Bei der Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung (ADHS) handelt es sich um eine neuronale Entwicklungsstörung, bei der Aufmerksamkeit, Impulssteuerung, Aktivitätsregulation und Selbstorganisation beeinträchtigt sein können. In Deutschland haben laut Robert Koch-Institut 4,4 % der 3- bis 17-jährigen Kinder und Jugendlichen eine ärztlich oder psychologisch gestellte ADHS-Diagnose (1). Für Erwachsene wird die internationale Prävalenz auf etwa 2,5 % geschätzt (2). Da Tiere ADHS im klinischen Sinn nicht natürlicherweise entwickeln, wird die Störung in der tierexperimentellen Forschung auf einzelne messbare Verhaltensmerkmale reduziert. Tiere gelten dann als „hyperaktiv“, „impulsiv“ oder „aufmerksamkeitsgestört“, wenn sie sich in Labortests viel bewegen, voreilig reagieren oder bestimmte Aufgaben schlechter lösen. Die komplexe menschliche Diagnose ADHS lässt sich dadurch jedoch nicht nachbilden. Dieser Beitrag erklärt, welche sogenannten Tiermodelle in der ADHS-Forschung verwendet werden, warum sie scheitern und welche tierversuchsfreien, humanbasierten Forschungsmethoden zur Verfügung stehen.

ADHS beginnt meist in der Kindheit und kann bis ins Erwachsenenalter bestehen. Die Symptome sind sehr unterschiedlich ausgeprägt. Manche Betroffene sind äußerlich sehr unruhig, andere wirken eher chaotisch oder schnell überfordert. Typisch sind Probleme mit Aufmerksamkeit, Organisation, Impulssteuerung und Aktivitätsregulation. Auch innere Unruhe, emotionale Impulsivität, Schlafprobleme, starke Stimmungsschwankungen oder Schwierigkeiten mit Zeitgefühl und Planung kommen häufig vor. ADHS kann den Alltag in Schule, Beruf, Familie und Beziehungen daher erheblich belasten.

Wichtig ist: Nicht jede Unruhe und nicht jede Konzentrationsschwierigkeit ist ADHS. Für eine Diagnose müssen die Symptome über längere Zeit bestehen, in mehreren Lebensbereichen auftreten und zu deutlichen Beeinträchtigungen führen.

Gleichzeitig wird ADHS zunehmend auch als Form neurodivergenter Informationsverarbeitung verstanden. Aufmerksamkeit, Reizverarbeitung und Selbststeuerung funktionieren anders als bei neurotypischen Menschen. Je nach Umfeld kann dies nicht nur mit Schwierigkeiten, sondern auch mit Stärken wie Kreativität, Begeisterungsfähigkeit, Energie oder Hyperfokus verbunden sein (3,4). Eine sachliche Betrachtung sollte daher beides berücksichtigen: den realen Unterstützungs- und Behandlungsbedarf vieler Betroffener, aber auch die Tatsache, dass neurodivergente Eigenschaften nicht ausschließlich Defizite darstellen.

Gerade diese menschliche Vielschichtigkeit macht es problematisch, ADHS im Tierversuch nachbilden zu wollen. Bei Tieren können weder das persönliche Erleben der Betroffenen noch schulische Anforderungen, berufliche Selbstorganisation, soziale Konflikte, Selbstwertprobleme oder Lebensqualität erfasst werden.

Behandlungsmöglichkeiten

Die Behandlung von ADHS beruht meist auf einer Kombination verschiedener Maßnahmen. Eine wichtige Grundlage ist die sogenannte Psychoedukation. Dabei lernen Betroffene und Angehörige, ADHS besser zu verstehen, Symptome einzuordnen und alltagsnahe Strategien zu entwickeln. Dazu gehören feste Routinen, klare Strukturen, Erinnerungshilfen, Reizreduktion und Unterstützung bei Organisation, Zeitmanagement und Aufgabenplanung.

Bei Jugendlichen und Erwachsenen kommen häufig Psychotherapie, Coaching und das Einüben praktischer Alltagsstrategien hinzu, etwa für Selbstorganisation, Impulskontrolle, Emotionsregulation und den Umgang mit Prokrastination (Aufschieben unangenehmer Dinge).

Eine wichtige Rolle können auch medikamentöse Therapien spielen, insbesondere wenn ADHS-Symptome zu deutlichen Einschränkungen in Schule, Beruf, Alltag oder sozialen Beziehungen führen. Am häufigsten werden Stimulanzien eingesetzt, vor allem Methylphenidat (bekannt z.B. als Ritalin) sowie Amphetaminpräparate wie Lisdexamfetamin. Diese Wirkstoffe beeinflussen vor allem die Botenstoffsysteme Dopamin und Noradrenalin, die an Aufmerksamkeit, Antrieb, Impulskontrolle und Handlungssteuerung beteiligt sind. Leitlinien empfehlen Methylphenidat bei Kindern und Jugendlichen häufig als erste medikamentöse Option; bei Erwachsenen werden Methylphenidat oder Lisdexamfetamin als Erstlinienoptionen genannt (5,6).

