Neuropsychologische Modelle von Autismus-Spektrum-Störungen

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1 I. Z. Dziobek Kinder-Jugendpsychiatr. & S. Bölte: Neuropsycho Psychother. logische 39 (2) Modelle 2011 Verlag von Autismus-Spektrum-Störungen Hans Huber, Hogrefe AG, Bern Zeitschrift für Kinder- und Jugendpsychiatrie und Psychotherapie, 39 (2), 2011, Übersichtsarbeit Neuropsychologische Modelle von Autismus-Spektrum-Störungen Behaviorale Evidenz und neuro-funktionale Korrelate Isabel Dziobek 1 und Sven Bölte 2 1 Exzellenzcluster «Languages of Emotion», Freie Universität Berlin 2 Department of Women s and Children s Health, Karolinska Institutet, Stockholm Zusammenfassung. Fragestellung: Der Artikel gibt einen Überblick über die Modelle der Theory of Mind (ToM), Exekutivfunktionen (EF) und Zentralen Kohärenz (ZK), welche die neuropsychologischen Auffälligkeiten bei Menschen mit Autismus-Spektrum Störungen (ASS) treffend zu beschreiben vermögen. Methodik: In einem selektiven Review werden Ergebnisse behavioraler und funktionell-bildgebender Arbeiten zu den sozial-kognitiven, emotionalen und exekutiven Funktionen sowie der lokal-orientierten Wahrnehmung bei ASS berichtet. Ergebnisse: Beeinträchtigungen in ToM und EF sowie Besonderheiten in ZK sind vielfach replizierte Phänomene bei ASS. Vor allem soziale Wahrnehmungsprobleme und ToM haben einen hohen Erklärungswert für die klinische Symptomatik von ASS. Cerebrale Aktivierungsmuster unterscheiden sich bei Menschen mit und ohne ASS für ToM, EF und ZK. Als übergeordnetes neurales Erklärungsmodell scheint sich verringerte Konnektivität rekrutierter kortikaler Netzwerke gegen das Konzept einzelner betroffener Gehirnareale durchzusetzen. Schlussfolgerungen: Für ein besseres Verständnis der komplexen Zusammenhänge bei ASS ist eine zukünftige Integration klinischer, neuropsychologischer, funktionell-bildgebender und molekulargenetischer Befunde essenziell. Schwächen bei ToM und EF sowie Stärken in den Bereichen detail-orientierte Wahrnehmung sollten bei der individuellen Interventionsplanung verstärkt Eingang finden. Schlüsselwörter: Autismus, Neuropsychologie, Theory of Mind, Exekutive Funktionen, Zentrale Kohärenz, funktionelle Magnetresonanztomographie Abstract. Neuropsychological models of autism spectrum disorders behavioral evidence and functional imaging Objective: To review neuropsychological models of theory of mind (ToM), executive functions (EF), and central coherence (CC) as framework for cognitive abnormalities in autism spectrum disorders (ASD). Methods: Behavioral and functional imaging studies are described that assess social-cognitive, emotional, and executive functions as well as locally oriented perception in ASD. Results: Impairments in ToM and EF as well as alterations in CC are frequently replicated phenomena in ASD. Especially problems concerning social perception and ToM have high explanatory value for clinical symptomatology. Brain activation patterns differ between individuals with and without ASD for ToM, EF, und CC functions. An approach focussing on reduced cortical connectivity seems to be increasingly favored over explanations focussing on single affected brain sites. Conclusions: A better understanding of the complexities of ASD in future research demands the integration of clinical, neuropsychological, functional imaging, and molecular genetics evidence. Weaknesses in ToM and EF as well as strengths in detail-focussed perception should be used for individual intervention planning. Keywords: autism, neuropsychology, Theory of Mind, executive functions, central coherence, functional magnetic resonance imaging Einleitung Die neuropsychologische Charakterisierung von Autismus-Spektrum Störungen (ASS) hat in den letzten zwei Jahrzehnten ein beträchtliches Forschungsinteresse hervorgerufen. Ein Grund hierfür ist die Annahme, dass die Symptomtrias bei ASS (Beeinträchtigung der sozialen Interaktion, der Kommunikation und der Sprache sowie repetitive und stereotype Verhaltensweisen) auf eine Reihe von kognitiven Dysfunktionen und Veränderungen zurückgeführt werden kann (Herbert, 2004). Die «big three» unter diesen neuropsychologischen Erklärungsmodellen von ASS, über die hier ein Überblick gegeben werden soll, sind die «Theory of (own and other) Mind (ToM)», «Exekutive Funktionen (EF)» und «Zentrale Kohärenz (ZK)». Trotz einer Vielzahl von strukturellen Bildgebungsstu- DOI / /a000094

