Magnetresonanztomographie (MRT) in der Depressionsforschung

  • Abb. 1.: Reduzierte Aktivität innerhalb von Netzwerken des visuellen und sekundären akustischen Cortex. Dargestellt ist ein Gruppenvergleich eines visuellen (a) und sekundären akustischen (b) Netzwerkes zwischen 43 akut erkrankten depressiven Patienten und 43 gesunden Probanden. Die normale Netzwerkausdehnung ist gelblich-orange angedeutet. Blau markiert sind die Anteile des jeweiligen Netzwerkes, die in der Patientengruppe signifikant geringer mit dem gesamten Netzwerk funktionell verknüpft sind.Abb. 1.: Reduzierte Aktivität innerhalb von Netzwerken des visuellen und sekundären akustischen Cortex. Dargestellt ist ein Gruppenvergleich eines visuellen (a) und sekundären akustischen (b) Netzwerkes zwischen 43 akut erkrankten depressiven Patienten und 43 gesunden Probanden. Die normale Netzwerkausdehnung ist gelblich-orange angedeutet. Blau markiert sind die Anteile des jeweiligen Netzwerkes, die in der Patientengruppe signifikant geringer mit dem gesamten Netzwerk funktionell verknüpft sind.

Depressionen stellen den dritthäufigsten Grund für eine Vorstellung beim Allgemeinarzt und die häufigste psychiatrische Erkrankung überhaupt dar. Pro Jahr erkranken etwa 6 % aller Erwachsenen an einer Depression. Dies bedeutet, dass etwa eine von vier Frauen und einer von zehn Männern im Laufe des Lebens eine depressive Episode erleidet, die eine Behandlung erfordert. Depressive Symptome, die zumindest so ausgeprägt sind, dass sie normale Alltagsaktivitäten behindern, sind sogar wesentlich häufiger im Laufe eines Lebens (> 60 %)

Magnetresonanztomographie
In der klinischen Versorgung von Patienten mit einer Depression, vor allem im stationären Rahmen, wird inzwischen meist einmal im Krankheitsverlauf eine MRT durchgeführt. Diese dient vorrangig dem Zweck, entzündliche, tumoröse, gefäßbedingte oder degenerative Prozesse auszuschließen bzw. entsprechende Spezialbehandlungen früh zu ermöglichen. Hierfür werden i. w. MRT-Routine-Sequenzen durchgeführt, die für die o. g. pathologischen Veränderungen sensitiv sind.
Bei einem erheblichen Anteil der Patienten (je nach Altersklasse > 98 %) können durch diese Unter­suchung jedoch keine pathologischen Veränderungen nachgewiesen werden. Diese Situation stellt den Ausgangspunkt für das sog. Advanced Magnetic Resonance Imaging dar. Unter diesem Begriff werden sensitivere MR-Techniken (v. a. funktionelle MRT, Protonen-MR-Spektroskopie, Diffusionsbildgebung, MR-Morphologie) zusammengefasst, die bei Patientengruppen mit höherer Sensitivität die biochemischen und funktionellen Störungen bei einer schweren depressiven Störung erfassen können. Derartige Biomarker könnten in Zukunft weiterentwickelt werden, um auch bei individuellen Patienten diagnostische Aussagekraft zu ermöglichen.

Depressive Symptome
Auslöser für Depressionen sind häufig chronische Stressbelastungen.

Sie können bei individueller Disposition zu einer Überlastung der Stresshormonregulation und zu Veränderungen in verschiedenen Neuro­transmitter-Systemen, u. a. Serotonin, Noradrenalin, Dopamin und Glutamat, führen, die sich in der Summe als depressive Symptome klinisch manifestieren. Während einer depressiven Episode sind zahlreiche Funktionen des Erlebens und Verhaltens gestört, die lange Zeit technisch orientierten Verfahren für vollständig unzugänglich gehalten wurden. Kernsymptom der Depression ist die traurige und hoffnungs­lose Grundstimmung, häufig begleitet von Schlafstörungen sowie Aufmerk­samkeits-, Konzentrations- und Gedächtnisstörungen. Eine reduzierte allgemeine Belastbarkeit sowie Appetit­mangel und reduzierte Libido tragen noch dazu bei, dass das Vitalgefühl insgesamt eingeschränkt ist.

