Gehirnwechsel im Alter von 6 Monaten im Zusammenhang mit Autismus

In den 1990er Jahren bemerkten die Forscher zum ersten Mal, dass Kinder mit Autismus größere Gehirne hatten als Kinder ohne Erkrankung. Retrospektive Studien, die zweijährigen Kindern im Alter von 4 Jahren folgten, zeigten einen erhöhten Kopfumfang und Gehirnvolumen.

Aufgrund dieser Beobachtungen wurde die Hypothese aufgestellt, dass das Wachstum des Gehirns irgendwie als Biomarker für die frühzeitige Erkennung von Autismus bei Säuglingen verwendet werden könnte. (Ein Biomarker ist eine Mischung aus den Wörtern „biologisch“ und „Marker“ und bezieht sich auf objektive Indikationen oder Zeichen, die auf genaue und reproduzierbare Weise gemessen werden können.) Der Zeitpunkt der Gehirnvergrößerung und der Zusammenhang zwischen diesem Phänomen und Verhaltensänderungen Typisch für Autismus-Spektrum-Störung (ASD) blieb unbekannt.

Neue Forschung in der Zeitschrift veröffentlicht Natur zeigt, dass Veränderungen des Gehirns, die zu einem Gehirnüberwuchs führen, bei Kindern, bei denen später Autismus diagnostiziert wurde, bereits im Alter von 6 Monaten beginnen. Diese Forschung legt nahe, dass eine frühzeitige diagnostische Bildgebung (d. H. Magnetresonanztomographie oder MRI) bei Kindern mit hohem Risiko der Entwicklung von Autismus die Vorhersage einer zukünftigen Diagnose dieses Zustands unterstützen kann.

Autismus-Spektrum-Störung untersucht

Autismus-Spektrum-Störung bezieht sich auf eine Vielzahl von klinischen Symptomen, Fertigkeiten und Behinderungen. Hier einige typische Merkmale, die auf Autismus hindeuten:

• Schwierigkeiten bei der Kommunikation mit anderen
• Schwierigkeiten bei der Interaktion mit anderen
• Eingeschränkte Interessen oder Aktivitäten
• Wiederholtes Verhalten
• Stereotype Interessen
• Beschäftigung mit Objekten oder Teilen von Objekten
• Mangel an Spontanität
• Beeinträchtigungen des Augen-zu-Augen-Blicks, des Gesichtsausdrucks und der Körperhaltung
• Ungewöhnliche Empfindlichkeit gegenüber der unbelebten Umwelt
• Schwierigkeiten mit sozialem Funktionieren, Arbeit und Privatleben

Diese Symptome manifestieren sich normalerweise im Alter von etwa 2 Jahren - vor dieser Zeit wird der Autismus nicht definitiv diagnostiziert. Mit anderen Worten, Kinder, bei denen am Ende zwischen 2 und 3 Jahren ASD diagnostiziert wird, scheinen normalerweise vor dem ersten Lebensjahr keine ASD zu haben.

Manche Menschen mit Autismus leiden nur an einer leichten Beeinträchtigung, beispielsweise bei Patienten mit Asperger-Syndrom, die oft als „hoch funktionierend“ bezeichnet werden. Andere Personen mit Autismus leiden unter einer schweren Behinderung. Zwanzig Prozent oder mehr der Kinder mit Autismus leben ein unabhängiges und unabhängiges Leben. Zu den positiven prognostischen Anzeichen zählen die Fähigkeit, mit Sprache im Alter von fünf oder sechs Jahren zu kommunizieren, und normale nonverbale Fähigkeiten.

Obwohl es weder eine Heilung noch ein spezielles Medikament für Autismus gibt, können bestimmte Behandlungen dazu beitragen, die Funktion zu verbessern und die Symptome zu lindern. Die Behandlung erfordert den Einsatz verschiedener Arten von Angehörigen der Gesundheitsberufe und konzentriert sich auf soziale, sprachliche und anpassungsfähige Fähigkeiten (Selbsthilfe).