2 80 I. Dziobek & S. Bölte: Neuropsychologische Modelle von Autismus-Spektrum-Störungen dien, steht die Identifizierung der neurobiologischen Korrelate des Autismus noch aus (Kwon, Ow, Pedatella, Lotspeich & Reiss, 2004). Das Fehlen von reproduzierbaren pathophysiologischen Faktoren spiegelt möglicherweise einen Mangel an genauer phänotypischer Charakterisierung wider, die nötig ist für die Suche nach den eher subtilen cerebralen Anomalien bei ASS. In den letzten Jahren war entsprechend eine exponentielle Zunahme an funktionell bildgebenden Studien zu verzeichnen, die durch Einsatz von sensitiven Verfahren zur ToM, EF und ZK versuchten, die Gehirnkorrelate von ASS zu identifizieren. Parallel zur Entwicklung in der Neuropsychologie wird auch in der funktionellen Bildgebung vermehrt angestrebt zu ergründen, wie verschiedene Hirnareale innerhalb von ganzen Netzwerken organisiert sind, statt einzelne dysfunktionale Gehirnareale zu lokalisieren. Soziale Kognition und Emotionen Unter sozialer Kognition kann jeder kognitive Prozess im zwischenmenschlichen Kontakt verstanden werden, der die Interaktion und Kommunikation mit anderen zum Zweck hat. Menschen mit ASS haben Schwierigkeiten mit sozialer Wahrnehmung. Des Weiteren besteht ein Mangel an ToM, d. h. es fällt ihnen schwer, sich selbst und anderen geistige Zustände beispielsweise Emotionen, Gedanken oder Absichten zuzuschreiben. Defizite in beiden Bereichen werden als ursächlich für die sozialen und kommunikativen Beeinträchtigungen bei ASS betrachtet (Tager-Flusberg, Joseph & Folstein, 2001). Eine der Besonderheiten sozialer Kognition liegt in der engen Verbindung zu Emotionen. Schon Brothers (1990) schrieb in ihrem wegweisenden Artikel über das «soziale Gehirn», dass es unsere Gefühle seien, die es uns erst ermöglichen würden, das psychische Erleben anderer Menschen zu verstehen und nachzuvollziehen. Tatsächlich haben Menschen mit ASS nicht nur Probleme in sozialer Kognition, sondern zeigen auch Besonderheiten bei der Verarbeitung von Affekt. Soziale Wahrnehmung Die angeborene Präferenz für soziale Reize bei typisch entwickelten Kindern führt zu früher und intensiver Auseinandersetzung mit Gesichtern und dem Erwerb entsprechender Expertise (Campos & Sternberg, 1981; Field, Woodson, Greenberg & Cohen, 1982). Bei Kindern mit ASS ist diese Präferenz ungleich schwächer ausgeprägt und als Folge sind Probleme der Gesichtsidentifikation ein gut dokumentiertes Phänomen (Boucher & Lewis, 1992; Serra et al., 2003). Es wurden außerdem Beeinträchtigungen bei der emotionalen Gesichtererkennung (Bölte & Poustka, 2003; Kleinman, Marciano & Ault, 2001), dem Erkennen von Emotionen anhand von Stimmintonationen (Rutherford, Baron-Cohen & Wheelwright, 2002) und beim Zuordnen von Prosodie zu entsprechenden emotionalen Gesichtsausdrücken (Boucher, Lewis & Collis, 2000) berichtet. Neuere Studien konnten diese Defizite jedoch nicht immer bestätigen (siehe Übersichtsarbeit Harms, Martin & Wallace, 2010). In einer groß angelegten Studie mit 99 Jugendlichen mit Autismus wurde keine Evidenz für eine beeinträchtigte Emotionserkennung für visuell und auditorisch dargebotene Basisemotionen gefunden (Jones et al., 2010). Eyetracking Studien haben bestätigt, dass Erwachsene mit ASS kürzer sozial relevante Anteile des Gesichts fixieren vor allem die Augenregion wenn soziale Szenen beobachtet werden (Klin, Jones, Schultz, Volkmar & Cohen, 2002). Theory of Mind Die ToM gilt als bislang einflussreichstes neuropsychologisches Modell zur Erklärung autistischer Symptomatik. Die prototypischen Verfahren zur Erfassung von Theory of Mind bei Kindern sind so genannte False Belief-Aufgaben (FB) (Wimmer & Perner, 1983). Mit dem Meistern von FB-Aufgaben stellen Kinder das Verständnis unter Beweis, dass andere Menschen unterschiedliche mentale Zustände haben können und somit falsche Annahmen oder Überzeugungen (False Beliefs) haben können. FB-Experimente konnten wiederholt zeigen, dass Kinder mit ASS Schwierigkeiten haben, die Perspektive anderer einzunehmen und stattdessen ihre Antworten auf Basis dessen geben, was sie selber wissen (Baron-Cohen, Leslie & Frith, 1985; Reed & Peterson, 1990). Im Alltag spiegeln sich diese ToM-Schwierigkeiten beispielsweise in Problemen wider, Geheimnisse zu behalten oder zu lügen. Auch durch den Einsatz anderer Verfahren wie Tests zum Erkennen von Faux Pas (Baron-Cohen, O Riordan et al., 1999), zum Verstehen von Täuschung (Baron-Cohen, 1992) oder von Intentionen in Kommunikationsprozessen (Jolliffe & Baron-Cohen, 1999) konnten Beeinträchtigungen autistischer Kinder in der Fähigkeit zu Mentalisieren nachgewiesen werden. Menschen mit ASS auf hohem Funktionsniveau und im Erwachsenenalter bereiten FB-Aufgaben meist keine Schwierigkeiten (Happé, 1994). Im Alltag bestehen trotzdem meist deutliche Auffälligkeiten in sozialer Kognition. Daher sind zur Objektivierung solcher Probleme anspruchsvollere (advanced) Testverfahren nötig, mit denen auch subtile Beeinträchtigungen nachgewiesen werden können. Vor allem Tests, die auf ökologisch validem Stimulusmaterial basieren, wie der fotobasierte Reading the Mind in the Eyes Test (Baron-Cohen, Wheelwright, Hill, Raste & Plumb, 2001) (in deutscher Übersetzung von Bölte, 2005a,b) und der videobasierte Movie for the Assessment of Social Cognition (MASC) (Dziobek et al., 2006) (vorliegend in Deutsch und Englisch) haben sich als sensitiv erwiesen, auch subtile Beeinträchtigungen der ToM zu detektieren.

