Die Makroarchitektur des Gehirns aus Verbindungen kann als „Konnektom“ abgebildet werden, das aus Knoten besteht, die verschiedene Regionen des Gehirns repräsentieren, und deren Kanten, den Verbindungen zwischen diesen Knoten. Einige dieser Knoten fungieren als Knotenpunkte (Hubs), die für die gesamte Organisation und Verteilung von Informationen im Gehirn von grundlegender Bedeutung sind. Wenn ein Netzwerkknotenpunkt ein Übermaß an Verbindungen aufweist, ist er Teil eines so genannten „Rich Club Network“. Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass eine Schädigung dieses „Rich Club Network“ verschiedene Sprach- und Lesefunktionen in ähnlicher Weise beeinträchtigen kann wie eine direkte Schädigung von Hirnregionen, die normalerweise mit Sprache und Verstehen assoziiert sind.
An dieser Untersuchung nahmen 44 Patienten teil, die mindestens sechs Monate vor der Studie einen linkshemisphärischen ischämischen Schlaganfall erlitten hatten. Für die Aphasie-Tests wurde die Western Aphasia Battery verwendet, die den Gesamtschweregrad der Aphasie sowie Unterbewertungen der Sprachflüssigkeit, des Hörverständnisses, der Sprachwiederholung und des Benennens bestimmt. Jedem Teilnehmer wurde ein Aphasie-Quotient (WAB-AQ) als Maß für den Schweregrad zugeordnet. MRI-Diffusions-Tensor-Imaging (MRI-DTI), das die Verbindungen zwischen Hirnregionen abbilden kann, wurde verwendet, um das Rich-Club-Netzwerk bei jedem einzelnen Patienten zu identifizieren.
Die Forscher fanden heraus, dass sich die Aphasie der untersuchten Post-Stroke-Patienten deutlich unterscheiden kann, wenn die Bildgebung eine unterschiedliche Verteilung der Rich-Club-Knoten zeigt. Sie präsentieren ein eindrucksvolles Beispiel, in dem zwei Patienten ähnliche Volumina an Schlaganfallschäden, aber eine sehr unterschiedliche Anzahl an reichen, in der Nähe verbliebenen Club Nodes aufwiesen. Patient B hatte eine schwerere Aphasie (niedrigeres WAB-AQ = 23,6) als Patient A (WAB-AB = 64,6).
„Probanden, deren verschonte kortikale Sprachregionen als reiche Club-Knoten in das verbleibende Netzwerk integriert sind, haben mit geringerer Wahrscheinlichkeit schwerere Formen der Aphasie“, erklärten die Studienleiter Ezequiel Gleichgerrcht, MD, PhD, und Leonardo Bonilha, MD, PhD, vom Department of Neurology, Medical University of South Carolina.
Während sich die klinische Praxis oft auf die direkte Schädigung der grauen Substanz des Gehirns konzentriert hat, können neue Kartierungsverfahren wie MRI-DTI die Verbindungen der weißen Substanz im gesamten Gehirn untersuchen. Die Forscher betonten: „Diese Ergebnisse unterstreichen die potenzielle Relevanz und den Nutzen der Kartierung des neuronalen Konnektoms einzelner Probanden. Die Identifizierung von Mustern der Integrität der weißen Substanz hat das Potenzial, der gut etablierten volumenbasierten Analyse von klinischen, neuropsychologischen und sprachlichen Ergebnissen sowohl aus theoretischer als auch klinischer Sicht wertvolle Informationen hinzuzufügen.“