Die Überlebensraten von Säuglingen, die mit angeborenen Herzfehlern (KHK), dem häufigsten Geburtsfehler, geboren wurden, sind dank innovativer Herzchirurgie, die manchmal innerhalb von Stunden nach der Geburt auftritt, in die Höhe geschossen. Das neurologische Entwicklungsbild dieser Säuglinge ist jedoch hartnäckig unverändert geblieben, wobei mehr als 50 Prozent neurologische Entwicklungsstörungen aufweisen.
Unter Verwendung einer neuartigen Bildgebungstechnik zeigen Forscher des Children's National He alth System zum ersten Mal, dass die Gehirne dieser Hochrisiko-Säuglinge bereits Anzeichen einer Funktionsbeeinträchtigung aufweisen, noch bevor sie sich einer korrigierenden Operation am offenen Herzen unterziehen. Bei der Betrachtung der gesamten Gehirntopographie der Neugeborenen fand das Team eine intakte globale Organisation – effiziente und effektive kleine Weltnetzwerke – jedoch eine reduzierte funktionelle Konnektivität zwischen wichtigen Gehirnregionen.
"Ein robustes neuronales Netzwerk ist entscheidend dafür, dass Neuronen zu ihren beabsichtigten Zielen reisen und der Körper die Anweisungen der Nervenzellen ausführen kann. In dieser Studie fanden wir heraus, dass die Dichte der Verbindungen zwischen reichen Club-Knoten verringert war, und es gab eine verringerte Konnektivität zwischen kritischen Hirnzentren“, sagt Catherine Limperopoulos, Ph. D., Direktorin des Developing Brain Research Laboratory am Children’s National und leitende Autorin der Studie, die online am 28. September 2017 in NeuroImage: Clinical veröffentlicht wurde.„KHK stört, wie sauerstoffreiches Blut durch den Körper fließt, einschließlich zum Gehirn. Trotz gestörter Hämodynamik sind Säuglinge mit KHK immer noch in der Lage, neuronale Informationen effizient zwischen benachbarten Bereichen des Gehirns und über entfernte Regionen zu übertragen.“
Das Forschungsteam unter der Leitung von Josepheen De Asis-Cruz, M. D., Ph. D., verglich die funktionelle Konnektivität des gesamten Gehirns bei 82 gesunden, voll ausgetragenen Neugeborenen und 30 Neugeborenen mit CHD vor einer korrigierenden Herzoperation. Konventionelle Bildgebung hatte in beiden Gruppen keine Hirnverletzungen festgestellt. Das Team verwendete die funktionelle Konnektivitäts-Magnetresonanztomographie (rs-fcMRI) im Ruhezustand, eine Bildgebungstechnik, die schwankende, vom Blutsauerstoffgeh alt abhängige Signale aus verschiedenen Gehirnregionen charakterisiert, um die Auswirkungen von KHK auf die sich entwickelnden Gehirne von Neugeborenen abzubilden.
Die Neugeborenen mit CHD hatten ein niedrigeres Geburtsgewicht und niedrigere APGAR-Scores (ein Maß dafür, wie gut es brandneuen Babys außerhalb der Gebärmutter ergeht) eine und fünf Minuten nach der Geburt. Vor dem Scan wurden die Säuglinge gefüttert, eng in warme Decken gewickelt, mit Vakuumkissen sicher positioniert und ihre Ohren mit Ohrstöpseln und Ohrenschützern geschützt.
Während die Säuglinge mit KHK eine intakte globale Netzwerktopologie aufwiesen, ergab eine genaue Untersuchung bestimmter Hirnregionen funktionelle Störungen in einem Subnetzwerk von Knoten bei Neugeborenen mit Herzerkrankungen. Die subkortikalen Regionen waren an den meisten dieser betroffenen Verbindungen beteiligt. Das Team fand auch eine schwächere funktionelle Konnektivität zwischen dem rechten und linken Thalamus (der Region, die sensorische Informationen verarbeitet und überträgt) und zwischen dem rechten Thalamus und dem linken zusätzlichen motorischen Bereich (dem Abschnitt der Großhirnrinde, der hilft, Bewegungen zu kontrollieren). Die durch rs-fcMRI dargestellten Regionen mit reduzierter funktioneller Konnektivität stimmen mit regionalen Hirnanomalien überein, die in Bildgebungsstudien beschrieben wurden, die mit konventioneller MRT und Diffusions-Tensor-Bildgebung unterstützt wurden.
"Die globale Netzwerkorganisation bleibt erh alten, trotz CHD, und kleine Weltgehirnnetzwerke bei Neugeborenen zeigen eine bemerkenswerte Fähigkeit, Hirnverletzungen früh im Leben zu widerstehen", fügt Limperopoulos hinzu.„Diese intakten, effizienten Small-World-Netzwerke verheißen Gutes für eine frühzeitige Therapie und rehabilitative Interventionen, um das Risiko der Neugeborenen zu senken, langfristige neurologische Defizite zu entwickeln, die zu Problemen mit der Exekutivfunktion, der Motorik, dem Lernen und dem Sozialverh alten beitragen können.“