3 I. Dziobek & S. Bölte: Neuropsychologische Modelle von Autismus-Spektrum-Störungen 81 Abbildung 1. Beispielitem des Multifaceted Empathy Test (MET). Emotionen Die Forschung zu emotionalem Erleben, im Vergleich zur Emotionserkennung, ist bei ASS ist noch vergleichsweise übersichtlich, was angesichts des zentralen Stellenwerts, der diesem Bereich bereits von Leo Kanner und Hans Asperger zugeschrieben wurde, erstaunt. Abweichungen im emotionalen Erleben bei ASS werden fast ausschließlich im sozialen Kontext berichtet. Interessanterweise sprechen die Befunde zwar dafür, dass Emotionen anders erlebt werden, diese Unterschiede jedoch vermutlich geringer sind als allgemeinhin angenommen. Empathie Ein Mangel an Empathie wird seit langem als zentrale Eigenschaft von Menschen mit ASS betrachtet (Wing, 1981). Die bisherige empirische Evidenz für Empathiedefizite betreffen aber fast ausschließlich kognitive Empathie (Baron- Cohen & Wheelwright, 2004), welche aber konzeptionell mit dem ToM-Konstrukt überlappt (Rogers, Dziobek, Hassenstab, Wolf & Convit, 2006) und in erster Linie die Fähigkeit zur Perspektivenübernahme beschreibt. Vergleichsweise wenige Befunde wurden erhoben, um die emotionale Empathie, d. h. die emotionale Reaktion auf den beobachteten Gemütszustand eines anderen (Mitgefühl), zu untersuchen. In einer Studie von Blair (1999) wurden Hautleitwiderstände als Indikator für das Ausmaß an Erregung gemessen, während Probanden mit und ohne ASS Fotos von Menschen in Notsituationen betrachteten. Die Studie fand keine Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen in erfasster Erregung, was auf intakte emotionale Empathie verweist. Diese Ergebnisse wurden bestätigt in einer Studie, in der erstmals kognitive und emotionale Empathie simultan bei Erwachsenen mit ASS erfasst wurden mithilfe des Multifaceted Empathy Test (MET) (Dziobek et al., 2008) (vorliegend in Deutsch und Englisch). Der MET ist ein computergestütztes Verfahren, bei dem Probanden Fotos von Personen in verschiedenen negativen emotionalen Zuständen gezeigt werden. Die Probanden sind aufgefordert, die dargestellten Emotionen zu erkennen (kognitive Empathie) und nachdem sie ein Feedback über die tatsächliche Emotion der abgebildeten Person erhalten haben außerdem anzugeben, wie sie sich selber fühlen als Reaktion auf das dargebotene Bild (emotionale Empathie) (Abbildung 1). Die Ergebnisse zeigten, dass Erwachsene mit ASS beeinträchtigt sind in kognitiver Empathie, jedoch genauso viel emotionale Betroffenheit empfinden wie eine typisch entwickelte Kontrollgruppe. Im Gegensatz dazu berichten die Autoren einer Längsschnittstudie neueren Datums mit Kindern (Hutman et al., 2010) über weniger Aufmerksamkeit und emotionale Involviertheit bei der Beobachtung verletzter Anderer bei jungen Kindern (1 3 Jahre) mit Autismus im Vergleich zu Kontrollen. Emotionsregulation und Alexithymie Mit dem Begriff Emotions- oder Affektregulation werden alle Prozesse bezeichnet, die der mentalen Verarbeitung emotionaler Zustände dienen. Meist soll die Verarbeitung eine Veränderung der Intensität oder zeitlichen Dauer von emotionalen Reaktionen bewirken. Marans et al. (2005) betonen die Wichtigkeit von emotions-regulatorischen Faktoren für die Symptomatik bei Menschen mit ASS. Sie führen die beeinträchtigten Fähigkeiten in sozialer Kommunikation teilweise auf eine reduzierte Emotionsregulation zurück. Mehrere Studien deuten darauf hin, dass physiologische Emotionen per se bei Menschen mit ASS denen bei typisch entwickelten ähnlich sind (Bölte, Feineis-Matthews, & Poustka, 2008; Willemsen-Swinkels, Bakermans-Kranenburg, Buitelaar, van Ijzendoorn & van Engeland, 2000). Im Gegensatz dazu scheinen aber die Fähigkeiten beeinträchtigt zu sein, diese emotionalen Reaktionen zu regulieren, d. h. die eigene Aktivierung akkurat bewusst zu machen und zu interpretieren sowie destabilisierende Ereignisse und Situationen zu antizipieren und zu bewältigen. So berichteten Bölte, Feineis- Matthews und Kollegen (2008) über Unterschiede in der subjektiven Einschätzung der eigenen Gefühle zwischen Ju-

