Kortlægning af ADHD-hjernen: MR-scanninger kan låse bedre behandling og endda forebyggelse af symptomer

Kan Brain MRI-billeddannelse diagnosticere ADHD?

Kan diagnosticere ADHD med hjernemagnetisk resonansbillede (MRI)? Desværre, men utvetydigt, nej. Ingen hjerneafbildningsmodalitet - MR, SPECT-scanning, T.O.V.A eller andet - kan nøjagtigt diagnosticere opmærksomhedsunderskudshyperaktivitetsforstyrrelse (ADHD eller ADD).

På trods af hvad du måske har læst i den populære presse, kan ingen af ​​disse værktøjer bruges pålideligt som nøjagtige, fristående diagnoseværktøjer til at identificere ADHD. Test som T.O.V.A. og kontinuerlig udførelsesopgave kan være nyttig til at give den diagnosticerende kliniker yderligere oplysninger, men isoleret set er de ikke diagnostiske, og de bør ikke bruges til at diagnosticere ADHD.

Hvorfor? Et individ kunne klare sig meget dårligt på T.O.V.A., men ikke fordi de har ADHD. F.eks. Vil nogen, der er dybt deprimeret, også have svækkelser i opmærksomheden, så denne test mangler det, vi kalder "specificitet for ADHD."

Det andet spørgsmål er en mangel på følsomhed. I visse indstillinger er opmærksomheden hos nogle børn med ADHD meget nedsat. Men når de gør T.O.V.A., ser deres opmærksomhed ikke så slem ud. Nogle forældre ser dette i sammenhæng med at spille et videospil, hvor nogle gange et barn, der endda har det værste tilfælde af ADHD, stadig kan være opmærksom ganske godt.

[Hent denne gratis download: 3 væsentlige (og 4 useriøse) komponenter i en ADHD-diagnose]

Set fra et forskningsperspektiv, hjernescanninger - og MR-hjerner, især - er meget vigtige for at hjælpe os med at tænke på sammenfaldende forhold. Og grunden til det er fordi, når vores forståelse af hjernen forbedres, ser vi meget mere på hjernen set fra underliggende kredsløb eller hjernesystemer. Disse hjernesystemer har ikke en-til-en-forbindelse med psykiatrisk diagnose, men kan undergå forskellige tilstande.

F.eks. Er hjernesystemet, som vi mener er involveret i fornøjelsesresponsen, eller det, vi kalder "belønningsbehandling", det samme hjernesystem, der er forbundet med både ADHD og sygdomsanvendelsesforstyrrelser. Når vi lærer mere om hjernen, bliver det tydeligere, at visse underliggende hjernesystemer kan disponere individer til flere tilstande snarere end en isoleret tilstand. Og det er meget sandsynligt, at vi ser så meget samtidig forekomst af psykiatriske tilstande.

MR-forskning kan hjælpe os med at identificere og kortlægge disse hjernesystemer, og det hjælper også fagfolk med at forstå ADHD-behandling og -forebyggelse med en ny, nuanceret linse.

Er ADHD virkelig forebyggeligt, hvis det er genetisk?

I USA er diagnosticeringshastighederne for ADHD næsten fordoblet i løbet af de sidste 20 år. Nogle af denne stigning tilskrives øget opmærksomhed om ADHD-symptomer på tværs af alle dens undertyper - hyperaktiv / impulsiv, uopmærksom og kombineret. Når det er sagt, er det usandsynligt, at en så markant stigning i den diagnostiske hastighed for ADHD skyldes øget opmærksomhed alene. Der er en rimelig chance for, at den faktiske frekvens af ADHD faktisk stiger. Dette understreger behovet for forebyggende tilgange.

Nogle tilfælde af ADHD kan rent tilskrives gener, men de fleste forskere mener, at i brorparten af ​​sagerne ADHD er faktisk forårsaget af et gen- og miljøinteraktion. Med andre ord sætter gener scenen, men visse miljøindgange udløser symptomer på ADHD. Min forskning sigter mod at forstå den miljømæssige komponent i denne epigenetiske ligning.

