Betroffene Gehirnregionen bei ADHS

• 1. Betroffene Gehirnregionen bei ADHS
• 2. Volumenveränderungen in Gehirnregionen bei ADHS
• 3. Weiße Substanz
• 4. Graue Substanz
• 5. Myelinisierung
• 6. Cerebraler Blutfluss (CBF)

1. Betroffene Gehirnregionen bei ADHS¶

ADHS geht mit Veränderungen in verschiedenen Gehirnregionen einher:

• PFC
  • dlPFC
  • mPFC
  • olPFC
• Basalganglien¹
  • Striatum
    • Nucleus caudates
    • Thalamus
• Cerebellum¹
• Corpus Callosum¹
• Signifikante Hypoaktivierung in:²
  • mehrere frontal-temporale Hirnregionen
  • rechtem postzentralen Gyrus
  • linke Insula
  • Corpus callosum

fMRT-Studien während der Durchführung von Aufgaben fanden ein verringerte Aktivierung von fronto-striatalen und fronto-parietalen Gehirnnetzwerken, die an der kognitiven Kontrolle, dem Timing und der Belohnungsverarbeitung beteiligt sind.³

Eine Analyse von Autounfällen bei Nichtbetroffenen fand eine Korrelation zwischen Percuneusvolumen und Autounfällen, die sich mit Veränderungen bei ADHS decken.⁴

Eine Studie fand bei Erwachsenen mit ADHS keine strukturelle Veränderung in der Substantia nigra.⁵

2. Volumenveränderungen in Gehirnregionen bei ADHS¶

Bei ADHS ist das Volumen verschiedener Gehirnregionen verändert, und zwar meist verkleinert.
Möglicherweise könnten Signalwege, die Apoptose, Autophagie und oxidativen Stress vermitteln, eine Rolle bei der Variabilität der volumetrischen Unterschiede zwischen Menschen mit und ohne ADHS spielen.⁶

Bei Kindern mit ADHS fanden Studien im Vergleich zu Nichtbetroffenen

• Gesamthirngesamtvolumen verkleinert
  • (um 4 %)⁷
• Caudates verkleinert (Metaanalyse von k = 23 Studien mit n = 3,200 Kindern und Erwachsenen von 4 - 63 Jahren)⁸⁷⁹
• Cortex (im Vergleich zu Nichtbetroffenen)¹⁰
  • ASS:
    • größere kortikale Dicke
    • größeres Kortexvolumen im oberen temporalen Kortex
    • geschlechtsspezifisch
    • keine Wechselwirkung Alter / Diagnose
  • ADHS:
    • globalere Zunahme der kortikalen Dicke
    • geringeres kortikales Volumen und eine geringere Oberfläche in einem Großteil des Kortex aufwiesen
    • geschlechtsunabhängig
    • Wechselwirkung Alter / Diagnose
    • Ein höherer ADHS-PRS korrelierte bei Erwachsenen mit einer verringerten kortikalen Dicke in den bilateralen transversalen temporalen Regionen¹¹
  • AuDHS:
    einzigartiges Muster aus
    * weit verbreitete Zunahme der kortikalen Dicke
    * gewisse Abnahme der Oberfläche
• PFC¹²
  • Anteriorer PFC verkleinert⁷
  • Orbitaler PFC verkleinert, überwiegend rechts¹³
• Inferiore dorsolaterale frontale Region¹³
• Basalganglien
  • rechts¹²
  • Striatum
    • verkleinert¹³
    • vergrößert¹⁴
  • Pallidum (Globus pallidus)
    • verkleinert^{7 13}
    • unverändert (Metaanalyse von k = 23 Studien mit n = 3,200 Kindern und Erwachsenen von 4 - 63 Jahren)⁶
  • Nucleus accumbens
    • verkleinert (Metaanalyse von k = 23 Studien mit n = 3,200 Kindern und Erwachsenen von 4 - 63 Jahren)⁸
  • Putamen
    • verkleinert (Metaanalyse von k = 23 Studien mit n = 3,200 Kindern und Erwachsenen von 4 - 63 Jahren)⁸
    • verändert⁹
• Cerebellum
  • verkleinert ⁹¹²
  • vergrößert¹⁴
• Vermis (Central vermis area)
  • überwiegend rechts verkleinert⁷¹³
• ACC
  • verkleinert, meist unteraktiviert¹³
• Corpus callosum¹²
  • Splenium (Balkenwulst) verkleinert¹³¹⁵
• Thalamus
  • verändert⁹
  • hypoaktiv¹⁶
  • unverändert (Metaanalyse von k = 23 Studien mit n = 3,200 Kindern und Erwachsenen von 4 - 63 Jahren)⁸
• Amygdala
  • verkleinert (Metaanalyse von k = 23 Studien mit n = 3,200 Kindern und Erwachsenen von 4 - 63 Jahren)⁸, bilateral¹⁷
  • kleineres bilaterales Amygdala-Volumen korrelierte mit Unaufmerksamkeit und Hyperaktivität/Impulsivität¹⁷
• Hippocampus
  • verkleinert (Metaanalyse von k = 23 Studien mit n = 3,200 Kindern und Erwachsenen von 4 - 63 Jahren)⁸