4 82 I. Dziobek & S. Bölte: Neuropsychologische Modelle von Autismus-Spektrum-Störungen Abbildung 2. Wichtige Anteile des sozialen Gehirns (FG: Gyrus Fusiformis, STS: Sulcus Temporalis Superior, AM: Amygdala, MNS: Spiegelneuronen-System). gendlichen mit ASS und einer Kontrollgruppe. Die ASS Gruppe bewertete z. B. ihr Arousal als geringer und ihr Kontrollerleben als höher beim Betrachten der traurigen Bilder, was ein Indiz für eine reduzierte bewusste Verarbeitung von Emotionen ist. Alexithymie bezeichnet die Unfähigkeit, Gefühle zu identifizieren und zu beschreiben sowie die Schwierigkeit, Gefühle von Körperempfindungen emotionaler Erregtheit zu unterscheiden (Sifneos, 1973). Bei Menschen mit ASS wurde diese Fähigkeit als beeinträchtigt beschrieben (Attwood, 2004). Ferner wurde darauf hingewiesen, dass zwischen dem Asperger-Syndrom und den Symptomen der Alexithymie eine erhebliche Überlappung existiere (Fitzgerald & Bellgrove, 2006). Eine Studie von Berthoz und Hill (2005) mit Erwachsenen fand bei ASS in der Tat mehr alexithymisches Verhalten als bei Kontrollprobanden. Hier wurde u. a. der Bermond & Vorst Alexithymie Fragebogens (BVAQ) eingesetzt, der eine Differenzierung von kognitiven (das Verbalisieren von Gefühlen) und affektiven Komponenten (die emotionale Erregbarkeit) des Alexithymie- Konstrukts erlaubt. Die Ergebnisse des BVAQ verweisen interessanterweise parallel zu den Befunden bei empathischen und emotions-regulatorischen Fähigkeiten darauf, dass bei ASS in erster Linie in kognitiven Aspekten der Alexithymie Probleme bestehen. Funktionelle Bildgebung sozialer Wahrnehmung und der Theory of Mind Funktionell bildgebende Studien zu sozialer Wahrnehmung und vor allem zur Gesichterverarbeitung bei Autismus fokussieren auf den fusiformen Gyrus (fusiform face area, FFA), den Sulcus Temporalis Superior (STS) und die Amygdala als wesentliche vermittelnde Strukturen. Das Identifizieren von Gesichtern wird maßgeblich von einer Cortexregion des Temporallappens vermittelt, der FFA (Kanwisher, McDermott & Chun, 1997). Des Weiteren kommt dem STS eine zentrale Stellung bei der Interpretation dynamischer sozialer Signale wie Blickrichtung, Gestik oder Gesichtsausdrücke zu (Adolphs, 2003; Haxby, Hoffman & Gobbini, 2000) (Abbildung 2). Neuere funktionelle Bildgebungsstudien zeigen für Menschen mit ASS eine Minderaktivierung der STS-Region beim Betrachten von neutralen und emotionalen Gesichtsausdrücken (Hadjikhani, Joseph, Snyder & Tager-Flusberg, 2007; Pelphrey, Morris, McCarthy & Labar, 2007). Schulz und Kollegen berichteten im Jahr 2000 erstmals eine Minderaktivierung in der FFA im Zuge der Gesichterverarbeitung bei ASS (Schultz et al., 2000). Mehr als ein Dutzend Studien haben seitdem ähnliche Minderaktivierungen für die FFA erbracht (Williams & Minshew, 2007 für Übersichtsarbeit), obwohl dieser Befund vereinzelt nicht repliziert werden konnte (Hadjikhani et al., 2004) und wahrscheinlich differenzierter betrachtet werden muss. So legen etwa neuere Studienergebnisse nahe, dass eine Minderaktivierung der FFA vor allem für fremde Gesichter zutrifft (Pierce & Redcay, 2008). In einigen Fällen konnte eine kompensatorische Aktivierung in benachbarten und für Objekte selektiven Arealen nachgewiesen werden (Hubl et al., 2003). Eine Animation der FFA durch gezieltes verhaltenstherapeutisch orientiertes Training der basalen Emotionserkennung scheint zumindest im Erwachsenenalter nur schwer möglich (Bölte et al., 2006). Über eine verminderte Aktivierung der Amygdala bei ASS berichteten Baron-Cohen, Ring und Kollegen (1999), die ihre Probanden baten, eine Adaptation ihres Reading the Mind in the Eyes Tests zu bearbeiten. Obwohl einige spätere Studien diesen Befund für Aufgaben zur Gesichterdiskrimination bestätigten (z. B. Pierce, Muller, Ambrose, Allen & Courchesne, 2001), fanden andere eine erhöhte Aktivität der Amygdala bei Heranwachsenden mit ASS (Dalton et al., 2005). Befunde aus Tierstudien, Läsionsstudien und funktionellen Bildgebungsstudien verweisen auf frontale, limbische und temporale Strukturen als zentral für ToM-Prozesse (Adolphs, 2003 für Übersichtsarbeit). Funktionelle Studien zeigen ferner vermehrt Evidenz, dass diese Areale des ToM-Netzwerks bei Menschen mit ASS nicht gleichermaßen rekrutiert werden wie bei typisch entwickelten Menschen (Domes, Kumbier, Herpertz-Dahlmann & Herpertz, 2008 für Übersichtsarbeit). Bei einer ersten PET-Pilotuntersuchung mit Probanden mit und ohne ASS fanden Happé und Kollegen (1996) zwar eine Aktivierung des medialen präfrontalen Cortex, diese war allerdings mehr ventral lokalisiert. In zwei Folgestudien zeigten Probanden mit ASS