[Hent denne ekspertressource: Afdækning af mysterierne om ADHD-hjernen]

Menneskelig hjerneudvikling er bemærkelsesværdigt plastisk. Der er masser af ændringer, der sker fra fødslen og op til de første par årtier af livet. Og hvilke faktorer, der i sidste ende har indflydelse på den udvikling, der øger eller mindsker risikoen for ADHD, er stadig ting, som vi ikke har arbejdet godt med - endnu.

MR-undersøgelse af hjerner til forebyggelse af ADHD

Brain MRI er et nyt og eksperimentelt værktøj i en verden af ​​ADHD-forskning. I 2017 offentliggjorde en undersøgelse i Radiologi dokumenterede forskelle mellem MR-scanninger af ADHD-hjerner og ikke-ADHD-hjerner. Disse fund blev givet større troværdighed af en 2018-undersøgelse udført af Radboud University Nijmegen Medical Center der brugte MR-hjerneskanninger for at konkludere, at mennesker med ADHD havde mindre hjernevolumen i fem subkortikale områder.

My Brain MRI Research ved Columbia University

Posner Lab på Columbia University bruger MRI blandt andet værktøjer til at undersøge virkningerne af prenatal eksponering på ADHD. At forstå den prenatal periode er afgørende på grund af den omfattende hjerneudvikling, der foregår i denne periode, og mit laboratorium forskning understøttes af aktuelle epidemiologiske undersøgelser og dyremodeller, der forbinder en række prænatal eksponeringer med en øget risiko for ADHD. Blandt disse eksponeringer er stress, traumer, forskellige medikamenter, kemikalier og endda diæt eller fedme.

Undersøgelser, der anvender dyremodeller, har altid haft en fordel i forhold til humane studier, idet forskere, efter at dyreforsøg har konkluderet, kan se ind i rottenes hjerner via dissektion. Nu tillader en detaljeret multimodal MR-tilgang laboratorier som min at påtage sig menneskelige undersøgelser med en lignende, øget evne til at se ind i hjernen hos vores forsøgspersoner. Selvom MR endnu ikke kan være et diagnostisk værktøj for ADHD, er det et vigtigt forskningsværktøj, der giver forskere mulighed for at få en særlig indsigt i udviklingen af ADHD hjerne.

Mit laboratorium opnår MR-scanninger for babyer kort efter fødslen for at få et billede af hjernen, før nogen postnatal påvirkning griber fat. Vi tester om prænatal eksponering - for stress, traumer, alkohol osv. - øger risikoen for ADHD ud over en eller anden familiær eller genetisk effekt. Det overordnede mål er at isolere og identificere via MRI de prenatale faktorer, der øger ADHD-risikoen og derefter reducere disse eksponeringer. Ting som stress vil aldrig blive elimineret helt, men hvis vi kan reducere dem, antyder forskning, at vi kan sænke risikoen for, at et barn udvikler ADHD.

Vi bruger en strukturel MRI, der giver os mulighed for at se på størrelsen og formerne i forskellige hjerneområder, og diffusion MRI, der kortlægger de hvide stofskanaler, der forbinder forskellige hjerneområder. Desuden bruges den funktionelle MR til at vurdere, hvilke hjerneområder er aktive over en periode.

I de undersøgelser, vi udfører nu, tilmelder vi kvinder under graviditet. Derefter foretager vi en detaljeret vurdering af forskellige eksponeringer under graviditet. Kort efter fødslen opnår vi MR-scanninger på babyerne. Og derefter hele barndommen fortsætter vi med at foretage detaljerede vurderinger af udviklingen af ​​opmærksomhed og hyperaktiv opførsel.

MRI-forskningsmål for hjernen

Mit laboratorium har som mål at fortsætte med at følge disse børn i alderen 6 til 10 år, når ADHD-diagnosen virkelig kommer frem. Hvad det giver os mulighed for at gøre, er at afgøre, om de prenatal eksponeringer, vi ser, er påvirker hjerneudviklingen, og om det fortsætter og forudsiger den efterfølgende udvikling af ADHD.

Mit laboratorium vil også være i stand til at sammenligne genetisk risiko for ADHD med risiko forårsaget af prenatal eksponering. En mere kvantitativ tilgang, som vi bruger til at forfølge dette mål, er, at vi genotyperer mødrene. Der er en bestemt genetisk profil kaldet Polygenic Risk Score, der prøver at kvantificere den genetiske risiko for ADHD. Ved at genotype alle mødre i vores undersøgelse kan vi stille det samme spørgsmål: Øger den prænatal eksponering risikoen for ADHD ud over det polygeniske risikoscore? Forhåbentlig vil resultaterne af vores forskning hjælpe fagfolk med at besvare dette spørgsmål.

