Neurologische Merkmale von 47,XXY

Im Juli 2015 erschien ein Artikel der Universität Leiden über „Neural systems for social cognition: gray matter volume abnormalities in boys at high genetic risk for autism symptoms, and a comparison with idiopathic autism spectrum disorder“ (Goddard et al.) – hier als PDF vollständig herunterladbar.

Die Studie beschäftigt sich mit den „grauen Zellen“ bei Buben mit 47,XXY. Diese haben genetisch bedingt eine hohe Wahrscheinlichkeit für Autismus. Die Ergebnisse wurden mit 46,XY und mit Buben verglichen, deren Autismus-Ursache unbekannt ist (auch idiopathischer Autismus genannt).

Einschub

Aufbau des Gehirns und die Bedeutung der grauen Substanz verständlich erklärt:

Zitat:

Alleine die Großhirnrinde nimmt in etwa die Hälfte des Hirnvolumens ein. Diese lässt sich in vier Lappen unterteilen. Hierbei übernimmt der Frontallappen die Aufgaben der Steuerung motorischer Vorgänge. Zudem ist er aber auch an der Steuerung von Antrieb, Motivation und weiterer psychischer Leistungen beteiligt. Parietal-, Temporal- und Occipitallappen dienen hauptsächlich der Verarbeitung von Signalen der Sinnesorgane. Die Sensibilität sowie alle Berührungsreize werden jedoch vom Parietallappen gesteuert. Die optischen Reize werden im Occipitallappen interpretiert. Der Temporallappen verarbeitet alle eingehenden akustischen Informationen. Die Großhirnrinde lässt sich in sechs Schichten definieren, welche über die Art und Verteilung der enthaltenden Nervenzellen definiert werden. Diese sechs Schichten tragen den Namen graue Substanz (graue Zellen).

Einschub Ende

Für die Studie hat man 16 Buben mit 47,XXY herangezogen, wovon 4 in Testosteronersatztherapie waren, sowie 16 Buben mit Autismus und 16 Buben mit normalen Chromosomensatz (46,XY) ohne gesundheitliche Auffälligkeiten („klinisch unauffällig“). Alle waren zwischen 9 und 18 Jahre alt. Keiner der Autisten wurde medikamentös behandelt. In der 47,XXY-Gruppe war der IQ niedriger, zudem traten häufiger Depressionen und Angsterkrankungen auf. 9 47,XXY-Buben wurden schon vor der Geburt genetisch identifiziert, die anderen 7 wurden über Selbsthilfegruppen und Aufrufe zur Teilnahme an der Studie gefunden. Ausgeschlossen wurden Personen mit einem IQ kleiner 60 und mit vorliegendem Substanzmissbrauch bzw. Schädigungen des Gehirns durch Tumore oder Schlaganfälle.

Um festzustellen, ob autistisches Verhalten bei den Teilnehmern vorliegt, verwendete man den SRS (Social Responsiveness Scale). Dabei wurde ersichtlich, dass selbst beim Fehlen einer formalen Autismus-Diagnose erhebliche Beeinträchtigungen bei sozialer Kommunikation und Interaktion vorliegen können. Dies trifft auf 47,XXY zu. Ebenso hat man vermehrt von Schüchternheit, sozialem Rückzug und mangelndem Durchsetzungsvermögen berichtet.

Durch Studien bereits bekannt:

Im Gegensatz zu idiopathischen Autisten sind Menschen mit 47,XXY …

  • tendenziell ängstlicher in Gesellschaft und neigen vermehrt zu sozialen Phobien
  • anders bei der Verwendung von Smalltalk, beim Teilen von Dingen mit anderen und beim Interesse an anderen Kindern
  • aufgrund gestörter Exekutivfunktionen darin beeinträchtigt, sich in die Perspektive der anderen zu versetzen („Theory of Mind“), während bei Autisten eher Sprache und Gesichtererkennung eine Rolle spielen
  • bei der Benennung von Gesichtsausdrücken verstärkt aktiv im Frontalhirn, während Autisten ihre Amygdala verstärkt aktivieren.

Folgende Gehirnstrukturen sind an der Entschlüsselung sozialer Reize beteiligt:

  • Der superior temporal cortex (super temporal gyrus, STG, und sulcus) ist für die grundsätzliche Verarbeitung von Gesichtsinformationen zuständig (z.B. Blickverlagerung und Mundbewegungen) sowie für visuelle Wahrnehmungen generell („biologische Bewegung“).
  • Die Amygala ist für komplexere soziale Bewertungen zuständig, die einschätzt, ob eine Information relevant ist und Bedrohung oder Gefahr erkennt.
  • Der Orbifrontale Cortex (OFC) beinhaltet viele Aspekte der sozialen Kompetenz und kognitiven Verarbeitung, inkl. der Bewertung von Sinnensreizen, Belohnungs- und Bestrafungsverhalten, Entscheidungsfreudigkeit, Theory of Mind, Selbstreflexion und die Wiedergabe von Gesichtsausdrücken und Identität
  • Der insular cortex vermittelt die Erkennung und Reaktion auf emotionale Reize und die Wiedergabe der eigenen Gefühle und Emotionen.
  • Der medial frontal cortex ist daran beteiligt, Gesichteridentität, Theory of Mind zu interpretieren und sein Ich von anderen zu distanzieren.

