Von Dennis Thompson HealthDay Reporter
DONNERSTAG, 7. April 2022
Ärzte verwenden alle möglichen Tools, um festzustellen, ob eine Person fit ist und sich normal entwickelt – Diagramme, die Größe und Gewicht von Kindern im Wachstum verfolgen, Tabellen, die gesunden Blutdruck und Cholesterin bei Erwachsenen zeigen.
Jetzt hat ein internationales Forscherteam das geschaffen erstes standardisiertes Werkzeug um die Entwicklung des Gehirns zu verfolgen, basierend auf einer der größten Gruppen von Gehirnscans, die jemals zusammengestellt wurden.
Dieses umfassende Gehirndiagramm umfasst die menschliche Lebensspanne, von einem 15 Wochen alten Fötus bis zu einem 100 Jahre alten Erwachsenen. Es zeigt, wie sich das Gehirn schnell ausdehnt frühen Lebensjahren bevor er langsam schrumpft mit dem Alter.
Bisher gab es keine Referenztafeln zur Messung altersbedingter Veränderungen im menschlichen Gehirn. Es gibt keine standardisierten Instrumente zur Beurteilung des Gehirnwachstums und der Alterung.
„Wir brauchten eine Blaupause dafür, wie sich das Gehirn entwickeln sollte, und so haben wir eine Gesamtperspektive auf den Trend geliefert, wie das Gehirn wachsen und dann degenerieren oder schrumpfen sollte“, sagte Jakob Seidlitz, Postdoktorand am Lifespan Brain Institut des Kinderkrankenhauses von Philadelphia.
Genannt BrainChartbasiert das Tool auf fast 125.000 Gehirnscans von mehr als 101.000 Menschen, die aus mehr als 100 Hirnforschungsbemühungen stammen.
„Wir haben immer gewusst, dass das Gehirn wächst und sich im Laufe der Zeit verändert, aber ich glaube nicht, dass wir es jemals wirklich in einer so feinkörnigen und präzisen Skala messen konnten, wie wir es hier konnten großer Datensatz”, sagte der leitende Forscher Richard Bethlehem, Postdoktorand an der Brain Mapping Unit der Cambridge University in England.
BrainChart ist auf einer frei zugänglichen Website verfügbar und wird es Forschern ermöglichen, die Gehirnentwicklung anhand von Referenzdiagrammen zu messen, ähnlich wie Ärzte andere standardisierte Tools verwenden, um die menschliche Gesundheit und Entwicklung zu verfolgen, sagte der leitende Forscher Dr. Aaron Alexander-Bloch, Direktor des Brain-Gene -Entwicklungslabor im Kinderkrankenhaus von Philadelphia.
Die Macher von BrainChart hoffen, dass es schließlich umfassend genug sein wird, um von Ärzten, die Patienten behandeln, als Mittel zur Beurteilung von Gehirnerkrankungen wie Alzheimer oder psychischen Problemen wie Schizophrenie verwendet zu werden.
“Das Tool ist im Moment wirklich nicht für den klinischen Nutzen gedacht”, sagte Alexander-Bloch. “Das ist ein Ziel für die Zukunft, aber da sind wir noch nicht.”
Um BrainChart zu erstellen, brüteten die Forscher über den von ihnen gesammelten Gehirnscans, analysierten das Volumen des Gehirngewebes und bewerteten die Veränderungsraten über die Lebensspanne.
Sie schufen auch einen statistischen Rahmen, der Gehirnscans aus verschiedenen Quellen, Zeiten und klinischen Umgebungen harmonisieren könnte. Diese „gemeinsame Sprache“ wird es einfacher machen, neue Bilder zu BrainChart hinzuzufügen, die während anstehender Forschungsprojekte – oder sogar während routinemäßiger klinischer Scans – gesammelt wurden.
Dabei entdeckten die Forscher einige Überraschungen.
Beispielsweise identifizierten sie einige zuvor nicht gemeldete Meilensteine der Neuroentwicklung, darunter einen frühen Wachstumsschub, der im Mutterleib beginnt.
Forscher fanden heraus, dass sich das menschliche Gehirn zwischen 17 Wochen nach der Empfängnis bis zum Alter von 3 Jahren von 10 % auf etwa 80 % seiner endgültigen Größe ausdehnt.
