In den letzten Jahren haben sich zunehmend genetische Defekte als potenzielle Ursachen für Autismus-Spektrum-Störungen herauskristallisiert. Jetzt haben Wissenschaftler der Universitäten des Saarlandes und Ulm herausgefunden, dass eines der betroffenen Gene auch an der Verarbeitung akustischer Signale beteiligt ist.
Dabei handelt es sich um das Gen Cacna2d3, das einen Bestandteil eines Calciumkanals kodiert. In einer kürzlich veröffentlichten Studie hat die Forschergruppe um PD Dr. Simone Kurt die Signalverarbeitung in der Hörbahn von Mäusen mit und ohne Cacna2d3-Gendefekt untersucht.
Hierfür hat Kurt zusammen mit ihrer Kollegin Prof. Jutta Engel die Aktivität von Neuronen im Colliculus inferior (IC) aufgenommen, der auf der Verarbeitungsstrecke zwischen Innenohr und auditorischem Cortex liegt.
Eine Frage der Kommunikation
Viele Neurone im IC sind auf die Verarbeitung von Kommunikationslauten bei Tieren bzw. von Sprache beim Menschen spezialisiert. Im Labor lassen sich diese Kommunikationslaute durch amplitudenmodulierte Schallsignale simulieren. Dabei handelt es sich um akustische Signale mit einer an- und abschwellenden Intensität, aber gleichbleibender Trägerfrequenz.
In den Experimenten wurden den Mäusen Signale mit Modulationsfrequenzen von 10 bis 200 Hertz vorgespielt. Ab einer Modulationsfrequenz von 70 Hertz konnten die IC-Neurone von Mäusen mit dem Cacna2d3-Gendefekt die Signale nicht mehr sinnvoll verarbeiten, während dies bei Tieren aus der Kontrollgruppe noch problemlos möglich war.
„Wir konnten in der jetzigen Arbeit erstmals messen, dass diese akustischen Signale bei den genetisch veränderten Mäusen von den IC-Neuronen nicht mehr korrekt extrahiert werden können“, so Kurt. „Je schneller die zeitliche Änderung des Schallsignals, desto schlechter konnte dieses verarbeitet werden.“
Darüber hinaus erläutert Engel: „Die reduzierte Verarbeitungsleistung der IC-Neurone der Mäuse mit funktionslosem Cacna2d3-Gen lag aber nicht daran, dass diese schwerhörig waren, denn in einer vorangegangenen Arbeit haben wir gezeigt, dass diese Mäuse normale Hörschwellen haben, die Cochlea also gut funktioniert.“
Die emotionale Komponente der Sprache
Ähnliche Verarbeitungsstörungen könnten auch bei autistischen Menschen mit Cacna2d3-Gendefekt auftreten. „Die Patienten sind zwar nicht im herkömmlichen Sinne taub, aber haben schwere zentrale Hörstörungen. Möglicherweise können einige Betroffene bestimmte Laute akustisch nicht auflösen und lernen daher die Sprache nicht“, erklärt Engel.
„Hinzu kommt, dass vielen weniger schwer betroffenen Autisten die Fähigkeit fehlt, den emotionalen – affektiven – Gehalt von Sprache, unabhängig vom Wortsinn des Gesprochenen, zu erkennen.“ Um diese Sprachmelodie verstehen zu können, ist wiederum eine sehr gut funktionierende Verarbeitung amplitudenmodulierter Signale nötig.
