Kartlägga ADHD-hjärnan: MR-skanningar kan låsa upp bättre behandling och till och med förebyggande av symptom

Kan hjärnan MRI-avbildning diagnostisera ADHD?

Kan diagnos av hjärnans magnetisk resonans (MRI) diagnostisera ADHD? Tyvärr, men otvetydigt, nej. Ingen hjärnavbildningsmodalitet - MRT, SPECT-skanning, T.O.V.A eller annat - kan noggrant diagnostisera hyperaktivitetsstörning av ADHD eller ADD.

Trots vad du kanske har läst i den populära pressen, kan inga av dessa verktyg användas pålitligt som exakta, fristående diagnosverktyg för att identifiera ADHD. Test som T.O.V.A. och kontinuerlig prestationsuppgift kan vara till hjälp för att ge diagnosläkaren ytterligare information, men isolerat är de inte diagnostiska och de bör inte användas för att diagnostisera ADHD.

Varför? En individ kan göra mycket dåligt på T.O.V.A., men inte för att de har ADHD. Till exempel, någon som är djupt deprimerad kommer också att ha nedsatt uppmärksamhet, så det här testet saknar vad vi kallar "specificiteten för ADHD."

Den andra frågan är en brist på känslighet. I vissa inställningar är uppmärksamheten hos vissa barn med ADHD mycket nedsatt. Men när de gör T.O.V.A., ser deras uppmärksamhet inte så illa ut. Vissa föräldrar ser detta i samband med att spela ett videospel, där ibland ett barn som till och med har det värsta fallet av ADHD fortfarande faktiskt kan uppmärksamma ganska bra.

[Hämta den här gratis nedladdningen: 3 väsentliga (och frivolösa) komponenter i en ADHD-diagnos]

Men ur ett forskningsperspektiv, hjärnansökningar - och hjärnan MRI, i synnerhet - är ganska viktiga för att hjälpa oss att tänka på samtidigt förekommande tillstånd. Och orsaken till detta beror på att eftersom vår förståelse av hjärnan förbättras tittar vi på hjärnan mycket mer ur perspektivet av underliggande kretsar eller hjärnsystem. Dessa hjärnsystem har inte en-till-en-relation med psykiatrisk diagnos men kan undergå olika tillstånd.

Exempelvis är hjärnsystemet som vi tror är involverat i nöjesvaret, eller det vi kallar "belöningsbearbetning", samma hjärnsystem som är associerat med både ADHD och missbruk av ämnen. När vi lär oss mer om hjärnan blir det tydligare att vissa underliggande hjärnsystem kan predisponera individer till flera tillstånd snarare än ett isolerat tillstånd. Och det är mycket troligt att vi ser så mycket förekomst av psykiatriska tillstånd.

MR-forskning kan hjälpa oss att identifiera och kartlägga dessa hjärnsystem, och det hjälper också proffs att förstå ADHD-behandling och förebyggande med en ny, nyanserad lins.

Är ADHD verkligen förebyggande om det är genetiskt?

I USA har diagnosgraden för ADHD nästan fördubblats under de senaste 20 åren. En del av denna ökning tillskrivs ökad medvetenhet om ADHD-symtom över alla dess subtyper - hyperaktiv / impulsiv, ouppmärksam och kombinerad. Som sagt är det osannolikt att en så betydande ökning av diagnostisk hastighet för ADHD beror på en ökad medvetenhet ensam. Det finns en rimlig chans att den faktiska hastigheten för ADHD verkligen går upp. Detta understryker behovet av förebyggande strategier.

Vissa fall av ADHD är helt och hållet hänförliga till gener, men de flesta forskare anser att i huvuddelen av fallen, ADHD orsakas faktiskt av en gen-och miljöinteraktion. Med andra ord, generna är scenen, men vissa miljöinsatser utlöser symptom på ADHD. Min forskning syftar till att bättre förstå är miljökomponenten i denna epigenetiska ekvation.

