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Impulsivität bei ADHS - Neurophysiologische Korrelate

Inhaltsverzeichnis

Impulsivität bei ADHS - Neurophysiologische Korrelate

1. Womit Impulsivität korreliert

Impulsivität korreliert mit:

  • eher externalisierenden als internalisierenden psychischen Problemen1
  • geringerem Schlaf an Wochenenden2
  • einer geringeren Affinität zu Essen nach der Mittelmeerdiät2
  • Benutzung von technischen Geräten über mehr als 3 Stunden/Tag2
  • Geburt via Kaiserschnitt2
  • Geburtsgewicht von mehr als 2,5 kg2
  • nicht gestillt2
  • Sport an mehr als 3 Tagen / Woche (geringe Korrelation)2
  • Tendenz zu riskantem Verhalten3
  • Impulsivität und Delay Aversion scheinen mit Zeitabschätzungsproblemen (timing skills) zu korrelieren.4

Bis auf die Geburtsumstände und das Stillen dürften die Korrelationen nach unserem Verständnis eher Folgen als Ursachen der Impulsivität sein.

2. Neurophysiologische Korrelate der Impulsivität

Impulsivität ist mit Aktivität in einem Netzwerk aus orbitofrontalem Cortex (OFC) → Striatum → Thalamus assoziiert.5

2.1. Neurophysiologische Korrelate

Atomoxetin wirkte bei Nagetieren stärker auf die Handlungsimpulsivität als auf die Wahlimpulsivität, was als Hinweis darauf verstanden wurde, das es sich um neurophysiologisch verschiedene Konstrukte handelt.6

2.1.1. Neurophysiologische Korrelate von Impulsivität allgemein

Impulsivität korreliert mit höherer Aktivität in folgenden Gehirnregionen:

  • ventrale Amygdala (beidseitig)78
  • parahippocampaler Gyrus7
  • linkes dorsales anteriores Cingulum (Brodmann Areal 32)7
  • Nucleus caudatus (beidseitig)7

Impulsivität korreliert mit niedrigerer Aktivität in folgenden Gehirnregionen:

  • dorsale Amygdala7
  • ventraler PFC (Brodmann Areal 47)7
  • Cingulum
    • anterior910
    • posterior10
  • rechter medialer frontaler Gyrus9
  • rechter präzentraler Gyrus9
  • rechter frontaler Pol11

Impulshemmung (Inhibition) korreliert neurologisch mit

  • erhöhte Aktivität im orbitomedialen PFC (omPFC)
  • verringerte dopaminerge Anregung des omPFC
    • verringert die Fähigkeit zur Impulsivitätshemmung.12
  • erhöhte Aktivität im rechten (anterioren lateralen) obitofrontalen Cortex (OFC)138 bzw. dorsolateralen PFC.14
  • rechter mittlerer frontaler Gyrus und rechter inferiorer frontaler Gyrus:15
    • verringerte Aktivierung im rechten PFC Kinder mit ADHS-I
    • tendenziell verstärkte Aktivierung bei Kindern mit ADHS-C
  • Gyrus temporalis und des supplementär-motorisches Areal:15
    • Aktivierung beeinträchtigt bei Kindern mit ADHS-I und ADHS-C

Eine Untersuchung fand keinen Hinweis auf Abweichungen bei neurokognitiven Prozessen, wie sie durch das Diffusionsentscheidungsmodell (DDM) abgebildet werden oder bei Go/No-Go-Leistungen bei ADHS. Die Reaktionen auf fehlgeschlagene Inhibition in mit der Fehlerüberwachung assoziierten Hirnregionen korrelierte jedoch eng mit einer effizienteren Aufgabenausführung, Externalisierungsverhalten und ADHS-Symptomen. Diese Studie sät damit Zweifel, ob die Go-/No-go-Aufgabenaktivierung wirklich die neuronale Basis der Inhibition widerspiegelt und fand Hinweise darauf, dass fehlerbezogene Kontraste bessere Informationen liefern.16

Eine FMRI-BOLD-Studie anhand eines Continuous Performance Tasks mit visueller und auditiver Ablenkung fand bei Kindern mit ADHS:17

  • eine verringerte hemmende Aktivität in den audiovisuellen Assoziationszonen
  • eine Überaktivierung der motorischen Bereiche
  • eine Kleinhirnaktivierung, die versuchte, die Reaktionen der verschiedenen Bereiche zu modulieren

was in der Summe zu einem exekutiven Versagen führte.