Die Effekte seien bei Jungen stärker als bei Mädchen, was mit dem Polygenic Risk Score korreliere.⁹

Eine Studie untersuchte strukturelle und funktionelle Veränderungen im glymphatischen System bei behandlungsfreien Kindern mit ADHS. Das zerebrale Volumen der Virchow-Robin-Räume war um 32 % erhöht (15,514 mL vs. 11,702 mL).¹⁸

Interessanterweise scheinen bei ADHS die ab einem Alter von 60 Jahren üblicherweise zu beobachtenden Verkleinerungen von bestimmten Gehirnregionen geringer ausgeprägt zu sein. Dies wird als neuroprotektiver Faktor von ADHS diskutiert. Es ist offen, ob dies eine Folge von ADHS selbst oder der Stimulanzienbehandlung sei.
Signifikant sei dies insbesondere in Gehirnregionen, in denen ein starker Volumenverlust mit kognitiver Beeinträchtigung und Alzheimer korreliert, wie Hippocampus und Amygdala.¹⁹

3. Weiße Substanz¶

Die weiße Substanz besteht überwiegend aus Neuronen und ihren Fortsätzen (Axonen). Myelinisierte Axone sehen weiß aus.

Eine Metaanalyse an 129 Studien mit n = 6739 ADHS-Betroffenen und n = 6476 Kontrollen fand zur weißen Substanz bei ADHS auffällige Veränderungen in den posterioren interhemisphärischen Verbindungen, die für die bei ADHS betroffenen kognitiven und motorischen Funktionen zuständig sind:²⁰

• verringerte fraktionelle Anisotropie (FA) in den Projektions-, Kommissur- und Assoziationsbahnen, die mit dem Schweregrad der Symptome und kognitiven Defiziten korrelierte
• konsistent verringerte FA im Splenium und im Corpus callosum, die sich bis zum Cingulum erstreckt
• geringere FA fand sich nur im Alter, nicht bei Kindern
  • möglicherweise aufgrund der späten Entwicklung der kallosalen Fasern

Bei ADHS fand sich eine signifikant erhöhte axiale Diffusität im rechten Cingulum-Bündel.²¹

Kinder mit ADHS zeigten mikrostrukturelle Veränderungen und Veränderungen in den weitreichenden Verbindungen der Weissen Masse (Weiße Substanz). Lernprobleme und Hyperaktivität/Impulsivität korrelierten negativ mit dem mittleren FA-Wert in der rechten Forceps major (dem okzipitalen Teil der Fasern des Corpus callosum), dem linken IFOF und dem linken Genu capsulae internae.²²

Der Graue-Substanz-Weiße-Substanz-Gewebekontrast (GWC) war bei 8 bis 15 Jahre alten Jungen mit ADHS erhöht, innerhalb der²³

• lingualen Regionen bilateral
• insulären Regionen bilateral
• transversalen temporalen Regionen links
  • diese Erhöhung korrelierte mit verringerter Unaufmerksamkeit
• parahippocampalen Regionen rechts
• pericalcarinen Regionen rechts

Die kortikale Dicke war unverändert.²³

DTI-Befunde zeigten Anomalien in der Integrität der weißen Substanz, insbesondere in:²⁴

• fronto-striatalen Schaltkreisen
• zerebellären Schaltkreisen
• in den Verbindungen zwischen Corpus callosum und Cingulum

4. Graue Substanz¶

MRT-Studien fanden bei ADHS ein verringertes Volumens der grauen Substanz in für Exekutivfunktionen wichtigen Regionen:³

• PFC
• Basalganglien
• Cerebellum

sowie Hinweise auf eine verzögerte kortikale Reifung.

