Kompression von funktionalen Gradienten des Kleinhirns bei Schizophrenie

Unser Verständnis des Kleinhirns und seiner Rolle bei Hirnerkrankungen hat sich von der motorischen Verarbeitung hin zur hochgradigen kognitiven und affektiven Verarbeitung entwickelt. Jüngste Fortschritte in der Neurowissenschaft haben Hierarchie als ein grundlegendes Prinzip für die Organisation des Gehirns hervorgehoben. Trotz umfangreicher Forschung über Kleinhirnfunktionseinschränkungen bei Schizophrenie besteht die Notwendigkeit, einen neurobiologischen Rahmen zu schaffen, um das gleichzeitige Auftreten und die Interaktion von niedrig- und hochgradigen funktionalen Anomalien des Kleinhirns bei Schizophrenie besser zu verstehen. Um einen solchen Rahmen zu etablieren, untersuchten wir die Anomalien in der Verteilung der sensorimotorischen-supramodalen hierarchischen Verarbeitungs-Topographie im Kleinhirn und in den kleinhirn-zerebralen Schaltkreisen bei Schizophrenie mithilfe einer neuartigen gradientenbasierten Analyse der funktionellen Konnektivität im Ruhezustand (96 Patienten mit Schizophrenie vs. 120 gesunde Kontrollen). Wir fanden heraus, dass Schizophrenie-Patienten eine Kompression des Hauptmotor-zu-supramodalen Gradienten zeigten. Konkret gab es erhöhte Gradientenwerte in sensorimotorischen Regionen und verringerte Gradientenwerte in supramodalen Regionen, was zu einer verkürzten Distanz (Kompression) zwischen den sensorimotorischen und supramodalen Polen dieses Gradienten führte. Dieses Muster wurde in der intra-kleinhirnlichen, kleinhirn-zerebralen und zerebral-kleinhirnlichen funktionellen Konnektivität beobachtet. Weiterführende Untersuchungen ergaben eine Hyperkonnektivität zwischen sensorimotorischen und kognitiven Bereichen innerhalb des Kleinhirns, zwischen kleinhirnlichen sensorimotorischen und zerebralen kognitiven Bereichen sowie zwischen kleinhirnlichen kognitiven und zerebralen sensorimotorischen Bereichen, was möglicherweise zur beobachteten komprimierten Struktur beiträgt. Diese Befunde stellen einen neuartigen Mechanismus dar, der möglicherweise dem gleichzeitigen Auftreten und der Interaktion von niederen und höheren funktionalen Anomalien der kleinhirn- und zerebralen-kleinhirnlichen Schaltkreise bei Schizophrenie zugrunde liegen könnte. Innerhalb dieses Rahmens der abnormalen Motor-zu-supramodalen Organisation könnte eine Kaskade von Beeinträchtigungen, die auf einem gestörten niederen sensorimotorischen System beruht, teilweise für die hochgradige kognitive Kleinhirnfunktionseinschränkung bei Schizophrenie verantwortlich sein.