In einer aktuellen Studie veröffentlicht in JAMA-Netzwerk geöffnetForscher untersuchten die Gehirnarchitektur und neurophysiologischen Merkmale jugendlicher Fußballer.
Hintergrund
Die neurologischen Auswirkungen jugendlicher Fußballspieler, die Kopfverletzungen ausgesetzt sind, sind unklar. Während American Football die Teamarbeit fördern kann, können wiederholte suberschütternde Schläge insbesondere bei jungen Sportlern neurologische Probleme verursachen.
Studien haben gezeigt, dass Kollisionssportler eine geringere kortikale Dicke aufweisen, aktuelle High-School- und College-Footballspieler weisen jedoch eine stärkere Reduzierung des Gehirnvolumens und eine kortikale Ausdünnung in frontotemporalen Bereichen auf. Die funktionelle Konnektivität der funktionellen Magnetresonanztomographie (RS-fMRT) im Ruhezustand deutete auf neurophysiologische Veränderungen hin, die durch wiederholte Kopfverletzungen verursacht wurden.
Über die Studie
In der vorliegenden Studie verwendeten die Forscher hochentwickelte Neuroimaging-Techniken, um die Gehirnanatomie und Neurophysiologie zwischen High-School-Footballspielern und Teilnehmern an kontaktlosen Sportarten zu beurteilen.
Das Team stellte jugendliche Fußballsportler und Kontrollpersonen zusammen, die kontaktfreie Sportarten wie Tennis, Schwimmen und Langlauf aus fünf High-School-Sportprogrammen ausübten, basierend auf Alter, Schule und Geschlecht (männlich). Sie führten zwischen Mai und Juli 2021 sowie im darauffolgenden Jahr bildgebende Untersuchungen durch und analysierten die Daten zwischen Februar und November 2023.
Die Forschungsteilnehmer wurden mit Fußball und kontaktfreien Sportarten konfrontiert. Zu den Studienergebnissen gehörten strukturelle MRT-Daten, die auf kortikale Sulkaltiefe, Dicke, Gyrifizierung, RS-fMRT-Daten, die Amplitude niederfrequenter Fluktuationen (ALFF), Ruhezustand-funktionale Konnektivität (RS-FC) und regionale Homogenität (ReHo) untersucht wurden. .
Das Team bestand aus Personen im Alter von 13 bis 18 Jahren, die derzeit Mitglieder einer High-School-Footballmannschaft oder einer kontaktfreien Sportmannschaft waren. Sie schlossen Personen mit einer Vorgeschichte von mittelschweren bis schweren traumatischen Hirnverletzungen (TBI), Kontrollsportlern, die an organisierten Kontaktsportarten teilgenommen hatten, und MRT-Kontraindikationen aus.
Zunächst erstellte das Team ein Referenzvolumen und dessen schädelfreie Version und registrierte die BOLD-Referenz auf T1-gewichteten Bildern. Sie schlossen Personen mit Kopfbewegungen und rahmenweisen Verschiebungen von mehr als 3,0 mm und 3,0 Grad aus den fMRT-Analysen aus und reproduzierten die BOLD-Zeitreihe in ihrem ursprünglichen, natürlichen Raum. Das Team wählte den dorsolateralen präfrontalen Kortex (DLPFC) aufgrund seiner Beteiligung an Hirnschäden als Region of Interest (ROI). Das Team berücksichtigte das Alter, die Anzahl früherer Gehirnerschütterungen, den Body-Mass-Index (BMI), die Ergebnisse des Patientengesundheitsfragebogens (PHQ-9) für Depressionen, die Werte für generalisierte Angststörungen (GAD-7) für Angstzustände und das intrakranielle Volumen als Variablen in der Studie.
Ergebnisse
Insgesamt wurden 275 Männer (205 Fußballer; 189 Weiße (92 %), fünf Asiaten und acht Schwarze oder Afroamerikaner; 70 Kontrollpersonen; 64 Weiße (92 %), vier Asiaten und ein Afroamerikaner oder Schwarzer analysiert. Das Durchschnittsalter der Teilnehmer betrug 16 Jahre. Die Fußballer zeigten im Vergleich zu den Kontrollspielern eine deutliche Ausdünnung der Hirnrinde, insbesondere in den vorderen Hinterhauptregionen wie den Gyri präcentralis auf der rechten Seite und den Gyri frontalis superior auf der linken Seite.
Im Gegensatz dazu gab es bei Fußballspielern eine erhöhte kortikale Dicke im linken cingulären Kortex und im kaudalen cingulären Kortex im hinteren bzw. vorderen Bereich der rechten Gehirnhälfte. Die Fußballspieler zeigten im Vergleich zu den Kontrollpersonen eine größere Sulkaltiefe im Precuneus, im präzentralen Gyri und im cingulären Kortex, insbesondere im unteren Teil des Parietallappens und in den kaudalen cingulären Kortexregionen des vorderen Teils der rechten Gehirnhälfte.
Im Vergleich zu den Kontrollpersonen zeigten die Fußballspieler eine erhöhte Gyrifizierung in verschiedenen Regionen beider Hemisphären, einschließlich der frontoparietalen Bereiche, des cingulären Kortex, des Gyrus lingualis und des Precuneus. Im Gegensatz dazu beobachtete das Team eine geringere Gyrifizierung im Pericalcarin, im oberen Temporalgyri, im Pars orbitalis gyri und im kaudalen cingulären Kortex des vorderen Gehirns.
Das Team stellte signifikant niedrigere ALFF-Werte im cingulären Kortex und Frontallappen des Fußballers fest, einschließlich des linken dreieckigen, oberen und mittleren Frontalkreisels; präzentraler Gyrus; vorderer und mittlerer cingulärer Kortex; und bilaterale Inselregionen. Im Gegensatz dazu beobachteten sie eine erhöhte ALFF in den medialen Hinterhauptbereichen der linken Gehirnhälfte von Fußballern, einschließlich des Calcarinus und des Gyrus lingualis.
In ähnlicher Weise stellte das Team eine signifikant höhere regionale Homogenität in den okzipitotemporalen Gehirnregionen von Fußballspielern als bei Kontrollpersonen fest, einschließlich Sulcus calcarinus, mittlerer, lingualer und unterer occipitaler Gyri sowie unterer und mittlerer Gyri temporalis. Im Gegensatz dazu beobachtete das Team eine deutlich geringere regionale Homogenität in den präzentralen Gyri rechts und links sowie in den medialen Regionen des Gehirns, einschließlich des bilateralen hinteren und mittleren cingulären Kortex, des Putamen und der Insula.
Abschluss
Insgesamt ergab die Studie eine kortikale Ausdünnung im frontalen und okzipitalen Bereich, eine Verdickung im cingulären Kortex, eine größere Sulkaltiefe und eine stärkere Gyrifizierung in den Gehirnen heranwachsender Fußballspieler im Vergleich zu Kontrollpersonen. Lokale Gehirnaktivitätsmuster zeigten eine niedrigere ALFF im Frontalbereich und eine höhere ALFF im Okzipitalbereich. Die Kohärenz der Gehirnsignale war ähnlich, mit niedrigerem ReHo in den medialen und frontalen Bereichen und höherem ReHo in den okzipitotemporalen Regionen. Die Studienergebnisse hoben auch das kontinuierliche Wachstum und die Reifung der Gyri und Sulci der Kortikalis hervor, die für den Entwicklungsverlauf von der Kindheit bis zur Jugend von wesentlicher Bedeutung sind.
