A11 ASD / Autismus-Spektrum-Störung (atypische Konnektivität)

Thema

Das kortikale Netzwerk organisiert seine Aktivität durch ein charakteristisches Verbindungsmuster zwischen seinen verschiedenen Regionen. Bei Autismus-Spektrum-Störungen ist dieses Verbindungsmuster charakteristisch verändert: Die Konnektivität zwischen benachbarten Regionen des kortikalen Netzwerks nimmt zu (Kurzstrecken-Hyperkonnektivität), während die Konnektivität zwischen entfernten Regionen abnimmt (Langstrecken-Hypokonnektivität). Beide Veränderungen werden als Erweiterungen derselben Konnektivitätsmatrix quantifiziert, die bereits in einem anderen Modell zur Beschreibung kortikaler Netzwerkverbindungen verwendet wurde.

Das Verhältnis zwischen Kurzstrecken-Hyperkonnektivität und Langstrecken-Hypokonnektivität definiert einen Segregations-Integrations-Index des kortikalen Netzwerks: Je größer die Kurzstrecken-Hyperkonnektivität im Verhältnis zur Langstrecken-Hypokonnektivität ist, desto stärker ist das kortikale Netzwerk insgesamt segregiert und weniger integriert.

Innerhalb des kortikalen Netzwerks, auf zellulärer Ebene, wird diese Veränderung des Verbindungsmusters durch zwei Mechanismen unterstützt, die während der Entwicklung auftreten: Zum einen besteht ein relativer Überschuss an Erregung gegenüber Hemmung – dieselbe Art von Ungleichgewicht, die bereits für andere kortikale Schaltkreise beschrieben wurde; Andererseits findet die synaptische Reduktion, die normalerweise überflüssige Verbindungen während der Entwicklung eliminiert, in atypisch reduziertem Maße statt und folgt dabei der gleichen Reduktionsdynamik, die bereits in einem anderen Modell zur Beschreibung der Entwicklung kortikaler Netzwerke verwendet wurde. Je reduzierter diese synaptische Reduktion während der Entwicklung ist, desto höher ist die synaptische Dichte, die im kortikalen Netzwerk im Erwachsenenalter verbleibt.

Diese unerwartet hohe synaptische Dichte im Erwachsenenalter ist genau das, was auf zellulärer Ebene die eingangs beschriebene Hyperkonnektivität des kortikalen Netzwerks über kurze Distanzen aufrechterhält: Je mehr Synapsen das kortikale Netzwerk behält, weil sie während der Entwicklung nicht reduziert wurden, desto stärker ist die Konnektivität zwischen benachbarten Regionen des kortikalen Netzwerks.

Klinisch ist dieses veränderte Konnektivitätsmuster des kortikalen Netzwerks mit sensorischer Hyperreaktivität – also einer verstärkten Reaktion des kortikalen Netzwerks auf Reize – und mit einer größeren intraindividuellen Variabilität der neuronalen Reaktion des kortikalen Netzwerks bei wiederholter Darbietung desselben Reizes assoziiert. Insgesamt ist es die Kombination aus atypischer kortikaler Netzwerkverbindung und der hohen synaptischen Dichte, die aus einer reduzierten synaptischen Reduktion während der Entwicklung resultiert, die sowohl das Konnektivitätsprofil als auch die klinischen Manifestationen der Autismus-Spektrum-Störung erklärt.

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