Viele Betroffene berichten unter passender Dosierung über bessere Konzentration, weniger innere Unruhe, geringere Impulsivität und eine verbesserte Alltagsorganisation. Etwa 70 % der Kinder und Jugendlichen sprechen auf Stimulanzien an (7). Wenn eine Stimulanzienklasse nicht ausreichend wirkt oder nicht vertragen wird, kann ein Wechsel auf die andere Klasse sinnvoll sein.

Neben Stimulanzien gibt es Nicht-Stimulanzien wie Atomoxetin oder Guanfacin. Atomoxetin wirkt vor allem über das Noradrenalin-System und wird häufig dann eingesetzt, wenn Stimulanzien nicht ausreichend wirken, nicht vertragen werden oder aus medizinischen Gründen nicht geeignet sind. Guanfacin beeinflusst sogenannte adrenerge Rezeptoren. Das sind Andockstellen für die Botenstoffe Adrenalin und Noradrenalin, die unter anderem an Aufmerksamkeit, Aktivierung, Stressreaktionen und Impulskontrolle beteiligt sind. Nicht-Stimulanzien wirken im Durchschnitt langsamer als Stimulanzien und ihre Effekte sind häufig weniger stark ausgeprägt, können für einzelne Betroffene aber sinnvoll sein (5,6).

Medikamente können ADHS-Symptome bei vielen Menschen deutlich verringern, verändern aber nicht die neurodivergente Grundveranlagung und wirken nicht bei allen Betroffenen. So besteht nach wie vor ein Bedarf nach neuen Behandlungsmöglichkeiten, zu deren Entwicklung überwiegend sogenannte Tiermodelle verwendet werden.

Die „Tiermodelle“

In der ADHS-Forschung werden verschiedene sogenannte Tiermodelle eingesetzt. Dabei handelt es sich vor allem um Ratten und Mäuse. Sie sollen einzelne Aspekte von ADHS nachbilden, etwa Hyperaktivität, Impulsivität oder Aufmerksamkeitsprobleme. Übersichtsarbeiten betonen jedoch, dass kein „Nagermodell“ die menschliche Störung ADHS vollständig abbildet (8,9).

Ratten und Mäuse bilden ADHS nicht ab – gemessen werden nur einzelne, als ADHS-Symptome interpretierte Verhaltensmerkmale. ©Alexandr Pobeda

Die SHR-Ratte: ursprünglich ein Bluthochdruckmodell

Eines der bekanntesten Modelle für ADHS ist die „spontan hypertensive Ratte“, kurz SHR. Bereits der Name zeigt, worum es sich ursprünglich handelt: um eine spontan hypertensive, also an Bluthochdruck leidende Rattenlinie. Sie wurde nicht für die ADHS-Forschung entwickelt, sondern durch selektive Zucht für die Bluthochdruckforschung erzeugt. Später wurde sie auch in der ADHS-Forschung eingesetzt, weil manche SHR-Stämme in bestimmten Labortests mehr Aktivität, impulsivitätsähnliches Verhalten oder Aufmerksamkeitsauffälligkeiten zeigen als Vergleichstiere (8,9). Untersucht werden zum Beispiel Bewegungsaktivität, Reaktionen auf neue Umgebungen, Aufmerksamkeit in Verhaltenstests, bei denen Tiere für bestimmte Reaktionen eine Futterbelohnung erhalten, oder die Wirkung von ADHS-Medikamenten.

Der ursprüngliche Zweck dieses „Tiermodells“ – also die Nachbildung von Bluthochdruck – ist dabei hochproblematisch. Auffälliges Verhalten kann mit Bluthochdruck, Kreislaufveränderungen, Stressreaktivität, Stoffwechselunterschieden oder anderen linientypischen Eigenschaften zusammenhängen. Verhaltensunterschiede lassen sich bei dieser Linie nicht ohne Weiteres von ihrem Bluthochdruck und zahlreichen weiteren genetisch bedingten Besonderheiten trennen.

Gentechnisch veränderte Tiere

Eine weitere Modellklasse sind gentechnisch veränderte Tiere. Dabei werden insbesondere Gene ausgeschaltet oder verändert, die mit Dopamin-Signalübertragung, synaptischer Funktion oder ADHS-Risiko in Verbindung gebracht werden (8,9).

Bei Dopamintransporter-Knockout-Tieren wird die Funktion des Dopamintransporters ausgeschaltet. Dieser Transporter ist dafür zuständig, Dopamin nach der Signalübertragung wieder aus dem synaptischen Spalt aufzunehmen. Wird dieses System ausgeschaltet, verändert sich die dopaminerge Signalübertragung massiv. Die Tiere werden anschließend in Tests auf Bewegung, Impulsivität, Aufmerksamkeit, Arbeitsgedächtnis und Reaktion auf Wirkstoffe untersucht.

Üblicherweise kann ein vollständiger Knockout Hinweise auf die biologische Funktion eines Gens geben. ADHS hat jedoch eine polygenetische Entstehung. Das bedeutet, dass nicht ein einzelnes „ADHS-Gen“ verantwortlich ist. Vielmehr tragen viele genetische Varianten jeweils kleine Anteile zum Risiko bei. Ob und wie sich ADHS entwickelt, hängt zusätzlich von Entwicklungsprozessen, Umweltfaktoren und individuellen Lebensumständen ab. Dies kann in Tieren mit einem einzelnen ausgeschalteten Gen nicht erfasst werden.