In Analysen struktureller MRT-Daten bei depressiven Patienten konnten kortikale Umbauvorgänge (v. a. Re­duktionen des hippocampalen Volumens) wiederholt nachgewiesen werden, die überwiegend bei Patienten mit längeranhaltenden (> 2 Jahre) oder zahlreichen Depressionsepisoden zu finden sind. Ein niedriges hippocampales Volumen scheint mit einem ungünstigen Langzeitverlauf der Erkrankung assoziiert. Ebenso sind deutliche Gefäßveränderungen der weißen Substanz, speziell deren unbehandelter Progress, bei Depressionen im Alter mit einer ungünstigen Therapieansprache verbunden. Makroskopisch-strukturelle Normabweichungen zu Beginn der Erkrankung oder vor der Manifestation einer depressiven Störungen sind jedoch nach bisherigem Wissensstand nur sehr gering ausgeprägt, sodass hieraus ein indi­viduelles Erkrankungsrisiko für depressive Störungen nicht reliabel abgeleitet werden kann. Ähnliches gilt trotz der höheren Sensitivität für die Diffusionsbildgebung einschließlich Diffusions-Tensor Bildgebung (DTI): Diese Aufnahmetechnik ist besonders geeignet, um Ab­weichungen der anatomischen Faserverbindungen zwischen Hirnarealen, die bei genetisch besonders beein­flussten Formen der Depression vorhanden sein können, aufzuzeigen.

Funktionelle MRT
Die funktionelle MRT (fMRT), bei der alle 1 bis 3 Sekunden ein durchblutungssensitives Bild des Gehirns auf­ge­nommen wird, konnte in zahlreichen Studien überzeugend darstellen, dass besonders Reaktionen des limbischen und paralimbischen Systems auf emotionale Bilder (z. B. Abbildungen von Gesichtern oder Szenen) bei depressiven Patienten verändert sind. Häufig zeigen sich Verschiebungen der Emotionswahrnehmung, sodass beispielsweise neutrale Reize bereits Reaktionen auslösen, die sonst nur durch bedrohliche Reize ausgelöst werden. Auch wider­sprüchliche Information, zum Beispiel sich widersprechende Bild /  Wort-Kombinationen, werden von depressiven Patienten anders verarbeitet. Häufig bilden sich solche Normabweichungen zurück, sodass die wiederholte Applikation solcher Tests grundsätzlich als Biomarker geeignet scheint. Auch eine Prädiktion der Therapie-Ansprache insgesamt kann aus solchen im MRT-Scanner durchgeführten neuropsychologischen Tests abgeleitet werden. Ein erheblicher Forschungsbedarf besteht jedoch weiterhin in Bezug auf die Frage, ob durch solche Tests auch eine differentialtherapeutische Empfehlung abgeleitet werden kann, z. B. die Auswahl eines bestimmten Antidepressivums. Eine neuere Entwicklung sind Testverfahren, bei der weniger die kognitive oder emotionale Komponente einer Aufgabe im Mittelpunkt steht, sondern die Auslösung subjektiven Erlebens von sozialem Stress. Die Nachuntersuchung funktioneller Veränderungen unter Behandlung muss sich hierbei nicht auf pharma­ko­logische Ansätze beschränken - es wurden bereits (ähnlich elektrophysiologischer Biofeedback-Techniken) Studien vorgestellt, in denen die emotionale Regulationsfähigkeit und der Einfluss einer Psychotherapie durch die fMRT aufgezeigt wurden.

fMRT-Ruhenetzwerkuntersuchungen sind eine neuere Herangehensweise, die sich von der testbasierten fMRT dadurch unter­scheidet, dass Patienten oder Probanden keinen speziellen Reizen oder Aufgaben exponiert werden, sondern ausschließlich Hirnfunktionsmuster in Ruhe aufgezeichnet werden. Ein Vorteil dieser Technik ist die leichte Durchführbarkeit und kurze Dauer (~5 - 10 Minuten), unabhängig von eventuellen motivationalen Einschränkungen des Patienten bei der Mitarbeit.

