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Auf der Spur neurodegenerativer Erkrankungen

Strukturelle Veränderungen des Gehirns verursacht durch neurodegenerative Erkrankungen breiten sich offenbar nicht willkürlich aus, sondern beginnen bevorzugt an bestimmten Punkten. Das berichten Jülicher Forschende zusammen mit Kolleginnen und Kollegen aus den USA, Italien und England im Fachmagazin „communications biology“. Die Erkenntnisse stammen aus einer Meta-Analyse, bei der mehrere Forschungsarbeiten zum gleichen Thema zusammengefasst und nach quantitativen Kriterien durch statistische Methoden ausgewertet werden.

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Foto: pixabay
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Schon lange ist bekannt, dass die verschiedenen Regionen des Gehirns nicht unabhängig voneinander arbeiten, sondern zu Netzwerken verbunden sind. Erst ihr Zusammenspiel ermöglicht dem Mensch beispielsweise zu sehen, zu lesen oder sich zu bewegen. Die Regionen sind entweder durch Nervenzellen direkt miteinander verknüpft (strukturell) oder weisen ähnliche Aktivierungsmuster auf (funktionelle Verknüpfung), um eine bestimmte Handlung zu ermöglichen.

In einer Meta-Analyse haben Jülicher Forschende nun die räumliche Lage von 20 gesunden funktionellen Netzwerken mit der räumlichen Lage von strukturellen Veränderungen bedingt durch neurodegenerative Erkrankungen im Gehirn verglichen. Es zeigte sich, dass sich die strukturellen Veränderungen mit der räumlichen Lage der gesunden Netzwerke decken. Die gesunden Netzwerke bilden also eine Art Leitstruktur für die Ausbreitung neurodegenerativer Krankheiten.

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Die Studie zeigt außerdem, dass degenerative Veränderungen häufig an den Stellen beginnen, an denen sich viele Netzwerkverbindungen kreuzen. Durch ihre Zentralität gehören diese Knotenpunkte mitunter zu den funktionell beanspruchtesten Hirnregionen und zeichnen sich zum Beispiel durch einen hohen Stoffwechsel aus. Diese starke punktuelle Beanspruchung wird als nodaler Stress bezeichnet.

Die Ergebnisse sind ein weiterer Baustein für das grundlegende Verständnis neurodegenerativer Erkrankungen wie Alzheimer oder Parkinson. Sie stützen außerdem die sogenannte Netzwerk-Degenerations-Hypothese. Diese geht davon aus, Hirnveränderungen, bedingt durch neurodegenerative Erkrankungen, nicht wahllos über das Gehirn verteilt sind, sondern primär spezifische funktionelle Netzwerke betreffen, die mit kognitiven Funktionen übereinstimmen.

Die Meta-Analyse ist Teil des BrainMap Projekts, das seit über 10 Jahren von dem National Institute of Health gefördert wird und eine zentrale Zusammenarbeit zwischen dem Team um Prof. Simon Eickhoff (INM 7) und Kolleginnen und Kollegen der University of Texas darstellt. Im Rahmen dieses Projekts wird die BrainMap Datenbank aufgebaut, die funktionelle und strukturelle Neuroimaging-Experimente bündelt. Das Ziel ist die Entwicklung von Software und Tools, um Neuroimaging-Ergebnisse austauschen zu können und Meta-Analysen von Studien zur Funktion und Struktur des menschlichen Gehirns bei gesunden und kranken Probanden zu ermöglichen. Die Förderung des Projekts wurde kürzlich um weitere fünf Jahre verlängert.


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