Hirnforschung: Die Transmitterchemie stimmt nicht
Als Ursache des Aufmerksamkeitsdefizitsyndrom wird immer mehr eine Störung der chemischen Signalübermittlung eingekreist. Sie kann dazu führen, dass sich Hirnneurone anschweigen oder überstimmen - und betrifft nicht nur einen Hirnbereich.
© Richard Zinken (Ausschnitt)
AD(H)S, das "Aufmerksamkeitsdefizitsyndrom mit und ohne Hyperaktivität", ist weder Modeerscheinung noch Zivilisationskrankheit oder Folge elterlichen Versagens – auch wenn die ererbte Störung im letzten Jahrzehnt nicht selten so wahrgenommen wurde. Tatsächlich sind vorgewarnte Mütter, Väter, Kinderärzte und Pädagogen wohl einfach aufmerksamer geworden, wenn ihnen chronisch unaufmerksame, unruhige und dann wieder besonders verträumte Kinder als Problemfall begegnen. Das hat dazu geführt, dass ADHS immer häufiger diagnostiziert wurde – während gleichzeitig das Wissen um die Schwierigkeiten wuchs, das vage durch allerlei "Muss nicht, aber kann"-Symptome umrissene Syndrom tatsächlich verlässlich zu erkennen. Der Grat zwischen einem lauten, fantasiereichen und völlig gesunden Kind und einem, dessen Betriebsamkeit ihm selbst chronisch schaden kann, ist schmal.
Kein Wunder, dass alle Beteiligten sich nach einem eindeutigem Kriterium sehnen, das bei der ganzen Bandbreite der unterschiedlichen Betroffenen auftritt. Ein solches Kriterium dürfte in der ererbten Störung des hirneigenen Botenstoffsystems zu finden sein, die bei zumindest rund der Hälfte aller darauf untersuchten ADHS-Patienten erkannt wird. Die Anomalie betrifft dabei die Neurotransmitter Noradrenalin und, vor allem, Dopamin. Was genau hier falsch läuft, ist unter Neurowissenschaftlern allerdings immer noch sehr umstritten.
Viele Experten vermuten hinter einem Mangel von Dopamin in verschiedenen Hirnregionen Probleme mit Dopamintransportern. Diese Transporter – nicht selten sind zwei ihrer Proteine tatsächlich gerade bei ADHS-Patienten modifiziert – sorgen dafür, dass der ausgeschüttete Botenstoff Dopamin aus dem synaptischen Spalt zwischen zwei Nervenzellen entfernt wird, wenn seine Arbeit getan ist. Falls, etwa auf Grund des genetischen Defekts, zu viele Transporter vorhanden oder überaktiv sind, könnte Dopamin zu schnell abtransportiert werden, so dass im synaptischen Spalt dann ein chronischer Dopaminmangel herrscht – vielleicht eine Ursache der Verhaltensauffälligkeiten.
Mehrere Wissenschaftlerteams haben mit Hilfe von aufwändigen bildgebenden Verfahren Hinweise gefunden, dass Dopamintransporter bei ADHS-Patienten in Regionen des Gehirns häufiger sind, die für Aufmerksamkeit, Motorik und Impulskontrolle verantwortlich zeichnen. Bei ADHS-Kranken fallen diese Arealen oft kleiner aus und sind elektrisch weniger aktiv. Naheliegend, dass dies alles mit den typischen Verhaltensweisen wie der auffälligen Hyperaktivität der Betroffenen zu tun hat.
Für andere Auffälligkeiten müssen aber andere Begründungen herhalten – und spätestens jetzt ist es angesichts der Erkenntnisse nicht mehr angebracht, wie früher von ADHS als einer reinen "Dopaminmangelkrankheit" zu reden. Nora Volkow vom US-amerikanischen National Institute on Drug Abuse in Bethesda und ihre Kollegen liefern dafür nun weitere Gründe. Die Forscher wolllten genauer untersuchen, wo im Gehirn sich der typische Defekt der Dopaminkommunikation noch folgenreich auswirken kann. Sie analysierten per Positronenemissionstomografie (PET) die Aktivität und Verteilung von Dopaminrezeptoren und -transportern der linken Hirnhemisphäre bei 44 gesunden Freiwilligen und 53 gezielt ausgewählten ADHS-Patienten, die noch nie mit Medikamenten therapiert worden waren – und deren Dopaminrezeptorenverteilung daher nicht durch Wirkstoffe wie etwa Methylphenidat (dem Inhaltsstoff von Ritalin) beeinflusst war.
