Eine Verletzung von Gehirn-Hubs verursacht mehr Schaden

Hubs sind Orte im Gehirn, an denen verschiedene Netzwerke zusammenkommen, um Denkaufgaben zu lösen und zu vervollständigen. Jetzt bietet eine neue Studie einen neuen Blick darauf, wie sich Verletzungen auf das Gehirn auswirken. Es stellt fest, dass Schäden an den Hubs die Fähigkeit zum Denken und zur Anpassung an alltägliche Herausforderungen stärker beeinträchtigen als Schäden an Orten, die von Hubs entfernt sind.

Die Forscher von der University of Iowa in Iowa City und der Washington University in St. Louis (WUSTL), MO, berichten über ihre Studie in der Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften (PNAS).

Sie hoffen, dass ihre Ergebnisse die Vorhersage der Auswirkungen von Schlaganfall, Trauma und anderen Arten von Schäden am Gehirn verbessern und schließlich zu einem besseren Weg führen, die wahrscheinlichen Risiken einiger Gehirnoperationen abzuwägen, wie Co-Senior-Autor Steven Petersen, a Professor für Kognitive Neurowissenschaften und Neurologie an der WUSTL, erklärt:

"Dies ist noch nicht für die Anwendung in der Klinik bereit, aber da wir ein besseres Gefühl dafür bekommen, wo diese und andere Zentren im Gehirn gefunden werden, können sie in die chirurgische Entscheidungsfindung eingreifen. Die Risiken von Operationen an diesen Standorten könnten beinhalten signifikante Beeinträchtigung von Aufmerksamkeit, Gedächtnis, Sprache, Sprache und vielen anderen kognitiven Funktionen. "

Er fährt fort zu erwähnen, wie einige Störungen wie Schizophrenie auch eine ähnliche Reihe von Hirnfunktionen stören. Er schlägt vielleicht vor, dass ihre Ergebnisse einige der Bereiche hervorheben, die zu solchen Bedingungen beitragen können.

Die Studie zeigt Gehirn-Hubs, die eine Schlüsselrolle in verschiedenen mentalen Funktionen spielen

Für ihre Studie verwendeten die Forscher ein von ihnen konstruiertes Framework, um sechs Hub-spezifische Punkte an Netzwerkgrenzen zu lokalisieren, an denen sie zusammenkommen. Niemand hat diese Standorte zuvor als Hubs identifiziert.

In ihren Hintergrundinformationen erklären sie, dass frühere Studien Hubs im menschlichen Gehirn identifiziert haben, aber diese verwendeten Daten aus den Gehirnscans von Patienten und "es gibt wenig Konsens über die Lokalisierung solcher Hubs".

Sie schlugen vor, dass ihr spezieller Rahmen - der auf Netzwerkmaßnahmen basiert - Hubs vorhersagen und finden würde, die "einflussreiche Rollen in verschiedenen Aspekten der Kognition spielen", und dass andere Ansätze nur Hubs finden können, die keinen so breiten Einfluss ausüben.

Prof. Petersen sagt, dass sie dachten, ihre Hubs wären Punkte, an denen die verschiedenen Netzwerke miteinander sprachen, und wenn das wahr wäre, dann könnte "Schaden in diesen Bereichen mehrere Netzwerke stören und mehrere mentale Funktionen beeinträchtigen".

Sie testeten ihre Idee, indem sie Daten aus dem Iowa Neurological Patient Registry untersuchten - einer Datenbank mit Patienten, die Schlaganfälle und andere Hirnverletzungen erlitten hatten. Co-Senior-Autor Daniel Tranel, Professor für Neurowissenschaften in Iowa, leitet das Register.

Das Register enthält nicht nur Daten über den Schaden im Gehirn, sondern auch darüber, wie sich die Verletzungen auf das Verhalten und die Denkfähigkeiten der Patienten ausgewirkt haben. Zum Beispiel enthält es Ergebnisse von Gedächtnis-, Sprach- und Denkversuchen sowie Beurteilungen der Arbeitsfähigkeit von Patienten, des täglichen Lebens und der Beziehung zu Familie und Freunden.

Beim Durchsehen des Registers fand das Team 19 Patienten mit Hirnverletzungen an den sechs Hubs, die sie mit ihrem Rahmen vorhergesagt hatten. Sie verglichen diese Patienten mit 11 anderen, die Hirnverletzungen von ähnlicher Größe hatten, die sich jedoch an Orten befanden, die weit entfernt von einem der sechs Zentren lagen.

Verletzung einer vorhergesagten Drehscheibe, die mit schwereren kognitiven Beeinträchtigungen verbunden ist

Sie fanden heraus, dass die Patienten mit Verletzungen an einem Zentrum viel mehr an kognitiven Fähigkeiten und an der Fähigkeit, mit dem Alltag fertig zu werden, zu leiden hatten.

"Zum Beispiel", sagt Prof. Petersen, "haben 18 der 19 Patienten, die an einem Hub Schaden erlitten haben," reale "Probleme erlebt, während weniger als die Hälfte der Gruppe mit Verletzungen weit entfernt von Hubs solche Schwierigkeiten hatte."

Er schlägt vor, dass die Ergebnisse erklären könnten, warum einige Patienten nach einer kleinen Hirnverletzung eine überraschend signifikante Beeinträchtigung erfahren.

Er sagt, es wäre sehr schwierig gewesen, die Hubs zu finden, wenn sie nur Patienten untersucht hätten. Indem sie zuerst die Gehirnkartierung durchführten, fanden sie die Hubs ziemlich schnell, dann mussten sie nur die Idee mit den Informationen im Iowa-Register testen.

Das Team untersucht weiterhin weitere potentielle Gehirnhubs und nutzt das Register, um sie zu bestätigen.

Gelder der National Institutes of Health (NIH), der James S. McDonnell Foundation und der Simons Foundation trugen zur Finanzierung der Studie bei.

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