Bipolare Störung: Weniger effiziente vernetzte Gehirnstrukturen

Moegliche Anwendungen

Eine längere Krankheitsdauer korrelierte mit weitreichenden Reduktionen der allgemeinen Netzwerkrouting-Effizienz und beeinträchtigten Verbindungen zwischen Amygdala und Hippocampus.

Im Gegensatz dazu waren ein späteres Erkrankungsalter mit isolierten strukturellen Modifikationen verbunden, die das Kleinhirn, den Thalamus und die fronto-limbischen Wege miteinander verbinden. Psychosen- und Manie-Signaturen: Personen mit einer Vorgeschichte ausgeprägte systemische Netzwerkdesorganisation.

Gleichzeitig wiesen Individuen, die eine höhere Anzahl manischer Episoden erlebt hatten, eine erhöhte Konnektivität in bestimmten fronto-limbischen Bahnen auf, was auf eine krankheitsbedingte Veränderung oder eine strukturelle kompensatorische Anpassung des Gehirns hindeuten könnte.

Was die Studie zeigt

Biologische Nomenklatur und Medikamentenprofilierung: Dies ist die erste groß angelegte Studie, die psychiatrische Medikamente nach ihren spezifischen zugrundeliegenden biologischen Mechanismen statt nach generischen Namen kategorisiert.

Die Daten zeigten, dass selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer (SSRIs), Antikonvulsiva und Antipsychotika mit unterschiedlichen strukturellen Konnektivitätsveränderungen in Bahnen der Emotionsregulation und kognitiven Kontrolle korrelieren.

Neue Forschungsergebnisse des Mark and Mary Stevens Neuroimaging and Informatics Institute (Stevens INI) an der Keck School of Medicine der University of Southern California (USC) haben subtile, jedoch weit verbreitete Unterschiede in den Kommunikationsnetzwerken des Gehirns bei Menschen mit bipolaren Störung entdeckt.

Was die Studie zeigt

Diese Erkenntnisse liefern neue Einblicke in den Zusammenhang zwischen Krankheitsverlauf, Behandlung und der neuronalen Vernetzung. Die in der Fachzeitschrift Biological Psychiatry veröffentlichte Studie wurde, PhD, einer Senior Research Associate am Stevens INI, gemeinsam mit Dara M. Cannon, PhD, Professor an der University of Galway in Irland, geleitet.

Das Team untersuchte Gehirnscans von 449 Personen mit bipolaren Störung und 510 gesunden Kontrollpersonen an 16 internationalen Forschungszentren im Rahmen des ENIGMA Bipolar Disorder Working Group.

Diese Gehirngraphik kartiert die Verbindungen zwischen verschiedenen Hirnregionen, die durch weiße Substanzbahnen gebildet werden, welche Signale über das gesamte Gehirn transportieren.

Moegliche Anwendungen

Es werden die Verbindungen hervorgehoben, die bei der bipolaren Störung unterschiedlich ausgeprägt sind, insbesondere in Netzwerken, die an der Emotionsregulation, der Belohnungsverarbeitung, der Aufmerksamkeit und der Selbstreflexion beteiligt sind.

Quelle: Stevens INI Diese Arbeit wurde durch ENIGMA ermöglicht, ein internationales Konsortium, das unter anderem, PhD, stellvertretendem Direktor des Stevens INI, gegründet und geleitet wird.

ENIGMA bringt Forscher aus der ganzen Welt zusammen, um ihre Daten der Gehirnbildgebung und klinischen Studien zu bündeln, wodurch subtile Muster erkannt werden können, die in kleineren Studien schwer zu identifizieren wären.

Was die Studie zeigt

Kartierung des Kommunikationssystems des Gehirns Mit Hilfe, einer fortschrittlichen Bildgebungstechnik, die die neuronalen Bahnen des Gehirns abbildet, untersuchten die Forscher, wie verschiedene Gehirnregionen strukturell miteinander verbunden sind.