[Skaffa denna expertresurs: Unraveling the Mysteries of ADHD Brain]

Mänsklig hjärnutveckling är anmärkningsvärt plast. Det är massor av förändringar som pågår från födseln fram till de första decennierna av livet. Och vilka faktorer som i slutändan påverkar den utvecklingen som ökar eller minskar risken för ADHD är fortfarande saker som vi inte har fungerat bra - ännu.

MR-forskning om hjärnan för förebyggande av ADHD

Brain MRI är ett nytt och experimentellt verktyg i världen av ADHD-forskning. 2017 publicerade en studie i Radiologi dokumenterade skillnader mellan MR-skanningar av ADHD-hjärnor och icke-ADHD-hjärnor. Dessa fynd fick större trovärdighet av en 2018-studie genomförd av Radboud University Nijmegen Medical Center som använde MRI-hjärnscanningar för att dra slutsatsen att personer med ADHD hade mindre hjärnvolym i fem subkortikala områden.

My Brain MRI Research vid Columbia University

Posnerlaboratoriet vid Columbia University använder MRI bland andra verktyg för att studera effekterna av prenatal exponeringar på ADHD. Att förstå prenatalperioden är avgörande på grund av den omfattande hjärnutvecklingen som pågår under den perioden och mitt laboratorium forskning stöds av aktuella epidemiologiska studier och djurmodeller som kopplar en mängd prenatal exponeringar till en ökad risk för ADHD. Bland dessa exponeringar är stress, trauma, olika läkemedel, kemikalier och till och med kost eller fetma.

Studier som använde djurmodeller har alltid haft en fördel jämfört med mänskliga studier genom att forskare, efter att djurstudier har slutsats, kan se in i råttans hjärnor via dissektion. Nu gör det möjligt för en detaljerad multimodal MR-strategi att laboratorier som min kan genomföra mänskliga studier med en liknande, ökad förmåga att se in i hjärnorna hos våra försökspersoner. Så även om MR ännu inte kan vara ett diagnostiskt verktyg för ADHD, är det ett viktigt forskningsverktyg som gör det möjligt för forskare att få en speciell insikt i utvecklingen av ADHD-hjärna.

Mitt laboratorium får MR-skanningar för spädbarn strax efter födseln för att få en bild av hjärnan innan någon postnatal påverkan tar tag. Vi testar om exponering före födseln - för stress, trauma, alkohol etc. - ökar risken för ADHD utöver någon familjär eller genetisk effekt. Det övergripande målet är att isolera och identifiera via MRI de prenatala faktorer som ökar ADHD-risken och sedan minska dessa exponeringar. Saker som stress kommer aldrig att elimineras helt, men om vi kan minska dem antyder forskning att vi kan minska risken för att ett barn utvecklar ADHD.

Vi använder en strukturell MRI, som gör det möjligt för oss att titta på storleken och formerna av olika hjärnregioner, och diffusion MRI, som kartlägger de vita materiekanalerna som förbinder olika hjärnregioner. Dessutom används den funktionella MRT för att bedöma vilka hjärnregioner som är aktiva under en tidsperiod.

I de studier vi gör nu registrerar vi kvinnor under graviditeten. Vi gör sedan en detaljerad utvärdering av olika exponeringar under graviditeten. Strax efter födseln får vi MR-skanningar på barnen. Och sedan hela barndomen fortsätter vi att göra detaljerade bedömningar av utvecklingen av uppmärksamhet och hyperaktivt beteende.

MRI-forskningsmål för hjärnan

Mitt laboratories mål är att fortsätta följa dessa barn upp till 6 till 10 år, när ADHD-diagnosen verkligen kommer fram. Vad det gör att vi kan göra är att avgöra om de prenatal exponeringar som vi ser är påverkar hjärnutvecklingen, och om det fortsätter och förutsäger den efterföljande utvecklingen av ADHD.

Mitt laboratorium vill också kunna jämföra genetisk risk för ADHD med risk som orsakas av prenatal exponering. Ett mer kvantitativt tillvägagångssätt som vi använder för att uppnå detta mål är att vi genotypar mödrarna. Det finns en speciell genetisk profil som heter Polygenic Risk Score som försöker kvantifiera den genetiska risken för ADHD. Genom att genotypa alla mödrarna i vår studie kan vi ställa samma fråga: Ökar exponering före födseln risken för ADHD utöver det polygeniska riskresultatet? Förhoppningsvis kommer resultaten från vår forskning att hjälpa proffs att svara på denna fråga.