Aufgrund der extrem hohen Selbstorganisation der Ruhehirnaktivität in Funktionsverbänden von Nervenzellen können selbst bei grober räumlicher (ca. 27 mm3) und zeitlicher (ca. 1 Bild  / 2 Sek.) Auf­lösung die Ruhenetzwerke im Individuum deutlich extrahiert werden. Grundlage der meisten Auswerteverfahren für die fMRT sind synchrone Schwankungen des fMRT-Signals (funktionelle Konnektivität). Von hoher Wichtigkeit für die Auswertung solcher Daten sind räumlich-statistische Analyseverfahren, durch die das Muster der gestörten Hirnfunktion kartiert werden kann. Bei einer Hypothesen-freien Untersuchung aller extrahierbaren anatomischen Ruhenetzwerke zeigte sich - entgegen der Hypothese besonders starker Veränderungen im limbischen System - eine deutlichere Abweichung bei der Depression im visuellen und akustischen Cortex (Abb. 1). Eine der wichtigsten Weiterentwicklungen dieser Technik besteht darin, die zahlreichen Messpunkte aus der Analyse der funktionellen Konnektivität dahin­gehend zu nutzen, hirnfunktionelle Subgruppen von Patienten zu definieren, die sich möglicherweise in Bezug auf die optimale antidepressive Therapie unterscheiden.

Pharmakologische fMRT
Als pharmakologische fMRT (kurz phMRT) wird die Analyse funktioneller Aufnahmen verstanden, die durch akute (Sekunden, Minuten) oder subakute (Stunden, Tage) Gabe eines Medikamentes experimentell beeinflusst werden. Obwohl methodisch durch systemische Einflüsse (z. B. Atmung, Blutdruck) stark beeinflussbar, kann hierbei untersucht werden, ob durch die pharmakologisch evozierte Funktionsänderung des Gehirns die spätere Therapie-Ansprache vorhergesagt werden kann. Das Prinzip eines ‚Screenings' von Kandidatensubstanzen bezüglich bestimmter Wirkprofile - bereits weiter entwickelt im tierexperimentellen MRT-Bereich - ist eine weitere Zielsetzung dieses Forschungsansatzes, um unnötige und aufwändige klinische Behandlungsstudien zu zahlreichen Kandidatensubstanzen zu vermeiden. Ähnlich werden durch die fMRT derzeit Rückkopplungseffekte von Stresshormonen wie Cortisol auf das limbische System (in Ruhe oder während der Bearbeitung einer Aufgabe) unter­sucht. Die Reaktionskapazität des limbischen Systems könnte hier einen indirekten Hinweis dafür geben, inwieweit die Stressregulationskapazität des Organismus durch die Therapie bereits ausreichend restauriert wurde.

Die Protonen-MR-Spektroskopie (1H-MRS) liefert regionalspezifische Informationen über die Konzentration von Hirnmetaboliten, wie z. B. N-Azetylaspartat (als Marker der neuronalen Integrität) oder cholinhaltiger Substanzen (als Marker für Membranmetabolismus). Besonders reduzierte Glutamat-Konzentrationen im limbischen System im Stadium der akuten Depression sowie der Anstieg cholinhaltiger Metaboliten unter Behandlung sind wichtige Befunde, die jedoch noch genauer auf ihren individuellen Vorhersagewert in Bezug auf die allgemeine oder differentielle Therapieansprache hin untersucht werden müssen.

Ein übergreifendes Ziel der MRT-basierten Depressionsforschung besteht somit darin, die Individualisierung der Therapie, v. a. die differentialtherapeutische Entscheidung zu Beginn der Behandlung und ein objektives Monitoring des Krankheitsverlaufs, zu verbessern. Hierbei scheint eine enge Verknüpfung zwischen der Erforschung grundlegender physiologischer Stressreaktionen an gesunden Probanden mit der Untersuchung von Patienten sinnvoll.

Autor(en)

Kontaktieren

Max-Planck-Institut für Psychiatrie
Kraepelinstr. 10
80804 München
Telefon: +49 89 30622 291

Jetzt registrieren!

Die neusten Informationen direkt per Newsletter.

To prevent automated spam submissions leave this field empty.