Eine große Beule am Kopf kann das Gehirn buchstäblich im Schädel herumspringen lassen, und all dieses Gedränge kann das Gehirn auf eine Weise verletzen, die den Informationsfluss von einer Hälfte des Organs zur anderen stört, so eine neue Studie.
Die Studie konzentrierte sich auf ein dichtes Bündel von Nervenfasern, das als Corpus Callosum bekannt ist und normalerweise als Landine für die linke und rechte Gehirnhälfte dient, um miteinander zu sprechen. Diese sich kreuzenden Drähte können jedoch ernsthafte Schäden erleiden, wenn sich das Gehirn plötzlich verdreht oder gegen den Schädel stößt, was zu einer leichten traumatischen Hirnverletzung führt - auch als Gehirnerschütterung bekannt.
Jüngste Forschungsergebnisse legen nahe, dass Erschütterungen den Corpus Callosum heftiger erschüttern als jede andere Struktur im Gehirn. Wissenschaftler wissen jedoch nicht genau, wie sich die daraus resultierenden Verletzungen auf die Gehirnfunktion auswirken können. Neue Forschungen haben nun herausgefunden, wie durch Gehirnerschütterungen verursachte Verletzungen die Gehirnaktivität von ihrem normalen Verlauf abbringen.
"Im gesunden Gehirn besteht ein Zusammenhang zwischen der Mikrostruktur des Corpus Callosum ... und der Geschwindigkeit, mit der wir Informationen verarbeiten. Diese Beziehung ändert sich nach einer Gehirnerschütterung", so die Mitautorin Dr. Melanie Wegener, eine an der New York University ansässige Langone Health , sagte Live Science in einer E-Mail. Die Ergebnisse, die heute (3. Dezember) auf der Jahrestagung der Radiological Society of North America in Chicago vorgestellt wurden, könnten Klinikern helfen, den Schaden eines Patienten nach einer Gehirnerschütterung einzuschätzen und ihre Behandlung zu steuern, fügte Wegener hinzu.
Um zu sehen, wie sich die Gehirnfunktion nach einer Gehirnerschütterung verändert, untersuchten Wegener und ihre Kollegen mithilfe von Gehirnscans die Schädel von 36 Patienten, die weniger als vier Wochen zuvor eine leichte traumatische Hirnverletzung erlitten hatten, sowie 27 weiteren Teilnehmern ohne traumatische Hirnverletzung. Mithilfe einer Technik namens "Diffusions-MRT" untersuchten die Forscher, wie sich Wassermoleküle in und um die Nervenfasern in den Köpfen der Teilnehmer bewegen.
Im Gegensatz zu frei schwebenden Wassermolekülen in einem Glas, die sich zufällig durch ihren Behälter wagen, neigt Wasser im Gehirn dazu, sich schneller entlang von Nervenfaserbündeln zu bewegen, die in eine ähnliche Richtung ausgerichtet sind, wie aus dem Lehrbuch Leitfaden für Forschungstechniken in den Neurowissenschaften (Akademisch) hervorgeht Press, 2010). Die Diffusions-MRT ermöglicht es Wissenschaftlern, diese zerebralen Wasserwege bis ins kleinste Detail abzubilden und aus diesen Daten die Position, Größe und Dichte einzelner Nervenfasern abzuleiten, die sich durch das Gehirn schlängeln und winden.
Nachdem Wegener und ihre Mitautoren Schnappschüsse vom Gehirn ihrer Teilnehmer gemacht hatten, forderten sie sowohl die Gehirnerschütterungs- als auch die Kontrollgruppe zu einem kniffligen Test heraus. Die Personen richteten ihre Aufmerksamkeit zunächst auf einen Bildschirm mit einem "X" in der Mitte. Dann würde ein Wort aus drei Buchstaben entweder links oder rechts vom X auftauchen. Die Teilnehmer würden das Wort so schnell wie möglich laut aussprechen, bevor sie zur nächsten Runde übergehen.
Scheint einfach genug, aber es gibt einen Haken.
Bei den meisten Menschen dient die linke Seite des Gehirns als wichtige Drehscheibe für die Sprachverarbeitung, was bedeutet, dass geschriebene Wörter mit der linken Hemisphäre verbunden werden müssen, bevor wir sie vorlesen können. Dieser Prozess entfaltet sich leicht, wenn Wörter vor dem rechten Auge erscheinen, wodurch Informationen direkt auf die linke Seite des Gehirns geleitet werden. Wenn jedoch Wörter vor dem linken Auge erscheinen, wandert das Wort zuerst zur rechten Seite des Gehirns und muss den Corpus Callosum überqueren, bevor es gelesen werden kann. Das Überqueren von einer Seite des Gehirns zur anderen braucht Zeit - folglich brauchen Menschen länger, um Wörter zu lesen, die auf ihrer linken Seite erscheinen als diejenigen auf ihrer rechten.