Die weiße Substanz fungiert als Kommunikationsinfrastruktur des Gehirns und ermöglicht es den verschiedenen Regionen, Signale untereinander auszutauschen.

Bei der bipolaren Störung, bei der Patienten Episoden Hypomanie erleben, führen Veränderungen in diesen Kommunikationswegen zu Störungen der Stimmung, der Emotionsregulation, der Belohnungsverarbeitung und der kognitiven Kontrolle. „Die bipolare Störung wird durch Veränderungen der Stimmung und des Verhaltens definiert, doch diese Symptome entstehen aus komplexen Gehirnnetzwerken, die nicht isoliert funktionieren", sagte Leila Nabulsi, PhD, Erstautorin der Studie. „Während frühere Studien Veränderungen in einzelnen Gehirnregionen identifiziert haben, wissen wir noch weniger darüber, wie diese Regionen als Teil größerer Netzwerke miteinander verbunden sind.

Was die Studie zeigt

Wenn wir das Gehirn als vernetztes System betrachten, können wir nun erkennen, wie Unterschiede in den Kommunikationswegen mit den die Stimmung regulierenden Schaltkreisen und mit Merkmalen der Erkrankung zusammenhängen." Vorherige groß angelegte MRT-Studien des ENIGMA-Konsortiums zeigten, dass Menschen mit bipolarer Störung tendenziell Unterschiede im grauen Stoff aufweisen, dem Gewebe, das die meisten neuronalen Zellkörper enthält.

Über die Organisation ßsubstanz-Pfaden in großräumige Hirnnetzwerke sowie über den Zusammenhang der Effizienz dieser Netzwerke mit Schweregrad und Behandlung. Um diese Fragen zu beantworten, setzte das Forschungsteam Diffusions-MRT und einen Netzwerkanalyse-Ansatz ein, der als Graphentheorie bekannt ist.

Vereinfacht ausgedrückt modelliert dieser Ansatz das Gehirn wie ein Verkehrssystem: Hirnregionen werden als „Knoten" behandelt, und die Verbindungen zwischen ihnen als „Routen". Anschließend können Forscher abschätzen, wie effizient Informationen sich innerhalb des Netzwerks bewegen.

Was die Studie zeigt

Subtile, aber weit verbreitete Netzwerkdifferenzen Die Studie ergab, dass Menschen mit bipolarer Störung subtile, aber konsistente Unterschiede in der Organisation zu psychiatrisch gesunden Kontrollpersonen zeigten Teilnehmer mit bipolarer Störung weniger dicht vernetzte Netzwerke, eine geringere Effizienz beim Informationsaustausch und längere Routen für die Kommunikation zwischen Hirnregionen.

Ihre Hirnnetzwerke stützten sich stärker auf hochverbundene „Hub"-Regionen, also Schlüsselpunkte, die die Kommunikation im gesamten Gehirn koordinieren.

Dieses Muster könnte auf einen Anpassungsversuch des Gehirns an diese Netzwerkveränderungen hinweisen, bei dem Informationen weniger direkt fließen und stattdessen stärker auf eine begrenzte Anzahl ausgeprägtesten Unterschiede zeigten sich in Netzwerken, die an der Emotionsregulation, der Belohnungsverarbeitung, der Aufmerksamkeit und der Selbstreflexion beteiligt sind – funktionelle Systeme, die bei bipolarer Störung bekanntermaßen betroffen sind.