Auf der Spur waren Volkow und Kollegen dabei insbesondere den hirneigenen Belohnungsroutinen – typischerweise zeigen nämlich viele ADHS-Patienten neben den charakteristischen Auffälligkeiten oft auch eine merkwürdige Reaktion gegenüber Belohnung sowie Bestrafung und ändern ihr Verhaltensmuster durch solche Motivationsinterventionen wenig. Volkow und Kollegen analysierte daher die Dopaminrezeptorendichte in Gehirnregionen, die an der Belohnungs- und Motivationsverarbeitung beteiligt sind.
Nach acht Jahren der Datensammlung im PET-Scanner betrachten sie ihr Ergebnis nun als recht eindeutig: Nicht nur in frontalen Gehirnbereichen, sondern auch in der mit Belohnungs- und Motivationsverarbeitung beauftragten Hirnregion, wo dopaminerge Neurone vom Mittelhirn in den Nucleus accumbens auslaufen, müssen ADHS-Patienten das Dopamin mit deutlich weniger postsynaptischen Dopaminrezeptoren sowie präsynaptischen Dopamintransportern verarbeiten. Auch wenn hier kein Dopaminmangel herrschen sollte: Der Mangel an Andockstationen für den Neurotransmitter dämpft seinen Einfluss.
Das gesamte Belohnungszentrum dürfte biochemisch demzufolge nicht mehr so funktionieren, wie es sollte, spekulieren die Forscher. Tatsächlich scheint sich dies ganz real im Verhalten niederzuschlagen, wie im Anschluss durchgeführte psychologische Tests mit den gescannten ADHS-Patienten belegen: Die Fähigkeit zur Aufmerksamkeit korrelierte bei einzelnen Probanden eindeutig negativ mit ihrer zuvor analysierten Dopaminrezeptor-Verfügbarkeit im Nucleus accumbens.
Dieser Ausfall von Belohnung und Motivation durch einen gestörten Dopaminhaushalt bei ADHS-Patienten könnte einiges erklären, meinen die Wissenschaftler – zum Beispiel, warum betroffene Kinder und Erwachsene besonders dann Probleme haben, am Ball zu bleiben, wenn Aufgaben nicht per se belohnend sind, sondern zunächst einmal nur langweilig und uninteressant. Zudem wird auch verständlicher, warum erwachsene ADHS-Patienten häufiger zu Suchtmitteln greifen oder übergewichtig werden: Sie versuchen verstärkt den Mangel an positiven Rückmeldungen ihres Belohnungszentrums zu kompensieren.
Die Forscher arbeiten nun daran, herauszufinden, welche Folgen der Kommunikationsdefekt des Mittelhirns für nachgeschaltete Hirnareale haben kann, die von dessen Input abhängig sind. So wird – nur ein Beispiel von mehreren, die es zu untersuchen gilt – etwa auch im Striatum Dopamin nur freigesetzt, wenn die Neuronen des Mittelhirns aktiv werden. Frühere Studien hatten schon gezeigt, dass gerade dieser Hirnbereich, der Menschen motiviert, Tätigkeiten zu wiederholen, die erfreuliche Ergebnisse nach sich gezogen haben, bei ADHS-Patienten verändert arbeitet.
Im Detail haben allerdings – ein noch häufiges Problem beim komplizierten Einzelfakten-Durcheinander der ADHS-Forschung – verschiedene Forschergruppen unterschiedliche Beobachtungen über den hirneigenen Motivationsmanager Striatum gemacht: Mal wird es nach fMRT-Studien als besonders aktiv beschrieben – was vielleicht zu der ständig überschießenden Aktivität der ADHS-Betroffenen beiträgt –, mal wird, wie in einer früheren Studie von Volkow, eine mangelhafte Dopaminfreisetzung gemessen, die das Zentrum weit gehend außer Kraft setzten könnte.