Die US-Zentren für Krankheitskontrolle und Prävention (CDC) schätzen, dass eines von 68 Kindern mit ASD identifiziert wurde, und diese Bedingungen betreffen Menschen aller Rassen, Ethnien und sozioökonomischen Hintergründe. ASD ist bei Jungen etwa 4,5-mal häufiger als bei Mädchen. Bei Säuglingen mit hohem Risiko oder bei älteren Geschwistern mit ASD steigen die Chancen, dass sich die Erkrankung entwickelt, auf ein Fünftel.

Obwohl bestimmte seltene Mutationen mit der Entstehung von Autismus in Verbindung gebracht wurden, können die meisten Inzidenzen nicht auf genetische Risikofaktoren oder spezifische Mutationen zurückgeführt werden. Daher bestand in letzter Zeit großes Interesse an der Entwicklung nicht-genetischer Diagnosewerkzeuge zur Erleichterung der ASD.

Mögliche Rolle der frühen Gehirnuntersuchung in der ASD

In dem Natur In der Studie, auf die oben Bezug genommen wurde, verwendeten die Forscher MRI, um das Gehirn von 106 Kleinkindern mit hohem Risiko auf Gehirnveränderungen zu untersuchen. Diese Risikokinder hatten auch ältere Geschwister mit ASD. Die Säuglinge wurden nach sechs, zwölf und 24 Monaten gescannt. Darüber hinaus untersuchten die Forscher das Gehirn von 42 Säuglingen mit geringem Risiko für ASS.

Bei 15 der Hochrisiko-Säuglinge wurde später im Alter von 2 Jahren eine ASD diagnostiziert. Bei diesen Säuglingen zeigten sich Veränderungen im Gehirn zwischen 6 und 12 Monaten. Darüber hinaus folgte auf diese Veränderungen ein Überwachsen des Gehirns zwischen 12 und 24 Monaten. Im Einzelnen zeigten die Forscher, dass zwischen dem 6. und 12. Lebensmonat eine Hyperausdehnung der kortikalen Oberflächenbereiche des Hinterhauptes und in geringerem Maße des Temporal- und Frontallappens des Gehirns auftrat. Das Wachstum der kortikalen Oberfläche ist ein Maß für die Größe der Falten an der Außenseite des Gehirns. Der Okzipitallappen ist an der Verarbeitung sensorischer Informationen beteiligt.

Diese Veränderungen in der Oberfläche des Kortex waren mit einem späteren Gehirnwachstum und letztendlich sozialen Defiziten bei Kindern verbunden, bei denen im Alter von zwei Jahren ASD diagnostiziert wurde. Darüber hinaus ähnelt dieses Muster der Hyperexpansion einer normalen, wenn auch eher zurückhaltenden Zunahme der kortikalen Oberfläche, die bei Säuglingen ohne Autismus beobachtet wird.

Nach Angaben der Forscher:

„Vorhersagemodelle, die aus verhaltensbasierten Algorithmen während der Kindheit entwickelt wurden, haben keine ausreichende Vorhersagekraft geliefert, um klinisch nützlich zu sein. Wir fanden heraus, dass ein tiefgreifender Algorithmus, der hauptsächlich Oberflächeninformationen aus der Gehirn-MRI im Alter von 6 und 12 Monaten verwendet, die 24-monatige Diagnose von Autismus bei Kindern mit hohem familiärem Risiko für Autismus vorhergesagt hat."

Mit dem Deep-Learning-Algorithmus vermuten die Forscher, dass sie bei acht von zehn Kindern mit hohem Risiko Autismus für diese Erkrankung vorhersagen können.