Was die Studie zeigt

Dazu gehören frontolimbische Schaltkreise, die an der Emotionsregulation beteiligt sind; Bahnen der Basalganglien, die für Motivation und Belohnung zuständig sind; sowie Regionen innerhalb des Default-Mode-Netzwerks und des Salienznetzwerks des Gehirns, die für innere Gedankenprozesse und die Priorisierung relevanter Informationen ßer Bedeutung sind. „Bei Menschen mit bipolarer Störung ist das Kommunikationssystem des Gehirns möglicherweise weniger effizient organisiert, sodass Informationen über das Netzwerk weniger direkte Wege nehmen", sagte Nabulsi. „Wir haben konsistente Effekte in einer großen, internationalen Stichprobe festgestellt, die möglicherweise dazu beitragen, klinische Unterschiede und Behandlungseffekte bei Patientinnen und Patienten zu erklären", sagte Thompson. „Psychiatrische Störungen sind biologisch komplex, und keine einzelne Forschungsstelle kann das Gesamtbild allein erfassen." „Durch die Harmonisierung über Forschungsteams weltweit hinweg verleiht ENIGMA uns die statistische Kraft, Hirnmarker für psychische Erkrankungen zu identifizieren und neue Wege zur Bekämpfung dieser Erkrankungen zu entdecken." Verknüpfung Studie bezog diese Unterschiede in den Gehirnnetzwerken auch auf klinische Merkmale der bipolaren Störung.

Personen, die länger erkrankt waren, zeigten breitere Reduktionen der Effizienz, mit der großräumige Gehirnnetzwerke kommunizieren, sowie veränderte Konnektivität zwischen Amygdala und Hippocampus – Regionen, die für Emotionen und Gedächtnis zentral sind.

Ein späteres Erkrankungsalter hingegen war mit einem anderen Muster verbunden: ausgeprägtere Veränderungen in spezifischen Schaltkreisen, die das Kleinhirn, den Thalamus und frontolimbische Bahnen umfassen, die ebenfalls an der Emotionsregulation beteiligt sind.

Was die Studie zeigt

Personen, die eine Psychose erlebt hatten, zeigten insgesamt ausgeprägtere Unterschiede in der Organisation der Gehirnnetzwerke.

Menschen, die eine größere Anzahl, wiesen eine höhere Konnektivität in bestimmten frontolimbischen Bahnen auf, was krankheitsbedingte Veränderungen oder den Anpassungsversuch des Gehirns an diese Netzwerkveränderungen widerspiegeln könnte.

Die Studie untersuchte zudem, wie verschiedene Medikamententypen mit der Organisation ängen; dies stellt den ersten groß angelegten Versuch dar, Behandlungseffekte auf die Weißsubstanz-Konnektivität mittels netzwerkbasierter Ansätze zu bewerten.

Was die Studie zeigt

Neben der Gruppierung Nomenklatur analysierten die Forscher diese auch anhand ihrer zugrundeliegenden biologischen Mechanismen, um zu verstehen, wie verschiedene Wirkmechanismen mit Vernderungen der Gehirnvernetzung zusammenhngen knnten.

Die Einnahme, insbesondere selektiven Serotonin-Wiederaufnahmehemmern (SSRIs), war mit einer insgesamt weniger effizienten Kommunikation im gesamten Gehirn sowie mit spezifischen Vernderungen in limbischen Schaltkreisen, die an der Emotionsregulation beteiligt sind, verbunden.

Auch die Einnahme mit Vernderungen in Schaltkreisen im Zusammenhang mit der Emotionsregulation und der kognitiven Kontrolle assoziiert. Diese Studie sollte nicht als Leitlinie fr eine nderung der Behandlung interpretiert werden", sagte Nabulsi. Medikamente werden aus einer Vielzahl klinischer Grnde verschrieben, und Personen, die bestimmte Therapien erhalten, knnen sich auch in Bezug auf ihre Krankengeschichte oder die Schwere ihrer Symptome unterscheiden." „Wir haben festgestellt, dass die Exposition gegenüber einer Behandlung ein wichtiger Faktor ist, der bei der Erforschung der Biologie der bipolaren Störung berücksichtigt werden muss, um die Effekte der Erkrankung trennen.

Was die Studie zeigt

Wir hoffen, dass dies zukünftige Studien dazu anregt, diese Faktoren zu berücksichtigen." Die Forscher betonen, dass diese Ergebnisse nicht zeigen, dass die Medikamente die beobachteten Unterschiede im Gehirn verursacht haben.

