Die Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) ist eine neurobiologische Störung, die durch Symptome von Hyperaktivität, Unaufmerksamkeit und Impulsivität gekennzeichnet ist. Menschen mit dieser Erkrankung wird oft ein Stimulans namens Methylphenidat verschrieben, das diese Symptome behandelt. Wissenschaftler verstehen jedoch nicht vollständig, wie das Medikament wirkt.
Jetzt haben Forscher der Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) herausgefunden, wie bestimmte Bereiche des menschlichen Gehirns auf Methylphenidat reagieren. Die Arbeit kann Forschern helfen, den genauen Mechanismus des Medikaments zu verstehen und letztendlich gezieltere Medikamente für die Erkrankung zu entwickeln.
Frühere Untersuchungen deuten darauf hin, dass Menschen mit ADHS im Vergleich zu Personen ohne ADHS unterschiedliche Gehirnreaktionen haben, wenn sie Belohnungen erwarten und erh alten. Wissenschaftler des OIST haben vorgeschlagen, dass Neuronen im Gehirn von Menschen mit ADHS weniger Dopamin freisetzen – einen „Wohlfühl“-Neurotransmitter, der an belohnungsmotiviertem Verh alten beteiligt ist – wenn eine Belohnung erwartet wird, wobei Dopamin-Neuronen mehr feuern, wenn eine Belohnung gegeben wird.
"In der Praxis bedeutet dies, dass Kinder oder sogar junge Erwachsene mit ADHS möglicherweise Schwierigkeiten haben, sich auf Verh altensweisen einzulassen, die nicht sofort zu positiven Ergebnissen führen. Beispielsweise können Kinder Schwierigkeiten haben, sich auf Schularbeiten zu konzentrieren, da es zu diesem Zeitpunkt möglicherweise nicht lohnend ist, obwohl es letztendlich zu besseren Noten führen könnte. Stattdessen werden sie von externen Reizen abgelenkt, die neuartig und interessant sind, wie das Gespräch eines Klassenkameraden oder Verkehrsgeräusche", sagte Dr. Emi Furukawa, Erstautorin der Studie und Forscherin in der OIST-Einheit für menschliche Entwicklungsneurobiologie unter der Leitung von Professor Gail Tripp.
Wissenschaftler glauben, dass Methylphenidat Menschen mit ADHS hilft, sich zu konzentrieren, indem es die Verfügbarkeit von Dopamin im Gehirn beeinflusst. Daher machten sich Dr. Furukawa und ihre Kollegen daran, zu untersuchen, wie das Medikament eine Gehirnregion namens ventrales Striatum beeinflusst, die eine wichtige Komponente des Belohnungssystems ist und wo hauptsächlich Dopamin freigesetzt wird.
"Wir wollten einen Blick darauf werfen, wie Methylphenidat die Reaktionen des ventralen Striatums auf Belohnungsreize und Abgabe beeinflusst", sagte Furukawa.
Die kürzlich in der Zeitschrift Neuropharmacology veröffentlichte Studie wurde gemeinsam mit Wissenschaftlern des D'Or Institute for Research and Education (IDOR) in Rio de Janeiro, Brasilien, durchgeführt. Die Zusammenarbeit ermöglichte es den Forschern, Fachwissen über mehrere Disziplinen hinweg zu bündeln, und verschaffte Zugang zu IDORs Einrichtung für funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI).
Eintauchen ins Gehirn
Die Forscher verwendeten fMRT, um die Gehirnaktivität bei jungen Erwachsenen mit und ohne ADHS zu messen, während sie ein Computerspiel spielten, das einen Spielautomaten simulierte. Die Forscher scannten Personen in der ADHS-Gruppe bei zwei verschiedenen Gelegenheiten – einmal, als sie Methylphenidat einnahmen, und ein anderes Mal, als sie eine Placebo-Pille einnahmen. Jedes Mal, wenn sich die Walzen des Spielautomaten drehten, zeigte der Computer auch einen von zwei Hinweisen, entweder das japanische Schriftzeichen み (mi) oder そ (so). Während sie sich mit dem Spiel vertraut machten, bevor sie gescannt wurden, lernten die Teilnehmer schnell, dass sie oft Geld gewannen, wenn der Spielautomat み zeigte, aber wenn der Spielautomat そ zeigte, taten sie es nicht. Das Symbol み fungierte daher als Hinweis zur Vorhersage der Belohnung, während そ als Hinweis zur Vorhersage der Belohnung nicht fungierte.