Ergebnis der vorliegenden Studie:

Nach dem SRS gibt es im Verhalten zwischen der 47,XXY-Gruppe und den idiopathischen Autisten keine markanten Unterschiede.

Die 47,XXY zeigen verglichen mit den 46,XY deutlich weniger graue Substanz …

  • im linken und rechten insular cortex
  • im linken OFC
  • im rechten STG

Die 47,XXY zeigen verglichen mit den Autisten außerdem deutlich weniger graue Substanz …

  • im linken und rechten insular cortex
  • sowie im linken OFC

Diskussion:

  1. Die Verringerung des OFC in der Studie könnte eine anatomische Ursache für Schwierigkeiten im Umgang mit äußeren Reizen, Selbstreflexion, Identität und Theory of Mind sein.
  2. Die Verringerungen im insular cortex passt zur leichteren emotionalen Erregbarkeit der 47,XXY verglichen mit der Kontrollgruppe. Sie lassen sich außerdem leichter von Emotionen bei Entscheidungen beeinflussen.
  3. Der STG spielt eine Rolle bei der Verarbeitung von Mimik- und Blickrichtungsänderungen. Die rechtsseitige Verringerung steht im Einklang mit früheren Studien zu Beeinträchtigungen bei 47,XXY.

Die Ergebnisse stehen im Einklang mit der Feststellung, dass sich eine große Zahl an X-Chromosom-Genen im Gehirn auswirkt, und 47,XXY daher anfälliger für Veränderungen im Gehirn sind.

Das zweite Ziel der Studie war der Vergleich der grauen Substanz zwischen 47,XXY und idiopathischen Autisten:

Während sich vom Verhalten her zwischen beiden Gruppe keine nennenswerte Unterschiede zeigten, gibt es bei 47,XXY Abweichungen im linken und rechten insular cortex sowie im linken OFC.

Schlussfolgerungen:

Das Autismus-Spektrum zeigt eine große Vielfalt. Zahlreiche Verknüpfungen zwischen Genen und Gehirnregionen führen zu ähnlichem autistischen Verhalten.

Frühere Studien stellten ebenso Abweichungen bei Erwachsenen fest, was darauf hindeutet, dass sich diese bereits frühzeitig manifestieren und über die Zeit hinweg recht stabil sind.

Kinder und Jugendliche mit 47,XXY und Autismus zeigen signifikante Abweichungen in Gehirnregionen, die das Sozialverhalten steuern. Das deutet darauf hin, dass das zusätzliche X-Chromosom erhebliche Auswirkungen auf die Gehirnentwicklung hat.

Zudem konnte nachgewiesen werden, dass Verhaltensbeobachtung alleine nicht ausreicht, um Unterschiede zwischen Autismus und 47,XXY festzustellen.

Die Zusammenhänge zwischen Genen, Gehirn und Verhalten sind sehr komplex, das betrifft nicht nur 47,XXY, sondern mitunter auch Autisten.

Ergänzung:

Während die vorliegende Studie ausschließlich auf Defizite eingeht, hat der Kinderpsychiater Dr. Jay Giedd am Nationalen Institut für Gesundheit (in den USA) geforscht und eine groß angelegte und mehrjährige Studie bei 47,XXY-Kindern unternommen. Er zeigt auf, dass die graue Substanz auf der rechten Gehirnseite vergrößert ist. Dieser Gehirnbereich steuert räumliche und rechnerische Fähigkeiten („Denken in Bildern und Mustern“). 47,XXY könnten diese Stärke dazu verwenden, die verringerten linken Gehirnbereiche zu kompensieren, die Sprachfunktionen und soziale Fähigkeiten steuert, und Defizite in diesen Bereichen erklären. (Quelle, 2013)

Zweites Kapitel „Gehirnforschung“ (Temple Grandin)

Im zweiten Kapitel widmet sich Grandin den neuen technischen Errungenschaften der Gehirnforschung, von denen sie selbst viel profitiert hat, kommen dadurch die spannenden Scans ihres Gehirns zustande, dessen visueller Bereich 400 % größer ist als der von Kontrollpersonen.