5 I. Dziobek & S. Bölte: Neuropsychologische Modelle von Autismus-Spektrum-Störungen 83 eine verringerte Aktivierung des medialen präfrontalen Cortex bei der Zuschreibung von mentalen Zuständen (Castelli, Frith, Happe & Frith, 2002) sowie einer auditiven ToM-Aufgabe (Nieminen-von Wendt et al., 2003). Spiegelneurone und neuronale Korrelate von Empathie Spiegelneurone sind vor allem im inferioren frontalenbzw. prämotorischen Kortex, aber auch parietalen Kortex lokalisierte Nervenzellen, die bei der Beobachtung von Bewegung anderer die gleichen Potenziale auslösen wie bei der entsprechenden eigenen Bewegung. Obwohl Spiegelneurone bisher nur in Tierversuchen eindeutig nachgewiesen wurden wird vermutet, dass sie auch beim Menschen zu finden sind, und u. a. Funktionen der Imitation und Verarbeitung mimischer Signale zugrunde liegen (Rizzolatti & Craighero, 2004). Da sowohl Imitationsverhalten als auch die Verarbeitung von Mimik bei ASS beeinträchtigt ist wurde spekuliert, dass ein defizitäres Spiegelneuronensystem zur Symptomatik von ASS beitragen könnte. Einige funktionelle Bildgebungsstudien stützen diese Hypothese. Sie fanden eine verminderte Aktivierung des inferioren frontalen Kortex beim Imitationsverhalten (Dapretto et al., 2006; Williams et al., 2006) sowie beim Bearbeiten einer Empathieaufgabe (Greimel et al., 2010) bei Jugendlichen und Erwachsenen mit ASS. Bird und Kollegen (2010) analysierten die Gehirnaktivität von Erwachsenen mit und ohne Autismus während diese beobachten, wie anderen Personen Schmerzen zugefügt wurden. Die Autoren berichten über eine gesteigerte Aktivierung der Inselregion, die mit der Empathieaufgabe assoziiert war. Interessanterweise unterschied sich diese Aktivierung jedoch nicht zwischen den Gruppen; sie korrelierte vielmehr mit dem Ausmaß der Alexithymie in beiden Gruppen. Exekutivfunktionen Exekutivfunktionen (EF) stellen ein multidimensionales, uneinheitlich definiertes Konstrukt dar und schließen viele unterschiedliche Subfunktionen wie kognitive Flexibilität, Reaktions- und Antworthemmung, Arbeitsgedächtnis, Problemlösen, Planen, zeitliche Organisation und Interferenzanfälligkeit ein. Die Ergebnisse einer Anzahl von Studien haben zur Hypothese geführt, dass ASS mit Problemen zielgerichteten und problemlösenden Verhaltens assoziiert sind (Ozonoff, Pennington & Rogers, 1991; Russo et al., 2007 für einen Übersichtsartikel). Die Theorie wurde vor allem dadurch populär, dass sie für begrenzte und repetitive Verhaltensweisen einen plausiblen Erklärungsansatz bietet. Ridley (1994) schlug vor, dass die repetitiven Verhaltensweisen bei ASS eine schwerwiegendere Form von Perseverationen seien, maßgeblich bedingt durch ein Unvermögen, neue Lösungen zu generieren und Aufmerksamkeit umzuschalten. Rumsey (1985) beschrieb als erster Probleme von autistischen Menschen im Wisconsin Card Sorting Test (WCST), einem prototypischen Verfahren zur Messung kognitiver Flexibilität, welches Erkennen von und Anpassen an neue Regeln im Rahmen eines Karten- Sortier-Spiels erfasst. Folgestudien bestätigten diese Schwierigkeiten autistischer Menschen mit kognitiver Flexibilität beim WCST und anderen Verfahren (Ozonoff et al., 2004). Auch Schwierigkeiten bei Aufgaben zu vorausschauendem Problemlösen und Planen wurden bei ASS identifiziert, beispielsweise dokumentiert durch Ergebnisse im Tower of London (Bennetto, Pennington & Rogers, 1996), bei dem unter Einhaltung bestimmter Regeln Kugeln versetzt werden müssen. Im Bereich der Reaktionshemmung (Inhibition) bestehen dagegen offenbar keine Beeinträchtigungen. Sowohl beim Stroop-Test als auch bei Go/No-Go-Tests erzielen Menschen mit ASS mit Kontrollgruppen vergleichbare Leistungen (Ozonoff & Strayer, 1997; Russell, Jarrold & Hood, 1999). Hinsichtlich der Kapazität des Arbeitsgedächtnisses wurden Kinder und Jugendliche mit ASS ebenfalls mehrfach als unbeeinträchtigt beschrieben (Griffith, Pennington, Wehner & Rogers, 1999, für Gegenbefund Minshew & Goldstein, 2001). In Bezug auf exekutive Funktionen der kognitiven Flüssigkeit bzw. der Fähigkeit, neue Ideen zu generieren, werden sowohl Probleme als auch unbeeinträchtigte Leistungen von autistischen Menschen beschreiben (Kleinhans, Akshoomoff & Delis, 2005; Scott & Baron-Cohen, 1996). Insgesamt legen die Befunde bei ASS ein Profil exekutiver Dysfunktionen nahe, mit relativen Stärken der Reaktionshemmung und des Arbeitsgedächtnisses und relativen Schwächen bei kognitiver Flexibilität, Planen und Denkflüssigkeit. Obwohl Beeinträchtigungen der EF auch bei anderen psychiatrischen Störungen, u. a. hyperkinetischer Störung und Schizophrenie beschrieben wurden (Bowie & Harvey, 2005; Doyle, 2006), scheint dieses Muster exekutiver Stärken und Schwächen spezifischer für ASS zu sein. Funktionelle Bildgebung bei Exekutivfunktionen Das Netzwerk, welches EF bei typischer Entwicklung ermöglicht, umfasst vor allem präfrontale Hirnareale (dorsolateraler präfrontaler Cortex, Cingulum), aber auch andere kortikale und subkortikale Bereiche, wie den parietalen Cortex oder Nucleus Caudatus und Nucleus Accumbens (Alvarez & Emory, 2006 für Übersichtsarbeit). Trotz unauffälliger Leistung bei Aufgaben zur Reaktionshemmung haben Bildgebungsstudien gezeigt, dass bei Menschen mit ASS unterschiedliche Netzwerke aktiviert werden, wenn sie Go/No-Go Aufgaben bearbeiten. Schmitz und Kollegen (2006) fanden eine erhöhte Aktivierung von frontalen und parietalen Gehirnarealen bei Erwachsenen mit ASS. In einer weiteren Go/No-Go-Studie zeigten sich reduzierte Ge-