• Größte Verringerungen der grauen Substanz in:²⁵
  • frontal-parietale Hirnregionen
  • Corpus callosum
  • Limbisches System
    Dieses umfasst:²⁶
    • Corpus mamillare
      • Gedächtnisbildung, im Rahmen des Papez-Neuronenkreises
      • Sexualfunktionen
    • Gyrus cinguli
      • Vegetative Funktionen
      • psycho- und lokomotorischer Antrieb
    • Gyrus parahippocampalis
      • leitet vor allem Informationen aus dem limbischen System an den Hippocampus
      • Gedächtnisbildung
    • Hippocampus
      • Gedächtnisbildung
      • vegetative und emotionale Funktionen
    • Amygdala
      • Speicherung von emotional bewegenden Gedächtnisinhalten
      • vegetative und sexuelle Funktionen

5. Myelinisierung¶

Eine Studie fand keine Unterschiede bei ADHS hinsichtlich des Myelin-Gehalts im gesamten Gehirn.²⁷
ADHD korrelierte mit

• einem höheren mittleren Myelin-Volumenanteil in
  • bilaterale innere Capsula
  • äußere Capsula
  • Corona radiata
  • Corpus callosum
  • linkes Tapetum
  • linke superiore fronto-okzipitale Faszie
  • rechtes Cingulum

6. Cerebraler Blutfluss (CBF)¶

Eine Metaanalyse von k = 20 Studien mit n = 2232 Probanden fand bei ADHS-Betroffenen²⁸

• im Ruhezustand
  • verringerter CBF (Hypoperfusion)
    • im rechten orbitofrontalen Gyrus
    • im temporalen Kortex
    • in den Basalganglien
    • im Putamen
  • erhöhter CBF (Hyperperfusion)
    • in den Frontallappen
    • im linken Gyrus postcentralis
    • in den Okzipitallappen
• bei kognitiven Aufgaben
  • erhöhter CBF (Hyperperfusion)
    • in frontalen Bereichen
    • in temporalen Regionen
    • im cingulären Kortex
    • im Precuneus
• nach Methylphenidatgabe
  • Anstieg des CBF
    • in striatalen und posterioren periventrikulären Regionen
    • im rechten Thalamus
    • im präzentralen Gyrus

Einzelstudien fanden bei ADHS Veränderungen des cerebralen Blutfluss:

• signifikant verringert (Hypoperfusion)
  • in den großen Ruhezustandsnetzwerken²⁹
    z.B. ventrales Aufmerksamkeitsnetzwerk, somatomotorisches Netzwerk, limbisches Netzwerk
  • in subkortikalen Regionen²⁹
  • im orbitofrontalen Kortex³⁰
  • im mittleren temporalen Gyrus in der rechten Hemisphäre³⁰

Ein erhöhter cerebraler Blutfluss (Hyperperfusion) fand sich dagegen³⁰

• dorsomedialen präfrontalen PFC
• im somatosensorischen Bereich beidseitig

Eine Behandlung mit Methylphenidat³⁰

• verringerte die Hyperperfusion im somatosensorischen Bereich
• bewirkte verringerten Blutfluss im rechten Striatum
• erhöhter CBF im superioren präfrontalen Bereich
• verringerter CBF in den ventralen höheren visuellen Bereichen auf beiden Seiten

Mit Unaufmerksamkeit bzw. vollständigen ADHS-Symptomen korrelierte Hypoperfusion:²⁹

• im linken Putamen/Global Pallidum
• in der linken Amygdala
• im linken Hippocampus

Bei Erwachsenen mit ADHS fand sich eine schwächere negative funktionelle Konnektivität zwischen der linken Amygdala und dem bilateralen ergänzenden motorischen Areal, dem bilateralen superioren frontalen Gyrus und dem linken medialen frontalen Gyrus.²⁹