Da es sich bei der Studie um eine Querschnittsstudie handelt, bei der die Teilnehmer nur zu einem einzigen Zeitpunkt gescannt wurden, kann sie keine Kausalzusammenhänge feststellen.

Für eine Klärung der Zusammenhänge zwischen Behandlung, Krankheitsverlauf und Veränderungen in den neuronalen Netzwerken sind zukünftige longitudinale Studien erforderlich, die Personen über einen längeren Zeitraum hinweg verfolgen.

Einordnung fuer Autofahrer

Derzeit werden diese Fragen im Rahmen der laufenden Arbeiten der ENIGMA-Arbeitsgruppe zur bipolaren Störung in großen Datensätzen untersucht, die, die wiederholt über die Zeit hinweg evaluiert wurden.

Die Studie zeigt zudem, dass großräumige Netzwerkanalysen des Gehirns trotz Unterschiede in Scannern, Bildgebungsprotokollen und Patientengruppen erfolgreich an mehreren internationalen Standorten durchgeführt werden können.

Dieser harmonisierte Ansatz bringt die Forschenden näher an die Identifizierung zuverlässiger und biologisch fundierter Marker heran, die Diagnose, Prognose und Behandlung informieren können. „Die bipolare Störung betrifft Millionen, doch die Ansprechrate auf Therapien ist stark variabel", sagte Arthur W.

Technischer Hintergrund

Toga, PhD, Direktor des Stevens INI. „Studien wie diese helfen uns, näher an ein Verständnis der beteiligten Gehirnnetzwerke heranzukommen, was ein wesentlicher Schritt hin zu personalisierteren und biologisch besser informierten Behandlungsansätzen ist." Durch die Aufklärung, wie großräumige Gehirnnetzwerke mit Krankheitsausprägung und Therapiewirkung verknüpft sind, liefert die Studie einen Rahmen, um die bipolare Störung auf Ebene der Gehirnsysteme statt isolierter Regionen zu verstehen.

Das Forschungsteam hofft, dass diese Arbeit die Grundlage für zukünftige Längsschnittstudien legt, die Patienten über die Zeit verfolgen und klären, ob diese Netzwerk-Muster den Symptomverlauf, das Ansprechen auf die Behandlung und das Risiko für zukünftige Episoden vorhersagen.

Toga betonte, dass die Arbeit zudem den Wert der Kombination ältiger klinischer Evaluation unterstreiche. „Je präziser wir die Gehirn-Systeme kartieren können, die bei bipolarer Störung eine Rolle spielen, desto besser sind wir positioniert, Werkzeuge zu entwickeln, die möglicherweise zukünftig Klinikern helfen, Krankheitsverläufe vorherzusagen und Interventionen individuell anzupassen", sagte er. „Dies ist die Art, die wir am Stevens INI betreiben, die das Feld in Richtung einer personalisierteren Gesundheitsversorgung vorantreibt." Neben Nabulsi, Cannon und Thompson gehören zu den Studienautoren Melody J.Y.

Einordnung fuer Autofahrer

Kang, Neda Jahanshad, Genevieve McPhilemy, Fiona M. Martyn, Bartholomeus Haarman, Colm McDonald, Brian Hallahan, Stefani O'Donoghue, Dan J. Stein, Fleur M. Howells, Freda Scheffler, Henk S. Temmingh, David C. Glahn, Amanda, Rodrigue, Edith, Pomarol-Clotet, Eduard, Vieta, Joaquim, Radua, Raymond, Salvador, Andriana, Karuk, Erick J.

Canales-Rodríguez, Josselin, Houenou, Pauline, Favre, Mircea, Polosan, Arnaud, Pouchon, Paolo, Brambilla, Marcella, Bellani, Philip B. Mitchell, Gloria, Roberts, Udo, Dannlowski, Tiana, Borgers, Susanne, Meinert, Kira, Flinkenflügel, Jonathan, Repple, Elisabeth J. Leehr, Dominik, Grotegerd, Tim, Hahn, Michèle, Wessa, Mary L.

