Strukturelle Unterschiede im Gehirn bei Jugendlichen könnten bei der frühen Einleitung des Substanzkonsums eine Rolle spielen

Eine von den National Institutes of Health (NIH) finanzierte Studie mit fast 10.000 Jugendlichen hat deutliche Unterschiede in der Gehirnstruktur derjenigen festgestellt, die vor ihrem 15. Lebensjahr Substanzen konsumierten, im Vergleich zu denen, die dies nicht taten. Viele dieser strukturellen Unterschiede im Gehirn schienen bereits in der Kindheit vor jeglichem Substanzkonsum vorhanden zu sein, was darauf hindeutet, dass sie zusammen mit genetischen, umweltbedingten und anderen neurologischen Faktoren eine Rolle für das Risiko eines Substanzkonsums im späteren Leben spielen könnten.
Dies ergänzt einige aufkommende Beweise dafür, dass die Gehirnstruktur einer Person zusammen mit ihrer einzigartigen Genetik, Umwelteinflüssen und Wechselwirkungen zwischen diesen Faktoren das Risikoniveau und die Widerstandsfähigkeit gegenüber Substanzkonsum und Sucht beeinflussen kann. Das Verständnis des komplexen Zusammenspiels zwischen den Faktoren, die zum Drogenkonsum beitragen und ihn vor Drogenkonsum schützen, ist von entscheidender Bedeutung für die Aufklärung wirksamer Präventionsmaßnahmen und die Bereitstellung von Unterstützung für diejenigen, die möglicherweise am stärksten gefährdet sind.“
Nora Volkow MD, Direktorin von NIDA
Von den 3.460 Jugendlichen, die vor ihrem 15. Lebensjahr mit Drogen begonnen hatten, gaben die meisten (90,2 %) an, Alkohol probiert zu haben, wobei es erhebliche Überschneidungen mit dem Nikotin- und/oder Cannabiskonsum gab; 61,5 % bzw. 52,4 % der Kinder, die mit Nikotin bzw. Cannabis begannen, gaben auch an, mit Alkohol zu beginnen. Die Substanzinitiierung war mit einer Vielzahl hirnweiter (globaler) sowie eher regionaler Strukturunterschiede verbunden, die vor allem den Kortex betrafen und von denen einige substanzspezifisch waren. Während diese Daten eines Tages als Grundlage für klinische Präventionsstrategien dienen könnten, betonen die Forscher, dass die Gehirnstruktur allein den Substanzkonsum im Jugendalter nicht vorhersagen kann und dass diese Daten nicht als Diagnoseinstrument verwendet werden sollten.
Die Studie, veröffentlicht in JAMA-Netzwerk geöffnetverwendete Daten aus der Adolescent Brain Cognitive Development Study (ABCD-Studie), der größten Längsschnittstudie zur Gehirnentwicklung und -gesundheit bei Kindern und Jugendlichen in den Vereinigten Staaten, die vom National Institute on Drug Abuse (NIDA) des NIH und neun Ländern unterstützt wird andere Institute, Zentren und Büros.
Anhand der Daten der ABCD-Studie bewerteten Forscher der Washington University in St. Louis MRT-Scans von 9.804 Kindern in den USA im Alter von 9 bis 11 Jahren – zu Beginn – und verfolgten die Teilnehmer über drei Jahre, um festzustellen, ob bestimmte Aspekte der in den Basis-MRTs erfassten Hirnstruktur waren mit einer frühen Substanzinitiierung verbunden. Sie überwachten den Alkohol-, Nikotin- und/oder Cannabiskonsum, die am häufigsten im frühen Jugendalter konsumierten Substanzen, sowie den Konsum anderer illegaler Substanzen. Die Forscher verglichen MRTs von 3.460 Teilnehmern, die zwischen 2016 und 2021 über einen Substanzkonsum vor dem 15. Lebensjahr berichteten, mit denen, bei denen dies nicht der Fall war (6.344).
Sie bewerteten sowohl globale als auch regionale Unterschiede in der Gehirnstruktur und untersuchten dabei Maße wie Volumen, Dicke, Tiefe der Gehirnfalten und Oberfläche, vor allem in der Hirnrinde. Der Kortex ist die äußerste Schicht des Gehirns, dicht gepackt mit Neuronen und verantwortlich für viele übergeordnete Prozesse, darunter Lernen, Empfindungen, Gedächtnis, Sprache, Emotionen und Entscheidungsfindung. Spezifische Merkmale und Unterschiede dieser Strukturen – gemessen an Dicke, Oberfläche und Volumen – wurden mit der Variabilität der kognitiven Fähigkeiten und neurologischen Erkrankungen in Verbindung gebracht.