Es gibt zwei Arten von bildgebenden Scanverfahren (MRI, Magnet Resonanz Imaging):

  • Das strukturelle MRI zeigt den anatomischen Aufbau innerhalb des Gehirns.
  • Das funktionale MRI zeigt dessen Funktionsweise als Reaktion auf sensorische Reize, oder wenn eine Person eine Aufgabe ausführt.

Dabei wird der Blutstrom im Gehirn nachverfolgt, der die Nervenaktivität misst. Mehr Aktivität benötigt mehr Blut.

Problem: MRIs können nicht zwischen Ursache und Wirkung unterscheiden.

Kurz wird auch angerissen, welcher Teil des Gehirns für die Exekutivfunktionen zuständig ist: der prefrontal cortex, der sich vor dem Frontallappen (frontal lobes) befindet und Teil des cerebral cortex ist. Dieser ist in vier Bereiche mit folgenden Zuständigkeiten unterteilt:

  • frontal cortex: Begründung, Ziele, Emotionen und Urteil
  • parietal cortex: sensorische Information und Zahlenverarbeitung
  • occipital cortex: Verarbeitung visueller Informationen
  • temporal cortex: akustischer Teil – Verfolgung von Zeit, Rhythmus und Sprache

Ein kleineres Cerebellum verursacht Defizite in der motorischen Koordination.

Temple Grandins Angststörung ist durch eine deutlich vergrößerte Amygdala verursacht, die ihr etwa den Schlaf raubt, wenn sie menschliche Stimmen hört, etwa wenn sich Studenten auf dem Parkplatz unter ihrem Schlafzimmerfenster unterhalten. Allerdings weist nicht jeder Autist eine vergrößerte Amygdala auf.

Weitere Einschränkungen der Deutung der MRI:

Die Normalität im autistischen Gehirn ist die Regel, nicht die Ausnahme (95%), anatomisch sind autistische Gehirne normal.

Das neurotypische Gehirn zeigt etwa erhöhte Aktivität des right temporoparietal junction (RTJ) bei direktem Blickkontakt, während das autistische Gehirn erhöhte Aktivität des RTJ zeigen, wenn Blickkontakt vermieden wird, oder anders ausgedrückt: Nichtautisten fühlen sich wohl, wenn Blickkontakt hergestellt wird, während Autisten sich wohlfühlen, wenn Blickkontakt vermieden wird.

Gleiches Verhalten kann auf unterschiedliche Gehirnstrukturen zurückgehen [vgl. hierzu die Studie über „Theory of Mind“-Defizite von XXY und Autisten, die gleiches (autistisches) Verhalten zeigen, aber demzufolge auf unterschiedliche Prozesse im Gehirn zurückzuführen sein könnten].

Eine vergrößerte Amygdala bedeutet nicht zwangsläufig Autismus.

Frühzeitiges Eingreifen bei autistischen Kindern ist deswegen von Bedeutung, weil das Gehirn im frühkindlichen Alter noch hochempfänglich für eine Neuverkabelung ist.

Grandin hilft das Wissen um ihre strukturellen Veränderungen des Gehirns, dass sie weiß, woher Ängste kommen. Das zaubert Ängste zwar nicht weg, aber zu wissen, wo sie herkommen, nimmt das Unbehagen.

Ein allgemeiner Satz über Wissenschaft:

  1. Informationen sammeln (z.B. Gehirnscans)
  2. eine Hypothese aufstellen
  3. eine Vorhersage machen, die man verifizieren kann

Kleinkinder zeigen im Alter von 0 bis 1 verbales und motorisches Brabbeln:

  • verbal: Geräusche machen, um zu hören, wie sie klingen (bezieht sich auf Hören, Sprechen)
  • motorisch: Handbewegungen, um diese zu sehen

Im Alter von 1 bis 2 sagen Kleinkinder einzelne Wörter, ab jetzt entstehen Verbindungen zwischen verbalen und motorischem Brabbeln. Bei autistischen Kindern fehlt diese Verbindung, sie kompensieren sie, indem andere Gehirnareale mehr Nervenfasern ausbilden, in Grandins Fall der visuelle Bereich („thinking in pictures“).

In so einem Fall kann die Brabbelphase normal ablaufen, aber die Sprachentwicklung verzögert sich in weiterer Folge. Bisher handelt es sich aber noch um eine Hypothese des US-Psychologen Walter Schneider, der mit HDFT arbeitet (High Definition Fiber Tracking).

Wissenschaft schreitet oft voran, wenn neue Technologien erfunden werden. Grandin vergleicht den Fortschritt in der Gehirnforschung mit dem des Teleskops unter Galileo, man könnte es „Mindoscop“ nennen.

fMRI hat die entscheidende Einschränkung, dass sie nicht die vollständige Bandbreite von Aktivitäten erfassen kann, man muss für längere Zeit still liegen bzw. den Kopf stillhalten.