2.1.2. Neurophysiologische Korrelate von Handlungsimpulsivität

Neurophysiologisch werden Inhibitionsprobleme wird durch einen Schaltkreis moduliert, bestehend aus:18

  • prä-supplementäres motorisches Areal (preSMA)
  • rechter inferiorer frontaler Gyrus (rIFG)
  • Striatum
  • subthalamischer Nukleus (STN) umfasst.

Handlungsimpulsivität und Wahlimpulsivität werden moderiert von den Genen für:18

  • D4R
  • DAT
  • COMT
  • α2AR

2.1.3. Neurophysiologische Korrelate von Wahlimpulsivität

Wahlimpulsivität (Cchoice Impulsivity, Delay Disounting) wird durch einen Gehirnschaltkreis moduliert, bestehend aus:18

  • ventromedialer präfrontaler Kortex (vmPFC)
    • glutamaterge Neuronen
  • posteriorer cingulärer Kortex (pCC)
    • glutamaterge Neuronen
  • Nucleus accumbens (NAc)

Handlungsimpulsivität und Wahlimpulsivität werden moderiert von den Genen für:18

  • D4R
  • DAT
  • COMT
    • Ein COMT-Inhibitor erhöhte (bei Gesunden) die Wahl entfernterer Belohnungen. Dies führt zu Beeinträchtigungen des Striatums. Da COMT Dopamin im PFC abbaut, lässt dies auf eine Korrelation von verringertem Dopaminspiegel im PFC und Abwertung entfernter Belohnungen schließen.12
  • α2AR

Bei SHR fand sich anhand von elektrophysiologischen in-vivo-Aufzeichnungen eine neuronale Kodierung des Diskontierungsverhaltens im präfrontalen und orbitofrontalen Kortex bei vorhandenen Belohnungen:19

  • OFC-Neuronen
    • wurden unabhängig vom Wert der Belohnung aktiviert
    • wiesen signifikant höhere neuronale Entladungsraten auf
    • die belohnungsvorhersagenden OFC-Neuronen
      • kodierten bei Kontrolltieren den Wert der Belohnungen
      • wurden bei SHR nach Erhalt eines kleinen unmittelbaren Verstärkers stark aktiviert
  • mPFC-Neuronen
    • bei großen Belohnungen: ähnlich aktiv wie bei Kontrollen
    • bei kleineren Belohnungen: höhere Entladungsraten als bei Kontrollen
    • keine Reaktion auf den Wert der Belohnungen

Delay Discounting bei ADHS korrelierte mit:11

  • signifikanter Anstieg der Konzentration von sauerstoffhaltigem Hämoglobin (Oxy-Hb) bilateral im frontalen Pol und im dlPFC
  • Aktivität des linken PFC

2.2. Überexprimierung des ATXN7-Gens

Hyperaktivität und Impulsivität wird auch durch eine Überexprimierung des Atxn7-Gens im PFC und Striatum verursacht.20 Atomoxetin konnte in diesem Fall die Hyperaktivität und Impulsivität beheben.

2.3. Amygdala

Die Konnektivität der Gehirnnetzwerke ist lokal um die Amygdala erhöht und zum anterioren Cingulum und posterioren Cingulum im Cortex verringert. Das Übergewicht der Verbindungen um die Amygdala gegenüber den corticalen Verbindungen bewirkt eine erhöhte impulsive Reaktion auf Reize bei verringerter corticaler Hemmung.10

Delay Aversion (Verzögerungsaversion, Ungeduld) korreliert mit einer verkleinerten Amygdala.21

2.4. Ventrales Striatum

Eine Studie an Affen kam zu dem Ergebnis, dass geringe Dosen von MPH Impulsivität reduzieren, während höhere Dosen sedierend wirken. Die impulsivitätshemmende Wirkung erfolgte dabei insbesondere im ventralen Striatum.22
Dies schließt an die empirischen Erfahrungen an, dass ADHS-Betroffene, insbesondere Kinder, unter MPH zuweilen apathisch wirken können. Dies deutet unserer Auffassung nach im Anschluss an diese Studie auf eine Überdosierung hin.