Die Forscher fanden heraus, dass bei Personen mit ADHS, die das Placebo einnahmen, die neuronale Aktivität im ventralen Striatum als Reaktion sowohl auf die Belohnungsvorhersage als auch auf die Nicht-Belohnungsvorhersage ähnlich war. Als sie jedoch Methylphenidat einnahmen, nahm die Aktivität im ventralen Striatum nur als Reaktion auf den Belohnungsreiz zu, was zeigt, dass sie jetzt leichter zwischen den beiden Reizen unterscheiden konnten.
Die Forscher untersuchten auch, wie die neuronale Aktivität im Striatum mit der neuronalen Aktivität im medialen präfrontalen Cortex korreliert - einer Gehirnregion, die an der Entscheidungsfindung beteiligt ist, die Informationen von der Außenwelt erhält und mit vielen Teilen des Gehirns kommuniziert, einschließlich das Striatum.
Als die Personen mit ADHS Placebo anstelle von Methylphenidat einnahmen, korrelierte die neuronale Aktivität im Striatum genau in dem Moment, in dem die Belohnung geliefert wurde, stark mit der Aktivität im präfrontalen Kortex, und die Teilnehmer erhielten Geld aus dem Spielautomaten. Daher glauben die Forscher, dass bei Menschen mit ADHS das Striatum und der präfrontale Kortex aktiver kommunizieren, was ihre erhöhte Empfindlichkeit gegenüber belohnenden äußeren Reizen unterstreichen könnte. Bei Teilnehmern, die Methylphenidat einnahmen, war diese Korrelation gering, ebenso wie bei Personen ohne ADHS.
Die Ergebnisse implizieren einen zweiten Neurotransmitter, Norepinephrin, in der therapeutischen Wirkung von Methylphenidat. Norepinephrin wird von einer Untergruppe von Neuronen freigesetzt, die im präfrontalen Kortex verbreitet sind. Forscher spekulieren, dass Methylphenidat den Norepinephrinspiegel im präfrontalen Kortex erhöhen könnte, was wiederum die Dopaminausschüttung im Striatum reguliert, wenn Belohnungen geliefert werden.
"Uns wird klar, dass der Mechanismus, durch den Methylphenidat die Belohnungsreaktion moduliert, sehr komplex ist", sagte Furukawa.
Maßschneidern neuer Therapien für ADHS
Trotz der Komplexität glauben die Wissenschaftler, dass weitere Forschungen den Wirkmechanismus von Methylphenidat aufklären könnten, was Millionen von Menschen weltweit zugute kommen könnte.
Festzunageln, wie Methylphenidat wirkt, könnte Wissenschaftlern helfen, bessere Therapien für ADHS zu entwickeln, sagte Furukawa. „Methylphenidat ist wirksam, hat aber einige Nebenwirkungen, weshalb manche Menschen zögern, das Medikament einzunehmen oder es ihren Kindern zu geben“, erklärte sie. „Wenn wir verstehen können, welcher Teil des Mechanismus zu therapeutischen Wirkungen führt, könnten wir potenziell gezieltere Medikamente entwickeln.“
Furukawa hofft auch, dass das Verständnis, wie Methylphenidat das Gehirn beeinflusst, bei Verh altensinterventionen helfen könnte. Indem sie beispielsweise die unterschiedlichen Gehirnreaktionen berücksichtigen, wenn Kinder mit ADHS Belohnungen erwarten und erh alten, könnten Eltern und Lehrer stattdessen Kindern mit ADHS helfen, konzentriert zu bleiben, indem sie sie häufig loben und die Menge an ablenkenden Reizen in der Umgebung reduzieren.