Forscher leugnen dieses Problem nicht: Auch Volkow und Kollegen rufen am Ende ihrer Studie am dringlichsten nach einer Überprüfung ihrer Erkenntnisse und weiteren Studien. Ansatzpunkte gebe es genug – zum Beispiel die Hinweise darauf, dass nicht nur die Belohnungs- und Motivationszentren von der Dopamin-Signalstörung getroffen sind, sondern auch Areale wie der Hypothalamus. Das Aufmerksamkeitsdefizitsyndrom scheint viele Bereiche zu treffen; um es wirklich zu verstehen, muss man offenbar das Gehirn selbst noch besser kennenlernen.
Kein Wunder, dass alle Beteiligten sich nach einem eindeutigem Kriterium sehnen, das bei der ganzen Bandbreite der unterschiedlichen Betroffenen auftritt. Ein solches Kriterium dürfte in der ererbten Störung des hirneigenen Botenstoffsystems zu finden sein, die bei zumindest rund der Hälfte aller darauf untersuchten ADHS-Patienten erkannt wird. Die Anomalie betrifft dabei die Neurotransmitter Noradrenalin und, vor allem, Dopamin. Was genau hier falsch läuft, ist unter Neurowissenschaftlern allerdings immer noch sehr umstritten.
Viele Experten vermuten hinter einem Mangel von Dopamin in verschiedenen Hirnregionen Probleme mit Dopamintransportern. Diese Transporter – nicht selten sind zwei ihrer Proteine tatsächlich gerade bei ADHS-Patienten modifiziert – sorgen dafür, dass der ausgeschüttete Botenstoff Dopamin aus dem synaptischen Spalt zwischen zwei Nervenzellen entfernt wird, wenn seine Arbeit getan ist. Falls, etwa auf Grund des genetischen Defekts, zu viele Transporter vorhanden oder überaktiv sind, könnte Dopamin zu schnell abtransportiert werden, so dass im synaptischen Spalt dann ein chronischer Dopaminmangel herrscht – vielleicht eine Ursache der Verhaltensauffälligkeiten.
Mehrere Wissenschaftlerteams haben mit Hilfe von aufwändigen bildgebenden Verfahren Hinweise gefunden, dass Dopamintransporter bei ADHS-Patienten in Regionen des Gehirns häufiger sind, die für Aufmerksamkeit, Motorik und Impulskontrolle verantwortlich zeichnen. Bei ADHS-Kranken fallen diese Arealen oft kleiner aus und sind elektrisch weniger aktiv. Naheliegend, dass dies alles mit den typischen Verhaltensweisen wie der auffälligen Hyperaktivität der Betroffenen zu tun hat.
Für andere Auffälligkeiten müssen aber andere Begründungen herhalten – und spätestens jetzt ist es angesichts der Erkenntnisse nicht mehr angebracht, wie früher von ADHS als einer reinen "Dopaminmangelkrankheit" zu reden. Nora Volkow vom US-amerikanischen National Institute on Drug Abuse in Bethesda und ihre Kollegen liefern dafür nun weitere Gründe. Die Forscher wolllten genauer untersuchen, wo im Gehirn sich der typische Defekt der Dopaminkommunikation noch folgenreich auswirken kann. Sie analysierten per Positronenemissionstomografie (PET) die Aktivität und Verteilung von Dopaminrezeptoren und -transportern der linken Hirnhemisphäre bei 44 gesunden Freiwilligen und 53 gezielt ausgewählten ADHS-Patienten, die noch nie mit Medikamenten therapiert worden waren – und deren Dopaminrezeptorenverteilung daher nicht durch Wirkstoffe wie etwa Methylphenidat (dem Inhaltsstoff von Ritalin) beeinflusst war.
Auf der Spur waren Volkow und Kollegen dabei insbesondere den hirneigenen Belohnungsroutinen – typischerweise zeigen nämlich viele ADHS-Patienten neben den charakteristischen Auffälligkeiten oft auch eine merkwürdige Reaktion gegenüber Belohnung sowie Bestrafung und ändern ihr Verhaltensmuster durch solche Motivationsinterventionen wenig. Volkow und Kollegen analysierte daher die Dopaminrezeptorendichte in Gehirnregionen, die an der Belohnungs- und Motivationsverarbeitung beteiligt sind.