Hvorfor har vi brug for nye ADHD-behandlinger?

Vores nuværende medicinbehandlinger mod ADHD fungerer ganske godt, men desværre stopper mange børn behandlingen over tid. Vi ved, at ADHD er en kronisk tilstand, der generelt kræver langtidsbehandling, men alligevel stopper de fleste teenagere med ADHD med at tage medicin inden for to år efter start. Hvorfor? Den vigtigste årsag til, at behandlingen stoppes, er bivirkninger, hvilket understreger det punkt, at vi har brug for bedre, mere raffinerede behandlinger, der er mindre tilbøjelige til bivirkninger.

Den første medicinbehandling mod ADHD er psykostimulerende stoffer, som først blev udviklet og brugt hos børn i 1930'erne. Det nydelsesmiddel behandlinger, som vi bruger i dag, har lidt ændrede leveringsmekanismer, såsom langtidsvirkende versioner og flydende formuleringer. Disse ændringer er meget nyttige, men den underliggende farmakologi er ikke ændret i næsten et århundrede.

Derudover er vores viden om, hvordan psykostimulanter fungerer, overraskende begrænset i betragtning af varigheden af ​​disse medicin. Vi ved, at psykostimulanter har en øjeblikkelig indflydelse, øger transmission af dopamin, men vi ved ikke, hvad ændringer stimulerende medicin forårsager i hjernen, der lindrer ADHD symptomer. Og vi ved ikke, hvilke af disse ændringer der faktisk er ansvarlige for symptomforbedring versus bivirkninger.

Hvordan MR kan fremskynde udvikling af ADHD-behandling

Igen nærmer mit laboratorium denne ADHD-behandlingskrav med MRI-teknologi. I dette tilfælde bruger vi ikke MR til at forstå, hvad der forårsager ADHD, men i stedet bruger vi MR til at forstå, hvordan vores behandlinger fungerer, og hvad vi kan gøre for at reducere bivirkninger.

I sidste ende, hvad vi ønsker at gøre i denne linje af forskning, er at identificere hjerneforandringer, der er ansvarlige for forbedring af symptom kontra hjerneændringer, der er ansvarlige for bivirkninger. Og med den information i hånden, ville det næste skridt være derefter at udvikle nye medicin, der specifikt er målrettet mod disse hjerneforandringer, hvilket fører til symptomforbedring.

Hvis du tager en gruppe børn, der har ADHD og udfører MR-scanninger på dem, og så bliver de behandlet med stimulerende medicin og scannet igen 10 år senere, ville ikke være i stand til at bestemme, hvilke af de dokumenterede hjerneændringer, der kan henføres til medicinen mod hjerneforandringer, der bare kunne tilskrives menneskelige udvikling. De har vokset i 10 år, og den proces i sig selv vil føre til betydelige hjerneændringer.

Undersøgelsen, som mit laboratorium og andre laboratorier har foretaget, antyder, at der er betydelige ændringer i hjernefunktion, der kan tilskrives stimulerende medicin. Men disse ændringer er kortvarige. Når vi behandler børn med ADHD og et stimulerende middel, ser vi, at medicinen kan være ekstremt effektiv på kort sigt. Men når medicinen er stoppet inden for en dag, begynder symptomerne igen.

MR-hjerne hjælper os med at forstå de kortsigtede virkninger af ADHD-medicin og kan i sidste ende også hjælpe os med at forstå de langsigtede virkninger.

[Læs dette næste: Hvordan hjerneafbildning ændrer alt - eller ikke]

Jonathan Posner, M.D., er bestyrelsescertificeret inden for voksen- og børnepsykiatri og ungdomspsykiatri og driver et MR-forskningslaboratorium ved Columbia University. Hans forskning har modtaget adskillige priser fra American Academy of Child and Adolescent Psychiatry (AACAP) og Depression and Bipolar Support Alliance (DBSA), kontinuerlig støtte fra National Institutes of Health (NIH), og er bredt udgivet i prestigefyldte tidsskrifter såsom som JAMA og Lancet.

Opdateret den 6. marts 2020