Lange Zeit hat man vermutet, dass Kurzstreckenverbindungen im Gehirn mit dem Alter schwächer werden und sich Langstreckenverbindungen verstärken. Die Ergebnisse verschwanden, als Bewegung berücksichtigt wurde. 5 Jahre bahnbrechende Erkenntnisse waren bloß ein Artefakt. Speziell Autisten und ADHSler haben die größte Schwierigkeit, stillzuhalten, insofern ist das mit den Testpersonen eines fMRI fragwürdig, welche Schlussfolgerungen man daraus ziehen kann.

fMRI hat von der Auflösung weiterhin nur die Möglichkeit, großräumige Aktivität sichtbar zu machen. Für kleinräumigere Aktivitäten ist die Wissenschaft noch nicht ausgereift genug, und könnte es niemals sein.

Klinische Forschung: Extra X beeinträchtigt die Wahrnehmung anderer Gedanken

Dies ist die deutsche Übersetzung des Artikels „Clinical research: Extra X impairs awareness of other’s minds“ (13. Juni 2014) von Kate Yandell. Für die beigefügte Graphik und Querverweise bitte im Originaltext nachschauen, danke.

Mädchen und Buben, die mit einem zusätzlichen X-Chromosom geboren wurden, neigen zu Schwierigkeiten, die Gedanken von anderen zu verstehen, aber aus unterschiedlichen Gründen wie autistische Kinder, so eine Studie, die am 22. März in Genes, Brain and Behavior veröffentlicht wurde.

Bei Menschen mit Autismus werden Defizite in der “Theory of Mind“ – der Fähigkeit, Emotionen, Absichten und Wünsche des anderen zu verstehen – oft von Problemen mit Sprache und Gesichtererkennung begleitet. Im Gegensatz dazu stammen die “Theory of Mind“-Defizite bei Menschen mit einem zusätzlichen X-Chromosom eher vom Unvermögen, Aufmerksamkeit zu schenken, legt die Studie nahe.

Forscher haben erst kürzlich Parallelen zwischen Autismus und Störungen mit zusätzlichem X festgestellt. Männer mit zwei X-Chromosomen und einem Y-Chromosomen haben das Klinefelter-Syndrom und haben sechs Mal häufiger eine Autismus-Diagnose als die Kontrollgruppe. Es gibt weniger Informationen über Autismus-Vorkommen in Trisomie X, der Veranlagung, bei der Mädchen drei X-Chromosmen statt zwei haben. Eine Studie mit 58 Frauen mit Trisomie X fand gar keine Autismusfälle, im Einklang mit der relativen Seltenheit von Autismus bei Frauen.

Die Forscher rekruitierten 29 Kinder mit Klinefelter-Syndrom, 17 mit Trisomie X, 56 mit Autismus und 88 aus der Kontrollgruppe, alle im Alter zwischen 9 und 18 Jahren. Sie schlossen Kinder mit intellektueller Beeinträchtigung aus. Sie prüften die “Theory of Mind“ bei den Kindern, indem sie sie darum baten, die Sichtweise von Figuren in Cartoonbildern mit begleitendem Text zu identifizieren. Die Kinder mit zusätzlicher X-Störung oder Autismus hatten alle verhältnismäßige Schwierigkeiten, das zu tun.

Vielfache kognitive Fähigkeiten sind notwendig, um die Gedanken von anderen zu erfassen, weswegen sich die Forscher fragten, ob die Kinder alle aus den gleichen zugrundeliegenden Ursachen diese Schwierigkeiten haben. Sie fanden heraus, dass bei Kindern mit zusätzlichem X-Chromosom die Performance bei den “Theory-of-Mind“-Aufgaben mit ihrer Fähigkeit, Aufmerksamkeit aufrechtzuerhalten, zusammenhing, was andeutet, dass ihr Mangel an Konzentration ihre Fähigkeit sabotiert, andere Gedanken zu verstehen. Kinder mit Autismus, die mit der “Theory of Mind“ Mühe haben, neigen zu Schwierigkeiten im Verständnis und Gebrauch von Sprache und Gesichtererkennung.

Schließlich schätzten die Forscher ab, ob Schwierigkeiten mit der “Theory of Mind“ häufiger bei Menschen mit zusätzlichem X-Chromosom vorkommen, wenn sie bereits frühzeitig starke Anzeichen von Autismus zeigen. Sie fanden heraus, dass dies nicht der Fall ist. Menschen mit zusätzlichem X-Chromosom zeigen häufig soziale Schwierigkeiten, aber erfüllen nicht immer alle Kriterien für Autismus.