Junge Gehirne: Neue Datenquelle für Gehirnforschung

Das Problem bei der wissenschaftlichen Forschung sind häufig die Teilnehmerzahlen. Groß angelegte klinische Studien verschlingen enorme Summen von Geld, die häufig nur schwer aufzutreiben sind. Jetzt haben Wissenschaftler an der Universität von Utah gemeinsam mit Mitarbeitern des Adolescent Brain Cognitive Development Consortium (ABCD-Studie) eine reichhaltige Datenquelle für die Gehirnforschung zusammengestellt: Über 6000 funktionelle MRT-Scans von 9- und 10-jährigen Kindern sollen die Gehirnforschung in den kommenden 10 Jahren kräftig vorantreiben.

Einblicke in psychische Störungen aller Altersgruppen?

Die ABCD-Studie ist die größte Langzeitstudie zur Entwicklung des Gehirns und der Gesundheit von Kindern in den Vereinigten Staaten. Fast 12.000 Kinder und ihre Familien nehmen an 21 Standorten im ganzen Land teil. Wissenschaftler verfolgen die Entwicklung des Körpers und des Verhaltens der Studienteilnehmer über einen Zeitraum von zehn Jahren hinweg. Beim Eintritt in die Studie haben die Teilnehmer ein Alter von 9 bis 10 Jahren.

Damit können die Forscher im Rahmen der ABCD-Studie eine Phase intensiver Gehirnentwicklung genau verfolgen und untersuchen. Dieses Jahrzehnt zeichnet sich beim Menschen durch schnelles Wachstum und die Feinabstimmung neuronaler Schaltkreise aus. Das Ziel der Studie ist es, herauszufinden, wie Erfahrungen während der Kindheit die Entwicklung des Gehirns und das Verhalten im späteren Leben beeinflussen.

Die Untersuchung des Gehirns von Teenagern bietet eine Grundlage für das Verständnis von Risikofaktoren, die später im Leben zu psychischen Störungen führen. Die neuen funktionellen MRT-Daten von über 6.000 Studienteilnehmern zeigen erste Ergebnisse der Studie.

Sie lassen erkennen, welche Teile des Gehirns aktiv sind, wenn Kinder folgende kognitiven Aufgaben ausführen:

  • Belohnungsverarbeitung,
  • Arbeitsgedächtnis und
  • hemmende Kontrolle.

Diese Funktionen sind Teil des exekutiven Funktionssystems des Gehirns. Darunter versteht man eine wichtige Gruppe von Gehirnnetzwerken. Sie ermöglichen Fähigkeiten, die sich zwischen dem neunten und neunzehnten Lebensjahr entwickeln.

Um die Änderungen an den beteiligten Gehirnschaltkreisen mit zunehmendem Alter zu untersuchen, führen die Forscher bei den Studienteilnehmern alle zwei Jahre neue MRT-Scans durch.

„Wir haben jetzt eine sehr große Datenbank, mit der wir die Gehirnfunktion quantifizieren und beschreiben können. Eine solche Ressource stand uns bisher noch nie zur Verfügung“, sagt Deborah Yurgelun-Todd, Psychiatrieprofessorin und Ermittlerin des Huntsman Mental Health Institute an der Universität von Utah, eine Hauptforscherin der ABCD-Studie.

Yurgelun-Todd sagt, dass die drei untersuchten kognitiven Funktionen von besonderem Interesse sind. Sie können Hinweise darauf geben, wie Stimmungsstörungen, Drogen oder Alkoholkonsum die Gehirnfunktionen verändern. „Wir wollten sicherstellen, dass wir alle Veränderungen während der Adoleszenz erfassen, denn in dieser Zeit sehen wir oft das Auftreten von Depressionen, Angstzuständen und Drogenkonsum“, sagt die Wissenschaftlerin.

Die Forscher werden auch untersuchen, ob es erste Anzeichen dafür gibt, dass jemand besonders für mentale Störungen anfällig ist oder nur allgemein mit exekutiven Funktionen zu kämpfen hat. „Wir wissen, dass bei exekutiven Funktionen oder kognitiven Schwierigkeiten die Ergebnisse einer Behandlung umso besser sind, je früher wir eingreifen können“, sagt die Psychologin Erin McGlade, klinische Direktorin der ABCD-Studie in den USA.

Neben Neuroimaging und Bewertungen der körperlichen Gesundheit führen die Forscher der ABCD-Studie Verhaltens- und kognitive Bewertungen von Studienteilnehmern durch. Zudem dokumentieren sie eine breite Palette von Erfahrungen, die sich auf die körperliche und geistige Gesundheit auswirken können, wie Schlafmuster, Bildschirmzeit, Beteiligung an der Kunst, sportliche Betätigung, Drogenkonsum und sogar die soziale Isolation, die viele Kinder aufgrund der Covid-19-Pandemie erlebt haben.

Alle im Rahmen der ABCD-Studie gesammelten Daten stehen der Forschungsgemeinschaft auch zur weiteren Analyse kostenlos zur Verfügung. Die Einschreibung für die ABCD-Studie begann bereits im Jahr 2016. Die Teilnehmer wurden aus Schulen in den Studienregionen rekrutiert.

Ziel war, eine vielfältige Kohorte (Gruppe von Studienteilnehmern) zusammenzustellen. Ihre demografische Zusammensetzung sollte die des gesamten Landes widerspiegeln. Mehr als 1.000 Kinder und ihre Familien nehmen in Utah freiwillig an der ABCD-Studie teil. Das macht diese Region zum größten Studienort.

Quelle:

McGlade E, Yurgelun-Todd DA, et al., ABCD Consortium. Baseline brain function in the preadolescents of the ABCD Study. Nat Neurosci. 2021 Jun 7. doi: 10.1038/s41593-021-00867-9. Epub ahead of print. PMID: 34099922. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34099922/)

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