Strukturelle und funktionelle Konnektivität des menschlichen Gehirns bei Autismus-Spektrum-Störungen und Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung: Eine Rich-Club-Organisationsstudie

Zusammenfassung

Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung (ADHS) und Autismus-Spektrum-Störungen (ASS) gehören zu den häufigsten und komplexesten neurologischen Entwicklungsstörungen im Kindesalter. Obwohl beide Störungen viele Verhaltens- und neuropsychologische Gemeinsamkeiten aufweisen, untersuchen die meisten MRT-Studien jeweils nur eine der Störungen. Mithilfe der Graphentheorie in Kombination mit struktureller und funktioneller Konnektivität untersuchten wir die großräumige Netzwerkorganisation dreier Kindergruppen: einer Gruppe mit ADHS (8–12 Jahre, n = 20), einer Gruppe mit ASS (7–13 Jahre, n = 16) und einer Kontrollgruppe mit typischer Entwicklung (8–12 Jahre, n = 20). Wir wenden das Konzept der Rich-Club-Organisation an, wonach zentrale, stark vernetzte Hub-Regionen auch untereinander stark vernetzt sind. Wir untersuchen das Gehirn in zwei verschiedenen Netzwerkdomänen: (1) innerhalb eines Rich-Club-Netzwerks und (2) außerhalb eines Rich-Club-Netzwerks. Die ASS- und ADHS-Gruppen zeigten deutlich unterschiedliche Muster von Rich-Club- und Nicht-Rich-Club-Verbindungen sowohl in den funktionellen als auch in den strukturellen Daten. Die ASD-Gruppe zeigte eine höhere Konnektivität in strukturellen und funktionellen Netzwerken, jedoch nur innerhalb der Rich-Club-Netzwerke. Diese Ergebnisse wurden anhand des Autism Brain Imaging Data Exchange-Datensatzes mit ASD (n = 85) und TD (n = 101) repliziert. Die ADHS-Gruppe wies eine geringere generalisierte fraktionelle Anisotropie und funktionelle Konnektivität innerhalb der Rich-Club-Netzwerke auf, jedoch eine höhere Anzahl axonaler Fasern und höhere Korrelationskoeffizienten außerhalb der Rich-Club-Netzwerke. Trotz einiger gemeinsamer biologischer Merkmale und häufiger Komorbidität deuten diese Daten darauf hin, dass ADHS und ASD im mittleren Kindesalter unterschiedliche großräumige Konnektivitätsmuster aufweisen.