6 84 I. Dziobek & S. Bölte: Neuropsychologische Modelle von Autismus-Spektrum-Störungen hirnaktivität der rechten Hemisphäre in Cingulum, Insula und inferiorem frontalem Gyrus (Kana, Keller, Minshew & Just, 2007). Eine Reihe von Bildgebungsstudien hat sich dem Arbeitsgedächtnis bei ASS gewidmet. Die Gruppe um Koshino (2008) fand verringerte Aktivierung in links präfrontalen und rechts posterior temporalen Arealen bei einer Aufgabe zum Arbeitsgedächtnis mit Gesichtsstimuli. Funktionelle Konnektivitätsanalysen verwiesen hier zudem auf geringere Vernetzung mit frontalen Arealen bei unveränderter Konnektivität mit parietalen Arealen, was auf ein fundamental unterschiedliches Netzwerk für Prozesse des Arbeitsgedächtnisses hindeutet. Obwohl exekutive Beeinträchtigungen bei ASS vor allem für kognitive Flexibilität und Planen berichtet wurden, liegen bisher nur zwei funktionell-bildgebende Studien zu diesem Bereich vor. Schmitz und Kollegen (2006) baten eine Gruppe von Erwachsenen mit ASS und Kontrollprobanden eine SWITCH-Aufgabe zu bearbeiten, die kognitive Flexibilität erfordert. Die autistischen Probanden zeigten eine Mehraktivierung des rechten inferioren und linken medialen Parietalcortex und hatten zudem morphometrische Auffälligkeiten im linken inferior frontalen Gyrus, superior frontalen Gyrus und Cingulum. Eine aktuelle Studie untersuchte die Gehirnaktivität während der Bearbeitung des Tower of London. Obwohl nur wenig Aktivierungsunterschiede zwischen den Gruppen gefunden wurden, zeigte die ASS Gruppe eine verringerte Konnektivität zwischen frontalen und parietalen Arealen (Just, Cherkassky, Keller, Kana & Minshew, 2007). Zusammengenommen verweisen die Ergebnisse darauf, dass bei ASS auch Aufgaben zu EF, die unbeeinträchtigt bearbeitet werden, unterschiedliche neuronale Grundlagen haben als bei typisch entwickelten Personen. Dabei scheint entweder das Muster der aktivierten Gehirnareale oder deren Synchronisation bzw. Konnektivität verändert zu sein, was ein Hinweis darauf sein könnte, dass Menschen mit ASS kompensatorische Strategien verwenden. Schwache zentrale Kohärenz (lokal orientierte Informationsverarbeitung) Abbildung 3. Beispiele für gute Gestalt und Streben nach Sinn in der Wahrnehmung: Ein Würfel (links) und ein Dalmatiner (rechts) werden konstruiert. Klinische Beobachtungen und Kasuistiken ließen schon lange vermuten, dass Menschen mit ASS eine Tendenz aufweisen, Reize in der Umwelt eher einzelheitlich, isoliert und detailliert statt gestalthaft, geschlossen und ganzheitlich wahrzunehmen. Bereits Leo Kanner (1943) postulierte eine Unfähigkeit zu globaler Perzeption, aufgrund intensiver Aufmerksamkeit gegenüber den konstituierenden Teilen. Darüber hinaus verweisen autobiographische Darstellungen immer wieder auf eine fragmentierte Perzeption bei ASS (Gerland, 1998). Bei typischer Entwicklung besteht dagegen eine wahrscheinlich angeborene, natürliche Präferenz für Ganzheit und übergeordnete Wahrnehmungseinheiten. Bereits in der frühen psychologischen Grundlagenforschung wird das perzeptuelle Streben nach «Sinn» (Bartlett, 1932) und «guter Gestalt» (Wertheimer, 1922, 1923) betont (Abbildung 3). Eine griffige Theorie für diesbezügliche Abweichungen bei Autismus wurde erstmals durch Frith (1989) mit dem Konzept der «schwachen zentralen Kohärenz (ZK)» geschaffen. Dieses Modell geht von einem Defizit kontextorientierter, globaler Wahrnehmung und Informationsverarbeitung aus. Inspiriert wurde es nicht zuletzt durch die Leistungen von Menschen mit ASS beim Embedded Figures Test (EFT) sowie Mosaiktest (MT) der Wechsler-Intelligenzskalen (Shah & Frith, 1983, 1993). Beim EFT müssen einfache Figuren (z. B. ein Dreieck), die in komplexe Figuren eingebettet sind entdeckt und visuell herausgefiltert werden. Es wird zuerst die komplexe Figur und danach die eingebettete einfachere vorgelegt, aber nie beide gleichzeitig. Der EFT ist ursprünglich aus der Persönlichkeitsforschung über sog. kognitive Stile hervorgegangen, wonach bestimmte Wahrnehmungsleistungen auf bestimmte kognitive Persönlichkeitseigenschaften schließen lassen, z. B. auf