“Die Zeit der Entwicklung, wo [the brain] Am schnellsten verändert sich tatsächlich vor der Geburt“, sagte Bethlehem. „Das war ziemlich beeindruckend zu sehen. Dies ist eines der ersten Male, bei dem wir all diese verschiedenen Epochen in der Lebensspanne zusammenfügen konnten, sodass Sie genauer sagen können, wo diese Perioden des schnellen Wandels auftreten.
Die Forscher fanden auch wichtige Unterschiede und Gemeinsamkeiten in Gehirnen, die von verschiedenen Arten von Störungen betroffen waren – zum Beispiel Demenz im Vergleich zu Schizophrenie im Vergleich zu Autismus, sagte Seidlitz.
„Das hat mich sehr beeindruckt“, sagte Seidlitz. „Das soll keineswegs heißen, dass die Ursachen dieser Störungen ähnlich sind, aber es zeigt wirklich das Potenzial für neue Erkenntnisse, wenn man diese Diagramme verwendet, um Gehirnunterschiede abzubilden.“
Gehirnwissenschaftler lobten die Entwicklung von BrainChart.
“Ein Atlas präziser struktureller Gehirnmessungen während der normalen menschlichen Lebensspanne ist eine bemerkenswerte technische Errungenschaft”, sagte Dr. Robert Bermel, Direktor des Mellen Center for Multiple Sclerosis der Cleveland Clinic. “Dies wird als wertvolle und leicht verfügbare Kontrolldaten dienen, aus denen vergleichende Erkenntnisse darüber gewonnen werden, wie sich das Gehirn bei Krankheiten strukturell verändert, was zur Entdeckung neuer Bereiche und Mechanismen führt, auf die Therapien abzielen können.”
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Gehirnärzte müssen sich oft auf ihre eigene Erfahrung und ihr Urteilsvermögen verlassen, um MRT-Scans eines einzelnen Patienten zu interpretieren, sagte Dr. Zaldy Tan, medizinischer Direktor des Jona Goldrich Center for Alzheimer’s and Memory Disorders am Cedars-Sinai Health System in Los Angeles.
„Nachdem Sie Hunderttausende von Bildern gesehen haben, sehen Sie sich den Gehirnscan an und sagen: ‚Huh, das sieht kleiner aus, als es sein sollte.’ Diese Dinge stütze ich auf meine eigene Erfahrung, richtig?” Sagte Tan. “Ein objektives Maß zu haben, wird ein sehr hilfreiches Werkzeug für die Interpretation von Neurobildern sein, sei es für Forschungs- oder klinische Zwecke.”
Klinisch könnten die BrainChart-Daten Ärzten auch dabei helfen, herauszufinden, wie ein Gehirn von einem Schlaganfall oder der Entwicklung von Alzheimer betroffen ist, da sie eine Referenz dafür liefern, wie ein “normales” Gehirn in einem bestimmten Alter aussehen sollte, sagte Tan.
Aber BrainChart braucht noch Arbeit.
Die meisten Scans, die es jetzt enthält, stammen aus nordamerikanischen und europäischen Studien. Es werden mehr MRTs aus anderen Teilen der Welt benötigt, damit das Diagramm alle Menschen widerspiegelt.
„Damit diese Diagramme mehr Auswirkungen haben, muss sich das ändern“, sagte Bethlehem. “Sie brauchen eine vielfältigere Bevölkerung.”
Ein Artikel on BrainChart erschien am Mittwoch im Journal Natur.
Mehr Informationen
Die BrainChart-Daten sind verfügbar unter brainchart.io.
QUELLEN: Jakob Seidlitz, PhD, Postdoktorand, Lifespan Brain Institute des Children’s Hospital of Philadelphia; Richard Bethlehem, PhD, Postdoktorand, Brain Mapping Unit, Cambridge University, Vereinigtes Königreich; Aaron Alexander-Bloch, MD, PhD, Direktor, Brain-Gene-Development Laboratory, Children’s Hospital of Philadelphia; Robert Bermel, MD, Direktor des Mellen Center for Multiple Sclerosis der Cleveland Clinic; Zaldy Tan, MD, MPH, Ärztlicher Direktor, Jona Goldrich Center for Alzheimer’s and Memory Disorders, Cedars-Sinai Health System, Los Angeles; Natur6. April 2022
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