Nach acht Jahren der Datensammlung im PET-Scanner betrachten sie ihr Ergebnis nun als recht eindeutig: Nicht nur in frontalen Gehirnbereichen, sondern auch in der mit Belohnungs- und Motivationsverarbeitung beauftragten Hirnregion, wo dopaminerge Neurone vom Mittelhirn in den Nucleus accumbens auslaufen, müssen ADHS-Patienten das Dopamin mit deutlich weniger postsynaptischen Dopaminrezeptoren sowie präsynaptischen Dopamintransportern verarbeiten. Auch wenn hier kein Dopaminmangel herrschen sollte: Der Mangel an Andockstationen für den Neurotransmitter dämpft seinen Einfluss.
Das gesamte Belohnungszentrum dürfte biochemisch demzufolge nicht mehr so funktionieren, wie es sollte, spekulieren die Forscher. Tatsächlich scheint sich dies ganz real im Verhalten niederzuschlagen, wie im Anschluss durchgeführte psychologische Tests mit den gescannten ADHS-Patienten belegen: Die Fähigkeit zur Aufmerksamkeit korrelierte bei einzelnen Probanden eindeutig negativ mit ihrer zuvor analysierten Dopaminrezeptor-Verfügbarkeit im Nucleus accumbens.
Dieser Ausfall von Belohnung und Motivation durch einen gestörten Dopaminhaushalt bei ADHS-Patienten könnte einiges erklären, meinen die Wissenschaftler – zum Beispiel, warum betroffene Kinder und Erwachsene besonders dann Probleme haben, am Ball zu bleiben, wenn Aufgaben nicht per se belohnend sind, sondern zunächst einmal nur langweilig und uninteressant. Zudem wird auch verständlicher, warum erwachsene ADHS-Patienten häufiger zu Suchtmitteln greifen oder übergewichtig werden: Sie versuchen verstärkt den Mangel an positiven Rückmeldungen ihres Belohnungszentrums zu kompensieren.
Die Forscher arbeiten nun daran, herauszufinden, welche Folgen der Kommunikationsdefekt des Mittelhirns für nachgeschaltete Hirnareale haben kann, die von dessen Input abhängig sind. So wird – nur ein Beispiel von mehreren, die es zu untersuchen gilt – etwa auch im Striatum Dopamin nur freigesetzt, wenn die Neuronen des Mittelhirns aktiv werden. Frühere Studien hatten schon gezeigt, dass gerade dieser Hirnbereich, der Menschen motiviert, Tätigkeiten zu wiederholen, die erfreuliche Ergebnisse nach sich gezogen haben, bei ADHS-Patienten verändert arbeitet.
Im Detail haben allerdings – ein noch häufiges Problem beim komplizierten Einzelfakten-Durcheinander der ADHS-Forschung – verschiedene Forschergruppen unterschiedliche Beobachtungen über den hirneigenen Motivationsmanager Striatum gemacht: Mal wird es nach fMRT-Studien als besonders aktiv beschrieben – was vielleicht zu der ständig überschießenden Aktivität der ADHS-Betroffenen beiträgt –, mal wird, wie in einer früheren Studie von Volkow, eine mangelhafte Dopaminfreisetzung gemessen, die das Zentrum weit gehend außer Kraft setzten könnte.
Forscher leugnen dieses Problem nicht: Auch Volkow und Kollegen rufen am Ende ihrer Studie am dringlichsten nach einer Überprüfung ihrer Erkenntnisse und weiteren Studien. Ansatzpunkte gebe es genug – zum Beispiel die Hinweise darauf, dass nicht nur die Belohnungs- und Motivationszentren von der Dopamin-Signalstörung getroffen sind, sondern auch Areale wie der Hypothalamus. Das Aufmerksamkeitsdefizitsyndrom scheint viele Bereiche zu treffen; um es wirklich zu verstehen, muss man offenbar das Gehirn selbst noch besser kennenlernen.
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