Bewertung des erregend-inhibitorischen Gleichgewichts mittels simultaner trimodaler PET-MR-EEG-Bildgebung
18. Januar 2021
Ravichandran Rajkumar, Cláudia Régio Brambilla, Tanja Veselinović, Joshua Bierbrier, Christine Wyss, Shukti Ramkiran, Linda Orth, Markus Lang, Elena Rota Kops, Jörg Mauler, Jürgen Scheins, Bernd Neumaier, Johannes Ermert, Hans Herzog, Karl-Josef Langen, Ferdinand Christoph Binkofski, Christoph Lerche, N. Jon Shah and Irene Neuner
Die Funktion des Gehirns wird durch neuronale Erregung und Hemmung gesteuert, die eng mit der Aktivität der wichtigsten exzitatorischen und inhibitorischen Neurotransmitter des Gehirns, Glutamat bzw. γ-Aminobuttersäure (GABA), verbunden ist. Es hat sich gezeigt, dass das intrinsische Gleichgewicht zwischen Erregung und Hemmung eine wichtige Rolle bei verschiedenen mentalen Prozessen spielt. Störungen in der Funktion der beteiligten Neurotransmitter wurden mit einer Reihe von psychiatrischen Erkrankungen in Verbindung gebracht.
Ziel dieser Forschung war es, die Aktivitäten von Glutamat und γ-Aminobuttersäure (GABA) und die Rezeptorverfügbarkeit (RA) von GABAA und mGluR5 während des Ruhezustands (RS) unter Verwendung von simultan aufgezeichneten PET/MR/EEG-Daten (trimodal) zu untersuchen.
Der besondere Vorteil der Verwendung simultan erfasster Daten liegt darin, dass sie die Messung verschiedener Aspekte desselben Prozesses unter denselben physiologischen und psychologischen Bedingungen ermöglicht und so ein wertvolles Licht auf die Beziehung zwischen ihnen wirft.
Die Ergebnisse zeigen, dass der Glukosemetabolismus und die Neurorezeptor-Bindungsverfügbarkeit (nicht-verschiebbares Bindungspotential (BPND)) von GABAA und mGluR5 signifikant höher und eng miteinander verknüpft innerhalb der zentralen Ruhezustandsnetzwerke (RSNs) waren. Es wurde festgestellt, dass die neuronalen Generatoren der EEG-Mikrozustände und die fMRI-Messungen am stärksten mit dem BPND von GABAA im Vergleich zu mGluR5 BPND und dem Glukosemetabolismus assoziiert waren, was die Dominanz von inhibitorischen Prozessen innerhalb der Kern-RSNs hervorhebt. Daraus lässt sich ableiten, dass Veränderungen in den Neurorezeptoren, die zu einer veränderten Kopplung mit dem Glukosestoffwechsel führen, die RSNs anfällig für psychiatrische Erkrankungen machen können.
Es ist zu erwarten, dass das hier verwendete Paradigma dazu beitragen wird, die genauen neurobiologischen Mechanismen hinter diesen Veränderungen in der funktionellen Konnektivität der fMRI und den EEG-Oszillationen zu identifizieren, was möglicherweise für individualisierte Behandlungsmaßnahmen im Gesundheitswesen von Nutzen sein könnte. Zukünftige Forschungen werden sich sowohl auf Proben von gesunden Personen als auch von Patienten mit psychischen Erkrankungen richten, um die beschriebenen Techniken für ein besseres Verständnis der neurobiologischen Veränderungen zu nutzen, die spezifischen psychiatrischen Erkrankungen zugrunde liegen.
Originalpublikation