In Wegeners Studie führten sowohl gesunde als auch zuvor betroffene Patienten im Test dasselbe durch. Beide lasen Wörter auf der rechten Seite ohne Probleme vor, erlebten jedoch eine kurze Verzögerung, wenn Wörter auf der linken Seite präsentiert wurden. Aber ihre MRT-Scans erzählten eine interessante Geschichte. In der Kontrollgruppe korrelierte die Leistung der Teilnehmer im Test mit der Form und Struktur eines dicken Teils des Corpus Callosum, der als Splenium bekannt ist. Das Splenium befindet sich in der Nähe des hinteren Teils des Gehirns und verbindet den rechten visuellen Kortex und das linke Sprachzentrum. Es dient als bequemer Weg, auf dem Wörter über das Gehirn wandern können.
Bei Patienten mit einer Gehirnerschütterung gab es jedoch keinen offensichtlichen Zusammenhang zwischen Splenium und Testleistung. Stattdessen schien die Leistung an eine Struktur am anderen Ende des Corpus Callosum gebunden zu sein, die als Genu bezeichnet wurde. Die Gehirnerschütterung veränderte wahrscheinlich die ursprüngliche Struktur des Corpus Callosum und zwang die Wörter, alternative Wege durch das Gehirn zu finden, schlussfolgerten die Autoren.
"Es ist nicht ganz klar, wie das Gehirn nach einer Verletzung reagiert", aber im Allgemeinen deuten die Ergebnisse darauf hin, dass gesunde Gehirnstrukturen dazu beitragen können, beschädigte nach einer Gehirnerschütterung zu decken, sagte Wegener.
Laut einem Experten könnte es jedoch eine andere Erklärung geben. Harvey Levin, Neuropsychologe und Professor für physikalische Medizin und Rehabilitation am Baylor College of Medicine in Houston, der nicht an der Studie beteiligt war, sagte, es sei unwahrscheinlich, dass ein Teil des Corpus Callosum die Arbeit eines anderen übernehmen würde. "Es gibt keine Möglichkeit, dass die Vorderseite des Corpus Callosum das erreicht, was die Rückseite kann", sagte er. Vielmehr kann es sein, dass das Splenium nur teilweise beschädigt wurde und eine gewisse Funktion beibehielt. Wenn dies der Fall ist, könnte das Splenium weiterhin Informationen von einer Seite des Gehirns zur anderen übertragen, sagte er.
In Bezug auf die Testleistung hielten Patienten mit früheren Gehirnerschütterungen in dieser speziellen Studie mit der Kontrollgruppe Schritt, aber Wegener sagte, dass die strukturellen Veränderungen im Corpus Callosum die kognitive Funktion auf andere Weise beeinflussen könnten. "Wir sind gespannt, wie sich diese Ergebnisse auf bestimmte Symptome auswirken, wie z. B. kognitive Verlangsamung, Aufmerksamkeitsschwierigkeiten und Konzentrationsschwierigkeiten", sagte sie.
Bis jetzt sagte Levin jedoch, dass aus der neuen Studie keine Schlussfolgerungen darüber gezogen werden können, wie sich der festgestellte strukturelle Schaden auf die reale Gehirnfunktion auswirkt. "Die Extrapolation auf die Funktionsweise eines Menschen im täglichen Leben ist ein sehr langer Sprung", sagte er. Erstens variiert die Definition von "leichter traumatischer Hirnverletzung" je nach gegebener Studie, so dass unklar ist, ob die neuen Ergebnisse für eine andere Stichprobe von Patienten mit Gehirnerschütterungen gelten würden, sagte er. Darüber hinaus wurde in der NYU-Studie eine kleine Gruppe von Personen befragt. Insgesamt sollten wir bei der Interpretation der Ergebnisse "ziemlich vorsichtig" sein, sagte Levin.
Wenn zukünftige Studien die Ergebnisse bestätigen, könnten Ärzte strukturelle Veränderungen im Corpus Callosum und anderen Nervenfasern verfolgen, um Patienten mit Gehirnerschütterungen zu diagnostizieren und ihre Genesung im Laufe der Zeit zu verfolgen, sagte Wegener. In naher Zukunft wollen sie und ihre Co-Autoren die Bildgebung des Gehirns mit maschinellem Lernen - einer Art Software für künstliche Intelligenz - kombinieren, um Hirnverletzungen bei Patienten mit Gehirnerschütterungen genauer zu erkennen und ihren Behandlungsverlauf zu steuern.
Anmerkung des Herausgebers: Dieser Artikel wurde am 3. Dezember aktualisiert und enthält Zitate von Harvey Levin.
