sich auf Kinder in zwei spezifischen Altersgruppen: im Alter von drei und fünf Jahren. In diesen jungen Jahren festigt sich das Verhalten noch, und die Wissenschaftler wollten sehen, ob die biologischen Marker dieser Probleme schwach und verstreut waren oder ob sie deutlicher und organisierter wurden, während die Kinder älter wurden. Das Team untersuchte zwei Arten von biologischen Daten. Erstens untersuchten sie die DNA der Kinder, das Handbuch, das in jeder Zelle zu finden ist, um zu sehen, ob spezifische genetische Variationen mit diesen Verhaltensmustern zusammenhingen. Zweitens untersuchten sie chemische Markierungen, die an die DNA in Nabelschnurblut gebunden sind, das bei der Geburt entnommen wurde. Diese Markierungen, genannt Methylierung, wirken wie Lautstärkeregler, die Gene lauter oder leiser stellen können, und sie werden durch die Umgebung beeinflusst, die ein Fötus vor der Geburt erfährt. Durch den Vergleich dieser biologischen Schnappschüsse mit dem Verhalten der Kinder Jahre später hofften die Forscher, eine molekulare Signatur für Kinder zu finden, die sowohl mit internen als auch mit externen Problemen kämpfen.

Die Forscher sortierten die Kinder zunächst in Gruppen ein, basierend darauf, wie deren Mütter ihr Verhalten beschrieben hatten. Einige Kinder waren ruhig und gut angepasst, während andere primär Angstzustände, primär Aggression oder eine Mischung aus beidem zeigten. Sie scannten dann das gesamte Genom von Tausenden von Kindern, um nach einem einzigen Buchstaben im genetischen Code zu suchen, der bei den Kindern mit koinzidierenden Problemen häufiger auftrat. Die Suche war schwierig, da die genetischen Signale für das Verhalten im frühen Kindesalter unglaublich schwach sind. Tatsächlich fanden sie, als sie die Dreijährigen untersuchten, fast keinen klaren genetischen Zusammenhang. Doch als die Kinder das Alter von fünf Jahren erreichten, stach ein einzelner Punkt auf der genetischen Landkarte hervor. Er befand sich auf Chromosom 13, einem langen DNA-Strang, und war spezifisch mit den Kindern assoziiert, die sowohl unter Angstzuständen als auch unter Aggression litten. Obwohl dieser einzelne Punkt nicht alles erklärt, ist er ein konkreter Ausgangspunkt, der in der Nähe von Genen liegt, die bekanntermaßen an der Kommunikation und Entwicklung von Gehirnzellen beteiligt sind.

Um ein breiteres Bild zu erhalten, berechneten die Forscher auch einen „polygenen Score“ für jedes Kind. Man kann dies als eine kumulative Gesamtzahl von tausenden winzigen genetischen Einflüssen betrachten, die sich zu einem allgemeinen Risiko für bestimmte Merkmale aufsummieren. Dieser Ansatz erwies sich als das aufschlussreichste Werkzeug in ihrer Studie. Die Scores zeigten, dass Kinder mit anhaltenden Verhaltensproblemen, insbesondere solche mit koinzidierenden Problemen, eine schwerere Last an genetischen Risikofaktoren trugen, die mit einer breiten Palette psychiatrischer und kognitiver Merkmale zusammenhängen. Interessanterweise änderte sich das Muster dieser Risiken, während die Kinder wuchsen. Im Alter von drei Jahren schien ein genetisches Risiko für Aufmerksamkeitsstörungen enger mit Aggression verknüpft zu sein. Mit fünf Jahren hatte sich dieselbe genetische Risikoassoziation verschoben und war stärker mit internalisierenden Problemen wie Angstzuständen verknüpft. Dies deutet darauf an, dass die Art und Weise, wie sich unsere Gene im Verhalten äußern, nicht festgelegt ist; sie entwickelt sich, während das Gehirn und die Persönlichkeit eines Kindes reifen. Die genetische Veranlagung für diese Probleme ist von Anfang an vorhanden, aber die Art und Weise, wie sie sich im täglichen Leben eines Kindes zeigt, verschiebt sich und wird mit der Zeit strukturierter.