Phillips, Lea, Teutenberg, Tilo, Kircher, Benjamin, Straube, Olaf, Steinstraeter, Frederike, Stein, Florian, Thomas-Odenthal, Nina, Alexander, Paula L. Usemann, Andreas, Jansen, Michael, Berk, Orwa, Dandash, Nadine, Parker, Chao, Suo, Sophia I. Thomopoulos, Ole A. Andreassen und Christopher R.K. Ching für die ENIGMA Bipolar Disorder Working Group.

Technik und Auswirkungen

Förderung: Diese Arbeit wurde unterstützt durch einen 2025 NARSAD Young Investigator Grant, den Milken Institute Baszucki Brain Research Fund, den Irish Research Council, die Health Research Board, die National Institutes of Health sowie weitere internationale Förderquellen.

Beantwortete Schlüsselfragen: A: Die Graphentheorie ermöglicht es Wissenschaftlern, das menschliche Gehirn exakt wie ein riesiges städtisches Verkehrsnetz zu modellieren. Einzelne Hirnregionen werden als Verkehrsknotenpunkte („Knoten") behandelt, und die weiße Substanzbahnen, die diese verbinden, funktionieren als Gleise („Routen").

Dies ermöglicht Forschern, mathematisch zu messen, wie effizient oder ineffizient Informationen über das Netzwerk des Geistes fließen. A: Die Studie ergab, dass die inneren Kommunikationswege des Gehirns weniger effizient organisiert sind.

Was die Studie zeigt

Signale können nicht auf direkten Pfaden zurückgelegt werden; stattdessen müssen sie längere, umständlichere Routen nehmen. Darüber hinaus stützt sich das Netzwerk übermäßig auf wenige stark überlastete zentrale „Hub"-Stationen, um Daten weiterzuleiten, was möglicherweise eine Anpassungsstrategie des Gehirns an geschädigte sekundäre Routen darstellt.

A: Nein, es zeigt keine Kausalität. Da es sich um eine Querschnittsstudie handelt – die Patienten wurden zu einem einzigen Zeitpunkt gescannt – lässt sich nicht feststellen, ob die Netzwerkunterschiede durch die Erkrankung selbst, durch eine Anpassungsreaktion des Gehirns oder durch die Medikamente verursacht wurden.

Es verdeutlicht lediglich, dass die Medikationshistorie eines Patienten ein entscheidender Faktor ist, den Wissenschaftler kartieren müssen, um die Biologie der Erkrankung zu isolieren. Redaktionsnotizen: Dieser Artikel wurde News bearbeitet. Zusätzlicher Kontext wurde ügt.

Was die Studie zeigt

Über diese Neuigkeiten zur psychischen Gesundheitsforschung Autor: Laura LeBlanc Quelle: USC Kontakt: Laura LeBlanc – USC Bild: Das Bild wird Stevens INI zugeschrieben. Originelle Forschung: Open Access. Strukturelle Veränderungen des Gehirnnetzwerks in Bezug auf Behandlung und Schweregrad der Erkrankung bei bipolarer Störung, Melody J.Y.

Kang, Neda Jahanshad, Genevieve McPhilemy, Fiona M. Martyn, Bartholomeus Haarman, Colm McDonald, Brian Hallahan, Stefani O'Donoghue, Dan J. Stein, Fleur M. Howells, Freda Scheffler, Henk S. Temmingh, David C. Glahn, Amanda Rodrigue, Edith Pomarol-Clotet, Eduard Vieta, Joaquim Radua, Raymond Salvador, Andriana Karuk, Erick J.

Canales-Rodríguez, Josselin Houenou, Pauline Favre, Mircea Polosan, Arnaud Pouchon, Paolo Brambilla, Marcella Bellani, Philip B. Mitchell, Gloria Roberts, Udo Dannlowski, Tiana Borgers, Susanne Meinert, Kira Flinkenflügel, Jonathan Repple, Elisabeth J. Leehr, Dominik Grotegerd, Tim Hahn, Michèle Wessa, Mary L.