Varför behöver vi nya ADHD-behandlingar?

Våra nuvarande medicinbehandlingar för ADHD fungerar ganska bra, men tyvärr slutar många barn behandlingen över tid. Vi vet att ADHD är ett kroniskt tillstånd som i allmänhet kräver långvarig behandling, men ändå majoriteten av tonåringar med ADHD slutar ta medicin inom två år efter det att den började. Varför? Det främsta skälet som ges för att avbryta behandlingen är biverkningar, vilket understryker att vi behöver bättre och mer förfinade behandlingar som är mindre benägna att biverkningar.

Den första linjen medicinering behandling för ADHD är psykostimulantia, som först utvecklades och användes hos barn på 1930-talet. De stimulerande medel behandlingar som vi använder idag har något förändrade leveransmekanismer, såsom långverkande versioner och flytande formuleringar. Dessa förändringar är till stor hjälp, men den underliggande farmakologin har inte förändrats på nästan ett sekel.

Dessutom är vår kunskap om hur psykostimulanter fungerar överraskande begränsad med tanke på hur länge dessa läkemedel är. Vi vet att psykostimulanter har en omedelbar effekt, ökar överföringen av dopamin, men vi vet inte vilka förändringar stimulerande mediciner orsakar i hjärnan som lindrar ADHD-symtom. Och vi vet inte vilka av dessa förändringar som faktiskt ansvarar för symptomförbättring kontra biverkningar.

Hur MR kan påskynda ADHD-behandlingsutveckling

Återigen närmar mitt laboratorium denna ADHD-behandlingskvarv med MRI-teknik. I det här fallet använder vi inte MRI för att förstå vad som orsakar ADHD, utan istället använder vi MRI för att förstå hur våra behandlingar fungerar och vad vi kan göra för att minska biverkningarna.

I slutändan är det vi vill göra i den här forskningsgränsen identifiera hjärnförändringar som är ansvariga för symptomförbättring kontra hjärnförändringar som är ansvariga för biverkningar. Och med den informationen i handen, skulle nästa steg vara att sedan utveckla nya mediciner som specifikt riktar sig till de hjärnförändringar som leder till symptomförbättring.

Om du tar en grupp barn som har ADHD och utför MR-skanningar på dem och sedan behandlas de med stimulerande medicin och skannas igen 10 år senare skulle inte kunna avgöra vilka av de dokumenterade hjärnförändringarna som kan hänföras till medicinen mot hjärnförändringar som bara kunde hänföras till människan utveckling. De har vuxit i tio år, och den processen i sig kommer att leda till stora hjärnförändringar.

Studien som mitt laboratorium och andra laboratorier har gjort antyder att det finns betydande förändringar i hjärnfunktionen som kan hänföras till stimulerande mediciner. Men dessa förändringar är kortlivade. När vi behandlar barn med ADHD och ett stimulerande läkemedel ser vi att medicinerna kan vara extremt effektiva på kort sikt. Men när läkemedlet har stoppats, inom en dag, återkommer symtomen.

Hjärn MRT hjälper oss att förstå de kortsiktiga effekterna av ADHD-medicinering och kan i slutändan hjälpa oss att förstå de långsiktiga effekterna också.

[Läs det här nästa: Hur hjärnan avbildar förändrar allt - eller inte]

Jonathan Posner, M.D., är styrelsecertifierat inom vuxen- och barnpsykiatri och ungdomspsykiatri och driver ett MR-forskningslaboratorium vid Columbia University. Hans forskning har fått många utmärkelser från American Academy of Child and Adolescent Psychiatry (AACAP) och Depression and Bipolar Support Alliance (DBSA), kontinuerligt stöd från National Institute of Health (NIH), och publiceras allmänt i prestigefyllda tidskrifter som som JAMA och Lansett.

Uppdaterad 6 mars 2020