analytisches versus globales Verständnis und Denken. Personen mit ASS scheinen hier Vorteile in der Bearbeitung durch einzelheitliche Wahrnehmung der Teststimuli zu haben. Interessanterweise können bessere Leistungen auch bei erstgradig Verwandten beobachtet werden (Bölte & Poustka, 2006). Die besondere Art der visuellen Verarbeitung bei ASS scheint dabei unabhängig von der absoluten Testleistung vorzuliegen (Caron, Mottron, Berthiaume & Dawson, 2006). Während die meisten empirischen Arbeiten zur detailorientierten Verarbeitung von visuell-räumlichen Stimuli vorliegen (Dakin & Frith, 2005 für eine Übersicht) belegen auch eine Reihe von Arbeiten aus dem Bereich der Sprach-, Bewegungs-, Gesichter- und Musikverarbeitung veränderte Wahrneh-

7 I. Dziobek & S. Bölte: Neuropsychologische Modelle von Autismus-Spektrum-Störungen 85 mungsprozesse dieser Art bei ASS (Happé & Frith, 2006 für eine Übersicht). Verschiedene Studien konnten zeigen, dass Menschen mit ASS in der Lage sind, ganzheitlich und global zu verarbeiten, wenn sie explizit dazu aufgefordert werden (z. B. Iarocci, Burack, Shore, Mottron & Enns, 2006; Lopez & Leekam, 2003; Plaisted et al., 1999). Daher wurden in den letzten Jahren alternative Ansätze formuliert, die von intakter globaler Wahrnehmung bei ASS ausgehen und die Phänomene vielmehr als Resultat einer natürlichen Präferenz für Details und akzentuierter basaler Wahrnehmungsfunktionen, und keiner zentralen Dysfunktion, verstehen (Lopez, Leekam & Arts, 2008; Mottron, Dawson, Soulieres, Hubert & Burack, 2006; Plaisted, 2001). Folglich wird in der Literatur heute vor allem von lokal orientierter Informationsverarbeitung bei ASS gesprochen, von vermehrten Bottom-up Prozessen, bei intakten, aber vernachlässigten Top-down Prozessen. Happé (1996) untersuchte die Anfälligkeit autistischer Patienten für optische Täuschungen. Im Sinne einer frühen lokal orientierten Informationsverarbeitung zeigten Personen mit Autismus im Vergleich zu Kontrollpersonen eine geringe Anfälligkeit für die visuellen Täuschungen. Zwei Arbeiten zur Gestaltwahrnehmung deuten zudem konsistent darauf hin, dass wahrscheinlich bereits auf frühestem Niveau lokal orientierte Wahrnehmung bei ASS existiert (Bölte, Holtmann, Poustka, Scheurich & Schmidt, 2007; Brosnan, Scott, Fox & Pye, 2004). Folgestudien von Ropar und Mitchell (1999, 2001) zu optischen Täuschungen konnten diesen Befund aber nicht erhärten. Funktionelle Bildgebung zu zentraler Kohärenz Die neurobiologischen Grundlagen globaler versus lokaler Wahrnehmung sind noch nicht vollständig geklärt. Gemeinhin wird angenommen, dass morphologisch genügend kortikale Konnektivität zwischen kritischen Arealen sowie funktional ausreichende Synchronizität des Feuerns von Neuronen erforderlich ist, um globales Wahrnehmen und Denken und höhere kognitive Prozesse und Erlebnisse zu erzeugen (Engel, Fries & Singer, 2001; Sporns, Chialvo, Kaiser & Hilgetag, 2004). Möglicherweise ist die rechte Hemisphäre eher bei globaler und die linke eher bei lokaler Verarbeitung aktiv (Fink et al., 1997; Heinze, Hinrichs, Scholz, Burchert & Mangun, 1998). Bei ASS sind solche grundsätzlichen Voraussetzungen womöglich nicht gegeben (Uhlhaas & Singer, 2007; Wickelgren, 2005). Mittels Diffusions-Tensor-Bildgebung wurden besonders mangelnde Konnektivität im Corpus Callosum, Gyrus Temporalis Superior und Temporalstamm jüngst hervorgehoben (Alexander, Lee, Lazar & Field, 2007; Lee et al., 2007). Andere Theorien, die sowohl von Unterkonnektivität (distal) als auch von Überkonnektivität (lokal) beim Zustandekommen lokal orientierter Wahrnehmung ausgehen (Belmonte et al., 2004) fanden bislang keine empirische Absicherung (Sundaram et al., 2008). Einige funktionelle Aktivierungsstudien wurde zur Verarbeitung des EFT und MT durchgeführt: Ring et al. (1999) beobachteten neben vergleichbaren Aktivierungsmustern bei Erwachsenen mit ASS und einer gesunden Kontrollgruppe vermehrte occipito-temporale Aktivität bei ASS und vermehrte präfrontale Aktivität bei den Kontrollpersonen. Die Autoren schlossen daraus, dass sich die kognitiven Strategien der Gruppen bei der Aufgabenbearbeitung grundsätzlich unterscheiden. Während die unauffälligen Personen stärker das Arbeitsgedächtnis zur Problemlösung nutzen, deutet die erhöhte Aktivität im visuellen System der autistischen Personen vor allem auf Prozesse der Objektanalyse hin. In einer ähnlichen Arbeit von Manjaly et al. (2007) an Jugendlichen ergaben sich bei der Verarbeitung des EFT in der Kontrollgruppe Aktivierungen parietal und prämotorisch links, während Probanden mit ASS verstärkt