Die Studie untersuchte auch die chemischen Markierungen an der DNA aus dem Nabelschnurblut. Da dieses Blut vor der Geburt entnommen wurde, noch bevor die Kinder jemals Verhaltensprobleme zeigten, boten diese Markierungen einen Einblick in die pränatale Umgebung. Die Forscher fanden heraus, dass einzelne chemische Markierungen nicht sehr hilfreich waren; sie waren spärlich und schwer mit spezifischen Verhaltensweisen zu verknüpfen. Jedoch, als sie Gruppen von Markierungen betrachteten, die zusammenarbeiteten, zeichnete sich ein klareres Bild ab. Im Alter von fünf Jahren waren spezifische Gruppen dieser chemischen Markierungen mit den Kindern assoziiert, die koinzidierende Probleme aufwiesen. Diese Gruppen waren mit biologischen Pfaden verknüpft, die am Aufbau von Gehirnverbindungen, der Organisation von Synapsen und der Unterstützung der Signalübertragung zwischen Neuronen beteiligt sind. Es ist wichtig anzumerken, dass diese Befunde kein definitives Diagnosewerkzeug sind und nicht beweisen, dass diese chemischen Veränderungen das Verhalten verursachen. Das Blut stammte aus der Nabelschnur, nicht aus dem Gehirn, daher ist es ein Stellvertreter (Proxy) und kein direkter Einblick in den sich entwickelnden Geist. Dennoch unterstützt die Tatsache, dass diese koordinierten Muster im Alter von fünf Jahren, aber nicht so deutlich im Alter von drei Jahren, erkennbar waren, die Idee, dass biologische Signale organisierter und leichter zu detektieren werden, wenn sich die Verhaltensprobleme stabilisieren.

Die Forscher überprüften ihre Ergebnisse auch anhand zweier anderer großer Studien aus den Niederlanden und dem Vereinigten Königreich, um zu sehen, ob die Ergebnisse Bestand hatten. Der einzelne genetische Punkt, den sie in Norwegen fanden, trat in den anderen Gruppen nicht als bedeutendes Signal auf, was wahrscheinlich an den kleineren Stichproben oder den unterschiedlichen Populationen lag. Ähnlich verhielt es sich mit den chemischen Markierungen, die sie identifizierten; diese wurden in den anderen Studien nur teilweise gestützt. Dies zeigt uns, dass die Signale zwar real sind, aber subtil sind und sehr große Gruppen von Menschen erfordern, um klar gesehen zu werden. Die Studie behauptet nicht, das Rätsel der kindlichen Verhaltensprobleme gelöst zu haben. Stattdessen bietet sie eine klarere Sicht darauf, wie die Teile im Laufe der Zeit zusammenpassen. Sie legt nahe, dass die biologischen Wurzeln dieser koinzidierenden Kämpfe nicht ein einzelner, lauter Alarmglocke sind, sondern eher ein leiser, komplexer Chor aus genetischen und epigenetischen Faktoren, die harmonisierter und detektierbarer werden, während ein Kind vom Kleinkindalter in die frühen Schuljahre übergeht.

Letztendlich unterstreicht diese Arbeit, dass die Biologie des frühen Kindesalters ein bewegliches Ziel ist. Die Signale sind im Alter von drei Jahren zu schwach, um klar gesehen zu werden, aber im Alter von fünf Jahren beginnen sie sich in einer Weise auszurichten, die die Stabilität der Verhaltensweisen selbst widerspiegelt. Der stärkste Beweis kam aus der Betrachtung der Summe vieler kleiner genetischer Einflüsse, die auf eine gemeinsame Anfälligkeit über verschiedene Arten von psychiatrischen und kognitiven Herausforderungen hinwiesen. Die chemischen Markierungen an der DNA lieferten einen ergänzenden Hinweis und deuteten darauf hin, dass die pränatale Umgebung und die frühe Gehirnentwicklung eine Rolle bei der Vorbereitung auf diese späteren Schwierigkeiten spielen. Obwohl wir noch nicht an einem Punkt sind, an dem wir die Blutprobe eines Kindes testen können, um sein zukünftiges Verhalten vorherzusagen, legt diese Forschung den Grundstein für das Verständnis, dass diese Probleme tief in der Biologie verwurzelt sind und sich mit dem Kind mitentwickeln. Sie unterstreicht die Bedeutung, Kinder über einen längeren Zeitraum zu beobachten, anstatt nur in einem einzigen Moment, um die biologische Geschichte ihrer Entwicklung wirklich zu verstehen.