Implikationen

Zweifellos sind die Ergebnisse dieser Gehirnscan-Studie spannend und können den Spielverlauf verändern. Wieder laut den Forschern:

„Diese Feststellung kann Auswirkungen auf die Früherkennung und Intervention haben, da sich dieser Zeitraum vor der Konsolidierung der charakteristischen Merkmale der ASD und dem typischen Diagnosealter befindet. Der zweite Teil des ersten und des frühen zweiten Lebensjahres zeichnet sich durch eine größere neuronale Plastizität im Vergleich zu späteren Zeiten aus und ist eine Zeit, in der die mit Autismus verbundenen sozialen Defizite noch nicht gut etabliert sind. Intervention in diesem Alter kann sich als wirksamer erweisen als später in der Entwicklung. “

Mit anderen Worten, die Forscher vermuten, dass ihr Algorithmus den Weg für eine frühere Erkennung und frühere Intervention bei Säuglingen mit hohem Risiko ebnen könnte - Interventionen, die sich als wirksamer erweisen könnten, da das Gehirn des Kindes viel veränderlicher und anpassungsfähiger ist. Frühere Interventionen könnten den Wissenschaftlern auch dabei helfen, Interventionen besser zu testen und zu sehen, ob eine Behandlung viel früher als bisher funktioniert.

Derzeit ist nicht bekannt, ob eine frühzeitige Intervention die langfristigen klinischen Ergebnisse bei Patienten mit Autismus verbessern kann. Viele Experten befürworten jedoch die Vorstellung, dass solche frühen Interventionen trotz fehlender Forschung auf diesem Gebiet eine Behandlung ermöglichen.

Insbesondere die Ergebnisse des Parent Autism Communication Trial (PACT) - der bislang größten und längsten Studie über Autismusinterventionen - bestätigen, dass das Unterrichten von Eltern von Kindern mit Autismus, wie sie besser mit ihren Kindern interagieren können, Vorteile bietet, die sich über Jahre erstrecken können.

Diese Trainingsinterventionen konzentrierten sich jedoch auf Eltern von Kindern mit Autismus im Alter von 2 bis 4 Jahren und nicht die Kinder selbst. Darüber hinaus nahmen die Auswirkungen dieser Interventionen mit der Zeit ab und waren erheblich fragwürdig. Anstatt die Angst zu vermindern, verringerte der PACT-Eingriff sich wiederholende Verhaltensweisen und verbesserte die Kommunikationsfähigkeiten.

Es sollte beachtet werden, dass die Gehirn-Scan-Studie Säuglinge mit einem hohen Risiko für die Entwicklung von ASD untersucht und nicht die größere Population von Kindern mit ASD, die keine älteren Geschwister mit dieser Erkrankung haben. Dennoch liefert diese Arbeit einen Proof of Concept, der später auf andere ASD-gefährdete Personen angewendet werden könnte. Um auf die Allgemeinbevölkerung angewendet zu werden, müsste jedoch die Entwicklung einer "Wachstumskarte für das Gehirn" mit weitreichender Anwendbarkeit verwirklicht werden, die angeblich weit entfernt ist.

Darüber hinaus müssen, bevor diese Ergebnisse klinisch anwendbar sind, umfangreiche Folgestudien durchgeführt werden, um diese Forschungsergebnisse zu unterstützen. Zukünftige Forschung sollte auch untersuchen, ob das Potenzial des Algorithmus der aktuellen Studie mit anderen Arten von Prädiktoren kombiniert werden kann, einschließlich Verhalten, Elektrophysiologie, Molekulargenetik und anderen Bildgebungsmodalitäten, wie z. B. der funktionellen MRI des gesamten Gehirns. Wie bereits erwähnt, haben wir die genetischen Mutationen, die für die große Mehrheit der Autismusfälle verantwortlich sind, noch nicht geklärt. Die Analyse solcher genetischen Faktoren bleibt jedoch ein aktives Forschungsgebiet und für viele von Interesse.

Schließlich könnten Unterschiede bei MRI-Scannern und Datenextraktionsmethoden die Replikation dieser Ergebnisse schwierig machen. Mit anderen Worten, MRI-Scanner sind unterschiedlich, und diese Unterschiede könnten es schwierig machen, geringfügige, jedoch signifikante, in der aktuellen Studie beobachtete Veränderungen zu replizieren.