Technik und Auswirkungen

Phillips, Lea Teutenberg, Tilo Kircher, Benjamin Straube, Olaf Steinstraeter, Frederike Stein, Florian Thomas-Odenthal, Nina Alexander, Paula L. Usemann, Andreas Jansen, Michael Berk, Orwa Dandash, Nadine Parker, Chao Suo, Sophia I. Thomopoulos, Paul M. Thompson, Ole A. Andreassen und Christopher R.K. Ching für das ENIGMA Bipolar Disorder Working Group.

Biological Psychiatry DOI:10.1016/j.biopsych.2026.04.020 Strukturelle Veränderungen im Gehirnnetzwerk im Zusammenhang mit Behandlung und Schweregrad der Erkrankung bei bipolarer Störung Hintergrund Groß angelegte T1-gewichtete MRT-Studien haben graue Substanz-Anomalien bei bipolarer Störung (BD) nachgewiesen, wozu auch unsere Gruppe beigetragen hat.

Die strukturelle Konnektivität, insbesondere innerhalb, bleibt jedoch wenig verstanden. Diffusionsgewichtete MRT (dMRI) ermöglicht die Untersuchung ßsubstanz-Verbindungen, doch frühere Arbeiten waren durch kleine Stichproben, methodische Heterogenität und unklare medikamentöse Effekte eingeschränkt.

Holz als technisches Geruest

Wir führten die größte dMRI-Netzwerkanalyse bei bipolarer Störung (BD) durch und verknüpften Symptomlast und Polypharmazie mit aus Traktografie abgeleiteten Konnektivitätsmaßen sowie graphentheoretischen Metriken.

Methoden Querschnittliche strukturelle und Diffusions-MRT-Aufnahmen von 449 Personen mit BD (Alter 35,7 ± 12,6 Jahre) und 510 Kontrollpersonen (Alter 33,3 ± 12,6 Jahre) im Alter von 18 bis 65 Jahren wurden an 16 ENIGMA-BD-Standorten analysiert.

Standardisierte Segmentierung/Parzellierung und konstrainierte sphärische Deconvolution-Traktografie erzeugten individuelle strukturelle Konnektivitätsmatrizen. Graphentheoretische Metriken der globalen und subnetzwerkbasierten Organisation wurden mit Symptomseverität und Medikation in Beziehung gesetzt.

Moegliche Anwendungen

Ergebnisse Bei BD zeigten sich weit verbreitete Netzwerkveränderungen (geringere Dichte und Effizienz, längere Pfadlängen sowie höhere Betweenness-Centrality), eine veränderte mikrostrukturelle Organisation in einem limbisch-basal-gangliären Schaltkreis sowie abnorme Streamline-Anzahlen in einem Default-Mode/Salience/Fronto-limbisch-basal-gangliären Netzwerk.

Längere Krankheitsdauer, späterer Beginn und eine Vorgeschichte ärkeren Abnormalitäten der Netzwerkarchitektur assoziiert, während eine höhere Anzahl manischer Episoden mit einer stärkeren fronto-limbischen Konnektivität einherging.

Die Einnahme (insbesondere SSRIs), Antikonvulsiva und Antipsychotika korrelierte mit einer schlechteren globalen sowie fronto-limbischen Konnektivität; deutliche Effekte.

Was die Studie zeigt

Schlussfolgerungen: Als die größte strukturelle Konnektivitätsstudie bei bipolaren Störungen zeigen wir eine weit verbreitete Störung in Belohnungs- und Emotionsregulationsnetzwerken, die durch die Schwere der Erkrankung und die medikamentöse Behandlung beeinflusst wird.

Die Ergebnisse belegen, dass eine Multisite-Harmonisierung machbar ist, und heben ENIGMA-BD als skalierbares Rahmenwerk zur Identifizierung reproduzierbarer neurobiologischer Marker hervor.