Die Forscher identifizierten auf globaler Ebene fünf Unterschiede in der Gehirnstruktur zwischen denjenigen, die vor dem 15. Lebensjahr über einen Substanzkonsum berichteten, und denen, bei denen dies nicht der Fall war. Dazu gehörten ein größeres Gesamthirnvolumen und ein größeres subkortikales Volumen bei denjenigen, die eine Substanzinitiierung anzeigten. Auf regionaler Ebene wurden weitere 39 Unterschiede in der Gehirnstruktur festgestellt, wobei etwa 56 % der regionalen Unterschiede die kortikale Dicke betrafen. Einige strukturelle Unterschiede im Gehirn schienen auch auf die Art der verwendeten Substanz zurückzuführen zu sein.
In einer Post-hoc-Analyse stellten die Forscher fest, dass viele dieser Gehirnunterschiede auch dann bestehen blieben, wenn diejenigen Teilnehmer ausgeschlossen wurden, die vor der Erhebung ihrer Basis-MRTs über eine Substanzinitiierung berichteten. Der resultierende Vergleich erfolgte zwischen denjenigen, die keinen Substanzgebrauchsbeginn angaben, und einer Untergruppe von 1.203 Teilnehmern der Substanzkonsuminitiationsgruppe, die bei der ersten Erfassung ihrer MRTs keine Substanzkonsumerfahrung hatten. Die Ergebnisse dieser Sekundäranalyse deuten darauf hin, dass einige dieser strukturellen Unterschiede im Gehirn bereits vor dem Substanzkonsum bestehen könnten, was die Interpretation, dass solche Unterschiede nur durch Substanzexposition verursacht werden, in Frage stellt und auf einen Bereich für weitere Untersuchungen hinweist.
Während einige der Gehirnregionen, in denen Unterschiede identifiziert wurden, mit der Suche nach Empfindungen und der Impulsivität in Verbindung gebracht werden, stellen die Forscher fest, dass noch mehr Arbeit erforderlich ist, um herauszufinden, wie sich diese strukturellen Unterschiede auf Unterschiede in der Gehirnfunktion oder im Gehirnverhalten auswirken können. Sie betonen auch, dass das Zusammenspiel zwischen Genetik, Umwelt, Gehirnstruktur, pränataler Umgebung und Verhaltenseinflüssen das Verhalten beeinflusst.
Eine weitere aktuelle Analyse von Daten aus der ABCD-Studie der University of Michigan zeigt dieses Zusammenspiel und zeigt, dass Muster der funktionellen Gehirnkonnektivität im frühen Jugendalter den Beginn des Substanzkonsums in der Jugend vorhersagen können und dass diese Verläufe wahrscheinlich durch die Belastung durch Umweltverschmutzung beeinflusst wurden.
Zukünftige Studien werden von entscheidender Bedeutung sein, um festzustellen, wie sich anfängliche Unterschiede in der Gehirnstruktur mit zunehmendem Alter der Kinder und bei fortgesetztem Substanzkonsum oder der Entwicklung einer Substanzstörung ändern können.
„Durch die ABCD-Studie verfügen wir über eine robuste und große Datenbank mit Längsschnittdaten, die über frühere Neuroimaging-Forschung hinausgeht und die bidirektionale Beziehung zwischen Gehirnstruktur und Substanzkonsum versteht“, sagte Alex Miller, Ph.D., korrespondierender Autor der Studie und an Assistenzprofessor für Psychiatrie an der Indiana University. „Die Hoffnung besteht darin, dass diese Art von Studien in Verbindung mit anderen Daten zu Umweltbelastungen und genetischen Risiken dazu beitragen könnten, unsere Denkweise über die Entwicklung von Substanzgebrauchsstörungen zu ändern und in Zukunft genauere Suchtmodelle zu liefern.“
Quellen:
Miller, A. P., et al. (2024). Neuroanatomical Variability and Substance Use Initiation in Late Childhood and Early Adolescence. JAMA Network Open. doi.org/10.1001/jamanetworkopen.2024.52027.