2.5. Erhöhte Konnektivität zwischen ventralem Tegmentum und mittlerem Cingulum

Eine Studie fand eine Korrelation zwischen subjektiv wahrgenommener Impulsivität und signifikant erhöhter funktionale Konnektivität zwischen ventralem Tegmentum und dem mittleren Cingulum bei L-Dopa-Gabe.23

2.6. Verringerte Myo-Inosit-Spiegel im vlPFC, nicht aber im Striatum

Bei Ratten mit hoher Impulsivität wurde eine signifikante Reduktion der Myo-Inosit-Konzentration im infralimbischen PFC, aber nicht im Striatum berichtet, im Vergleich zu Ratten mit niedriger Impulsivität. Im infralimbischen PFC waren zugleich signifikante Reduzierungen der Transkript-Spiegel der Schlüsselproteine, die an der Synthese und dem Recycling von Inosit (IMPase1) beteiligt sind, auffällig. Eine Ausschaltung von IMPase1 im infralimbischen PFC erhöhte die Impulsivität.24
Myo-Inosit (Cyclohexan-cis-1,2,3,5-trans-4,6-hexol) ist das häufigste Isomer von Inosit (Inositol = Cyclohexanhexol, ein sechswertiger cyclischen Alkohol). Es ist ein intrazellulärer „Second Messenger“. Orale Gabe verbessert die Insulinresistenz sowie den Fett- und Glucosemetabolismus und senkt den Androgenspiegel.25

2.7. Erhöhte Lateralisierung der “posterior thalamic radiation”

Bei Kindern mit ADHS wurde eine signifikant höhere Lateralisierung der “posterior thalamic radiation” (PTR) gefunden. Die Lateralisierung der PTR korrelierte bei gesunden Kontrollen mit Inhibition, bei Kindern mit ADHS dagegen nicht.26

2.8. Nucleus accumbens

Bei Nagetieren führen Läsionen des Nucleus accumbens oder der basolateralen Amygdala zu impulsiven Entscheidungen, nicht aber Läsionen des ACC oder des mPFC. Läsionen des OFC verringern Impulsivität. Impulsive Entscheidungen könnten damit das Ergebnis einer abnormalen Verarbeitung der Größe von Belohnungen oder einer verringerten Wirkung verzögerter Verstärkung darstellen.
Nagetiere mit einer Läsion des Nucleus accumbens nehmen die Größe von Belohnungen normal wahr, weisen aber ein selektives Defizit beim Erlernen von instrumentellen Reaktionen mit verzögerter Verstärkung auf. Dies könnte darauf hindeuten, dass der Nucleus accumbens ein Verstärkungslernsystem ist, das die Auswirkungen verzögerter Belohnungen vermittelt.27

2.9. Eisengehalt im Putamen

Erhöhte Eisenspiegel im Putamen korrelierten - nicht nur bei ADHS - mit einer verschlechterten Inhibition.28

2.10. Kein Hinweis auf parietale Beteiligung

Eine Studie fand keine Hinweise auf eine erwartete parietale Modulation bei erhöhtem Inhibitionsbedarf. Dieser Mangel an Modulation wurde jedoch durch den individuellen Schweregrad der ADHS-Symptome vermittelt. Eine Korrelation zwischen der Aktivität des intraparietalen Sulkus (IPS) und zu inhibierenden Ereignissen war bei weniger schweren ADHS-Symptomen deutlich. Bei schwereren ADHS-Symptomen verschwand diese Korrelation jedoch. Ähnlich korrelierte die funktionelle Konnektivität zwischen dem IPS und dem rechten inferioren Gyrus frontalis mit Bedingungen mit hohem Inhibitionsbedarf, während diese Korrelation mit zunehmender Symptomschwere abnahm.29

2.11. Keine eindeutigen Gene in GWAS

Eine Genomweite Assoziationsstudie (GWAS) fand keine eindeutigen Gene, die anhand von Stoppsignal-Aufgabe, d. h. Go-Reaktionszeit (GoRT), Go-Reaktionszeit-Variabilität (GoRT SD) und Stoppsignal-Reaktionszeit (SSRT) für Impulsivität codierten.30
Dennoch wiesen GoRT SD und SSRT eine signifikante und ähnliche SNP-Heritabilität von 8,2 % auf, was auf einen genetischen Einfluss hinweist. Die Heritabilität scheint jedochj von einer hohen Anzahl von Genen herzurühren. Bei Europäern war das polygene Risiko für ADHS signifikant mit GoRT SD und das polygene Risiko für Schizophrenie mit GoRT assoziiert, während bei Ostasiaten das polygene Risiko für Schizophrenie mit SSRT assoziiert war.

3. Impulsivität und Neurotransmitter / Hormone

3.1. Dopamin

Impulsivität ist (ebenso wie Ablenkbarkeit und Depression) gekennzeichnet durch:1

  • ein verringertes tonisches (langanhaltendes) Dopaminniveau
    und
  • eine verringerte phasische (kurzfristige) Dopaminantwort auf Anreize im mesolimbischen System.