im primären visuellen Cortex rechts und beidseitig extrastriatal aktivierten. Bölte, Hubl, Dierks, Holtmann und Poustka (2008) untersuchten die Aktivierungsmuster im striatalen und extrastriatalen visuellen Cortex bei ASS und gesunden Kontrollprobanden während der Performanz des MT. Die ASS- Gruppe zeigte verringerte Aktivierung im rechten ventralen Quadranten der V2 der zweiten retinotophen Region im visuellen Kortex, mit vorwiegend für Form und Figur-Grund Stimuli selektive Neuronen Die Studienergebnisse indizieren daher, dass lokal orientierte Verarbeitung des MT mit der Funktion von spezifischen Neuronen assoziiert ist, die für Figur-Grund-, Winkel- und Gestaltreize selektiv sind. Diskussion und Ausblick Zwei Jahrzehnte Forschung im Rahmen der neuropsychologischen Modelle ToM, EF und ZK haben erhärtet, dass Menschen mit ASS Probleme in sozialer Informationsverarbeitung und kognitiver Flexibilität sowie Besonderheiten in detail-orientierter Wahrnehmung aufweisen. Das emotionale Erleben bei Menschen mit ASS, obwohl weitaus weniger intensiv beforscht, scheint entgegen landläufiger Meinung weniger beeinträchtigt und Probleme beschränken sich vor allem auf kognitive Aspekte von Emotionalität wie das bewusste Verarbeiten, Beschreiben und Erkennen von Gefühlen. Als direkte Folge genetischer und gehirnphysiologischer Abweichungen sind die neuropsychologischen Auffälligkeiten von besonderer Attraktivität durch ihren Erklärungswert für die klinische Symptomatik von ASS. Eine systematische Integration dieser Befunde in individuelle Interventionsplanungen steht jedoch noch weitestgehend aus (Bölte & Poustka, 2002), abgesehen davon, dass Befunde zur lokalen Informationsverarbeitung beim sog. TEACCH-Ansatz berücksichtigt werden und Gruppentrainingsprogramme zum sozialen Kompetenzaufbau speziell ToM-Aspekte und Gesichtererkennung einschlie-

8 86 I. Dziobek & S. Bölte: Neuropsychologische Modelle von Autismus-Spektrum-Störungen ßen (Herbrecht et al., 2009) Zukünftige Bemühungen in diese Richtung sollten nicht nur Verbesserungen in den Bereichen der ToM und EF anstreben, sondern auch die Nutzung von Stärken im Bereich der lokalen Informationsverarbeitung und intakten emotionalen Funktionen einschließen. Die hier berichteten neuropsychologischen Auffälligkeiten erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Vielmehr existieren Befunde zu Problemen in den Bereichen Sprache, Aufmerksamkeit und Gedächtnis sowie Intelligenz, obwohl diese Auffälligkeiten einer größeren Varianz zu unterliegen scheinen und relativ weniger spezifisch sind für ASS. Funktionell-bildgebende Studien der letzten Jahre haben ergeben, dass obwohl kognitive Funktionen bei ASS generell durch die gleichen Gehirnareale vermittelt werden wie bei typisch entwickelten Menschen, die Aktivierungsmuster sich häufig unterscheiden. Daher setzt sich zunehmend die Hypothese einer geringeren Konnektivität rekrutierter kortikaler Netzwerke gegen die Annahme einzelner betroffener Gehirnareale durch (Williams & Minshew, 2007). Eine wichtige Aufgabe zukünftiger Forschung besteht darin, klinische, neuropsychologische, funktionell-bildgebende und molekulargenetische Befunde zu integrieren (Greene, Braet, Johnson & Bellgrove, 2008). Des Weiteren ist für ein besseres Verständnis der Grundlagen von ASS eine genauere Charakterisierung der Zusammenhänge zwischen den einzelnen sozio-kognitiven, exekutiven und lokal-orientierten Funktionen essenziell. Entsprechende Versuche deuten gegenwärtig darauf hin, dass keine der neurokognitiven Theorien allein die Symptomtrias der ASS hinreichend zu erklären vermag. In der Tat verweisen neuropsychologische Forschungsergebnisse bei Menschen mit Autismus (Happé & Ronald, 2008 für Übersichtsarbeit) und typisch entwickelten Personen (Best, Moffat, Power, Owens & Johnstone, 2008) darauf hin, dass ToM, EF und ZK jeweils unabhängige Beiträge zur Vorhersage der Varianz von Autismus-relevanten Verhaltensweisen leisten. Literatur Adolphs, R. (2003). Cognitive neuroscience of human social behaviour. Nature Reviews Neuroscience, 4, Alexander, A. L., Lee, J. E., Lazar, M. & Field, A. S. (2007). Diffusion tensor imaging of the brain. Neurotherapeutics, 4, Alvarez, J. A. & Emory, E. (2006). Executive function and the frontal lobes: A meta-analytic review. Neuropsychology Review, 16(1), Attwood, A. (2004). Cognitive behaviour therapy for children and adults with Asperger s syndrome. Behaviour Change, 21, Baron-Cohen, S. (1992). Out of sight or out of mind? Another look at deception in autism. 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