Neue Studie zeigt, wie sich die Volumina von Hirnregionen bei der Parkinson-Krankheit verändern
Ein Team von Forschern des Instituts für Neurowissenschaften und Medizin (INM-1) des Forschungszentrums Jülich, des C. & O. Vogt Instituts für Hirnforschung der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf und des Ernst-von-Bergmann-Klinikums Potsdam hat herausgefunden, dass bei der Parkinson-Krankheit die Volumina bestimmter Hirnregionen im Laufe der Zeit nach einem bestimmten Muster abnehmen, das mit den klinischen Symptomen zusammenhängt und weitgehend mit dem Muster übereinstimmt, das in Braaks berühmter Stadientheorie beschrieben wird. Die neue Studie, die in der Zeitschrift Cortex veröffentlicht wurde, liefert eine detaillierte Beschreibung der strukturellen Veränderungen über einen langen Zeitraum und mit einer noch nie dagewesenen räumlichen Genauigkeit.
Veröffentlicht: 15.06.2022
Die Forscher hatten die Veränderungen des Gehirnvolumens bei 37 Parkinson-Patienten und 27 Kontrollpersonen zu bis zu 15 Zeitpunkten über einen Zeitraum von bis zu 8,8 Jahren mit Hilfe der Magnetresonanztomographie (MRT) analysiert. In früheren In-vivo-Studien wurden die Hirnvolumina bei Parkinson-Patienten entweder nur zu weniger Zeitpunkten oder über kürzere Zeiträume gemessen.
Zu Beginn der Studie stellte das Team fest, dass die Volumina mehrerer Hirnregionen bei den Parkinson-Patienten kleiner waren als bei der Kontrollgruppe, während einige Regionen im Gehirn der Patienten vergrößert waren, vermutlich aufgrund von Kompensationseffekten. Mit der Zeit wurde der Unterschied zwischen den Gruppen immer größer und ausgeprägter: Die Hirnvolumina der Parkinson-Patienten nahmen fast doppelt so schnell ab wie die der Kontrollgruppe, insbesondere in der grauen Substanz. Betroffen von dieser Volumenabnahme waren vor allem der Schläfen- und der Hinterhauptslappen, benachbarte Teile des unteren Scheitellappens und ventrale Teile des Frontallappens.
Das Team analysierte im Detail, welche Teile des Gehirns sich im Laufe der Zeit veränderten, indem es neuroanatomische Atlanten verwendete, vor allem den Julich Brain Atlas, der über die EBRAINS-Plattform des Human Brain Project für jeden frei zugänglich ist. Diese detaillierte anatomische Analyse ergab ein sehr spezifisches regionales Muster von Volumenveränderungen bei den Parkinson-Patienten, das sich von dem des gesunden Alterns unterscheidet. Die Forscher fanden heraus, dass die Volumenverringerungen der kortikalen Bereiche, der Amygdala und des basalen Vorderhirns bei Parkinson-Patienten mit der Verschlechterung der klinischen Symptome korreliert waren.
Das spezifische Muster der regionalen Volumenverringerungen, das sie aufdeckten, stimmte mit dem 2003 von Heiko Braak vorgeschlagenen Stufenschema der Parkinson-Krankheit überein. Braak und Kollegen hatten 168 postmortale Gehirne auf das Vorhandensein von Aggregaten untersucht, die durch fehlgefaltete Alpha-Synuclein-Proteine gebildet werden, und postulierten eine fortschreitende Ausbreitung der Krankheit in sechs Stadien, die in den unteren Hirnstammkernen und dem Riechkolben beginnt und sich über das Mittelhirn zu den präfrontalen und prämotorischen Rinden fortpflanzt.
"Unsere Studie liefert detaillierte In-vivo-Daten darüber, wie das Gehirn von Parkinson-Patienten räumlich und zeitlich degeneriert, und das von uns gefundene Muster stimmt mit den Braak'schen Stadien überein", sagt Peter Pieperhoff, Erstautor der aktuellen Studie.
Originalveröffentlichung
Pieperhoff, Südmeyer, Dinkelbach, Hartmann, Ferrea, Moldovan, Minnerop, Diaz-Pier, Schnitzler, Amunts. Regional changes of brain structure during progression of idiopathic Parkinson's disease – A longitudinal study using deformation based morphometry. Cortex (2022): 151, 188-210, ISSN 0010-9452, https://doi.org/10.1016/j.cortex.2022.03.009.