Das ADHS-Symptom der mangelnden Inhibition der exekutiven Funktionen wird dopaminerg durch die Basalganglien (Striatum, Putamen) verursacht, während die mangelnde Inhibition der Emotionsregulierung noradenerg durch den Hippocampus verursacht wird.31 Daher ist ersteres einer dopaminergen Behandlung besser zugänglich. Emotionsregulierung und Affektkontrolle sind dagegen besser noradrenerg zu behandeln.

3.2. Serotonin

Andere Quellen beschreiben, dass Impulsivität durch einen Mangel an Serotonin induziert wird.3233 Eine geringe Affinität des Serotonintransporters in Thrombozyten korrelierte mit einer hohen Impulsivität, während eine erhöhte SERT-Affinität moderat mit erhöhter Aggressivität und externalisierendem Verhalten korrelierte. Die SERT-Ausprägung hatte keinen Einfluss. Die Serotoninverfügbarkeit im synaptischen Spalt scheint mehr von der Affinität als der Anzahl der SERT abzuhängen. 34

Serotonin hemmt Aggressivität, sodass ein Mangel an Serotonin (in Verbindung mit einem hohen Testosteron- und niedrigen Cortisolspiegel) Aggression fördert. Mehr hierzu unter ⇒ Aggression als Folge von hohem Testosteron mit zugleich abgeschwächter Cortisolantwort.

Ein hoher Serotoninspiegel im PFC verringert Aggression und Impulsivität.3536373839
Die These von Zuckermann, wonach Impulsivität zugleich mit einem erhöhten Dopaminspiegel einhergehe, scheint sich nicht zu bestätigen. Eher scheint sich Cloningers Theorie zu bestätigen, wonach Impulsivität durch niedrige Serotonin- und niedrige Dopaminspiegel gefördert wird.40 Vor dem Hintergrund der inverted-U-Theorie4142, wonach zu geringe wie zu hohe Neurotransmitterspiegel in einem Gehirnbereich recht ähnliche Probleme verursachen können, müssten sich diese beiden Möglichkeiten nicht ausschließen,

Eine Untersuchung fand identische Serotoninkonzentrationen in Thrombozyten bei ADHS-betroffenen und nichtbetroffenen Kindern, sowie keinen Bezug zu Aufmerksamkeitsproblemen oder Hyperaktivität, jedoch eine positive Korrelation zu impulsivem Verhalten.43

Wir haben beobachtet, dass bei ADHS-HI geringe Mengen (2 bis 5 mg / Tag) von SSRI (z.B. Escitalopram) sehr schnell eine Verbesserung bei Impulsivität bewirken. Es scheint dabei eine unmittelbare Wirkung des Serotonins zu bestehen, da die Wirkung nicht erst nach mehreren Wochen eintritt, wie sie als Folge einer Downregulation der 5-HT-Rezeptoren bei einer höher dosierten SSRI-Gabe als Antidepressivum (Escitalopram: 10 bis 20 mg / Tag) eintritt. Eine Downregulation der Rezeptoren sollte in diesem Fall möglichst vermieden werden, weshalb die geringste noch hilfreiche Dosierung verwendet werden sollte.

3.3. Adenosin, Cannabinoide

SHR-Ratten, die ein Modell für ADHS-HI darstellen, reagierten auf einen Cannabinoid-CB1-Rezeptor-Agonisten mit erhöhter Impulsivität (verstärkte Bevorzugung kurzfristiger Belohnung). Diese Reaktion wurde durch eine einmalige Gabe von Coffein (einem unspezifischen Adenosin-Rezeptor-Antagonisten) unterbunden, jedoch durch chronische Coffeingabe verstärkt.44
Ein Cannabinoid-Antagonist verringerte dagegen die Impulsivität und erhöhte die Bevorzugung späterer, dafür grösserer Belohnung.44

3.4. Corticoide

Die durch leichten Stress verbesserte Antworthemmung (Inhibition) bei gesunden Probanden in einer stop-signal task Aufgabe wird durch einen Mineralocorticoidantagonisten verschlechtert.45
Dies deutet auf eine Beteiligung von Mineralocorticoidrezeptoren oder des Gleichgewichts zwischen Mineralocorticoidrezeptoren und Glucocorticoidrezeptoren bei Inhibition hin.

4. Schlafmangel beeinträchtigt Inhibition

ADHS korreliert mit Schlafmangel. Eine Verlängerung der Schlafdauer verbesserte die Inhibition bei Kindern mit ADHS deutlich.46


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