Durch Dopamin Einblicke in Parkinson und Autismus erhalten
Es gibt zwar immer mehr Hinweise darauf, dass der Anteil autistischer Personen mit Parkinson ungewöhnlich hoch ist, aber der Grund dafür bleibt unbekannt. Da die Symptome beider Erkrankungen mit Veränderungen der körperlichen Bewegung und des Sozialverhaltens einhergehen, lautet eine Hypothese, dass sie eine gemeinsame biologische Grundlage aufweisen. Das Team des vom Europäischen Forschungsrat(öffnet in neuem Fenster) finanzierten Projekts Brain2Bee(öffnet in neuem Fenster) profitierte von einer interdisziplinären Zusammenarbeit – die Neurowissenschaften, KI und Genetik umfasste – und untersuchte, ob Dopamin einen Teil der Antwort bieten könnte. „Während einige Studien einen Zusammenhang zwischen Dopamin und Autismus herstellten, war die Rolle von Dopamin im Sozialverhalten kaum erforscht, was uns dazu inspirierte, eine mögliche umfassendere Rolle in den sozialen und motorischen Funktionen von Autismus und Parkinson zu suchen“, sagt Jennifer Cook, Projektkoordinatorin von der Universität Birmingham(öffnet in neuem Fenster), die das Projekt federführend begleitete. Aus dem Projekt gingen bessere Diagnoseinstrumente hervor. „Wir sind sehr erfreut, dass unsere Instrumente Autismus und Parkinson anhand der Bewegung unterscheiden können. Wir hatten befürchtet, dass diese Bewegungen für die Algorithmen zu ähnlich sein könnten“, kommentiert Cook. „Dadurch haben wir echte Hoffnung auf eine schnellere und genauere Diagnose der einzelnen Erkrankungen.“
Dopamin beeinflusst das Verhalten und die motorischen Funktionen
Dopamin ist ein Neurotransmitter, der aus einer Aminosäure hergestellt wird, die in Lebensmitteln wie Milcherzeugnissen, Nüssen und Samen enthalten ist. Es beeinflusst, wie das Gehirn eine Reihe von kognitiven und körperlichen Funktionen wie Lernen und Bewegung verarbeitet. Bei Parkinson gehen in einer bestimmten Hirnregion Dopamin produzierende Zellen verloren, weshalb häufig Medikamente eingesetzt werden, um den Dopaminspiegel zu erhöhen. Brain2Bee warb Freiwillige aus der breiten Öffentlichkeit für eine Arzneimittelstudie an. Einigen Personen wurde ein Medikament namens Haloperidol verabreicht, das einen Dopaminrezeptor, den Rezeptor D2(öffnet in neuem Fenster) blockiert, wodurch das Gehirn vorübergehend in einen „dopaminarmen“ Zustand versetzt wird, während andere ein Placebo erhielten. Die an der Studie teilnehmenden Personen absolvierten motorische und soziale Aufgaben, um zu beobachten, wie Dopamin die körperliche Bewegung und die soziale Interaktion beeinflusst, wobei die Leistung zwischen der Einnahme von Haloperidol und einem Placebo verglichen wurde. Es wurde festgestellt, dass Dopamin eine Schlüsselrolle einnimmt, wenn es darum geht, die Geschwindigkeit der Bewegung an die jeweilige Situation anzupassen(öffnet in neuem Fenster). Konkret stellte sich heraus, dass es auch für die Entwicklung sozialer Sensibilitäten wichtig ist, wie z. B. dafür, Gefühle(öffnet in neuem Fenster) und Absichten anderer(öffnet in neuem Fenster) zu verstehen und aus sozialen Hinweisen zu lernen(öffnet in neuem Fenster). „Wir fanden außerdem heraus, dass Dopamin soziale und motorische Funktionen getrennt voneinander beeinflusst, was darauf hindeutet, dass an beiden Funktionen unterschiedliche Teile des Dopaminsystems beteiligt sein könnten. Wenn sich dies bestätigt, könnten wir daraus schlussfolgern, dass die Einflüsse von Dopamin auf Bewegung und Sozialverhalten nicht so eng miteinander verbunden sind wie angenommen“, fügt Cook hinzu. Es wurde ein Computermodell erstellt, um zu untersuchen, ob Autismus und Parkinson biologische oder verhaltensbezogene Merkmale aufweisen, die mit Dopamin zusammenhängen. Durch maschinelles Lernen wurden die Algorithmen des Modells darauf trainiert, mithilfe von Bewegungsdaten zwischen Autismus und Parkinson zu unterscheiden. „Wir haben keine gemeinsame genetische Ursache gefunden. Unser Algorithmus erkannte zudem wichtige Unterschiede in den Bewegungsmustern, was darauf hindeutet, dass sich die Erkrankungen trotz ihrer Ähnlichkeiten deutlich voneinander unterscheiden – was den Weg für künftige Hilfsmittel zur Verringerung von Fehldiagnosen ebnet“, so Cook.
Wie Sozialverhalten im Laufe der Evolution erhalten bleiben könnte
Um herauszufinden, ob Sozialverhalten bei anderen Arten durch ähnliche Gene unterstützt wird, untersuchte Brain2Bee auch Honigbienen, die sehr soziale Lebewesen sind und deren Gehirnchemie mit der des Menschen vergleichbar ist (einschließlich Dopamin). „Bei der Analyse der genetischen Daten beider Arten fanden wir Überschneidungen bei einigen Genen, die mit der Geselligkeit in Verbindung stehen(öffnet in neuem Fenster), was darauf hindeutet, dass bestimmte biologische Wege für Sozialverhalten über die Evolution hinweg konserviert sein könnten“, bemerkt Cook. Die Erprobung von Dopamin verstärkenden Arzneimitteln zur Unterstützung sozialer oder motorischer Funktionen liegt zwar außerhalb des Rahmens von Brain2Bee, wird aber ein zukünftiger Schwerpunkt sein.