Bei Lphn3-/ADGRL3-„Modellen“ wird ein Gen verändert, das beim Menschen mit einem ADHS-Risiko in Verbindung gebracht wurde. Auch diese Tiere werden anschließend in Verhaltenstests und neurobiologischen Analysen untersucht. Forschende, die Lphn3-Knockout-Ratten untersuchten, weisen jedoch selbst darauf hin, dass solche Tiere kein wirkliches ADHS-Modell darstellen, da beim Menschen eher Varianten mit veränderter Genexpression vorkommen und nicht ein vollständiger Genverlust (10).

Neurotoxische Schädigungsmodelle

Eine besonders invasive Klasse von ADHS-Modellen basiert auf neurotoxischer Schädigung. Ein Beispiel ist das sogenannte 6-OHDA-Modell. 6-OHDA steht für 6-Hydroxydopamin, eine Substanz, die bestimmte Nervenzellstrukturen schädigen kann, insbesondere solche, die mit Dopamin zusammenhängen.

Bei neonatalen 6-OHDA-Modellen wird sehr jungen Tieren die Substanz in bestimmte Hirnregionen injiziert; Kontrolltiere erhalten eine Injektion ohne Neurotoxin. Später werden die Tiere in Verhaltenstests auf Hyperaktivität, Aufmerksamkeit, Impulsivität, Lernverhalten oder Angstverhalten untersucht. Eine Studie zu neonatalen 6-OHDA-Mäusen berichtete sogenannte ADHS-ähnliche Merkmale wie Hyperaktivität, Aufmerksamkeitsdefizite und impulsivitätsähnliches Verhalten (11).

Dieses Modell beruht auf einer künstlich erzeugten Hirnschädigung. Es kann daher allenfalls zeigen, welche Verhaltensfolgen eine bestimmte experimentelle Schädigung hat.

Umwelt- und Expositionsmodelle

Sogenannte Umwelt- und Expositionsmodelle beruhen auf der Annahme, dass Belastungen während Schwangerschaft oder der frühen Entwicklung späteres Verhalten beeinflussen können. In der ADHS-Forschung werden unter anderem pränatale oder frühe Exposition gegenüber Nikotin, Alkohol, Blei, Pestiziden oder polychlorierten Biphenylen beschrieben (8).

Beim pränatalen Nikotinmodell werden trächtige Tiere Nikotin ausgesetzt. Je nach Studie geschieht dies über Trinkwasser, Futter, Injektionen oder implantierte Freisetzungssysteme. Die Nachkommen werden später auf Bewegung, Aufmerksamkeit, Arbeitsgedächtnis, Impulsivität, Hirnentwicklung und Medikamentenreaktionen untersucht. Eine Studie berichtete nach pränataler Nikotinexposition bei Mäusen Hyperaktivität, veränderte Hirnstrukturen und Veränderungen im Dopaminstoffwechsel (12).

Solche Modelle sind jedoch unspezifisch. Nikotin, Alkohol, Blei oder Pestizide beeinflussen nicht nur einen vermeintlich ADHS-relevanten Mechanismus, sondern zahlreiche Entwicklungsprozesse und Organsysteme. Wenn die Nachkommen später auffällig sind, ist unklar, ob es sich um ein spezifisch ADHS-ähnliches Symptom handelt oder eher eine allgemeine Folge von Entwicklungsbelastung, Toxizität oder Stress ist.

Verhaltensbasierte Auswahlmodelle

Bei verhaltensbasierten Modellen wird kein bestimmtes Gen verändert und keine Substanz verabreicht. Stattdessen werden Tiere in Aufgaben trainiert, die Aufmerksamkeit, Reaktionskontrolle oder Belohnungsaufschub – also die Fähigkeit, auf eine sofortige kleinere Belohnung zu verzichten, um später eine größere Belohnung zu erhalten – messen sollen. Tiere mit schlechter Leistung werden als mögliches ADHS-Modell vorgeschlagen (13).

Die Modellerzeugung besteht also aus Training, Testung und anschließender Auswahl. Die ausgewählten Tiere werden dann mit besser abschneidenden Tieren verglichen. Forschende untersuchen Unterschiede in Verhalten, Neurochemie oder Medikamentenreaktion.

Problematisch ist dabei ein möglicher Zirkelschluss: Tiere werden als „ADHS-ähnlich“ eingestuft, weil sie in einem Aufmerksamkeitstest schlecht abschneiden. Anschließend wird genau diese schlechte Testleistung als Beleg für ADHS-ähnliches Verhalten herangezogen. Dabei kann ein schlechtes Testergebnis viele andere Ursachen haben, etwa Stress, Angst, Müdigkeit, fehlende Motivation, Lernprobleme oder individuelle Unterschiede. Das Tier hat kein ADHS; es erfüllt nur eine vom Menschen gesetzte Testkategorie.

Warum Tierversuche bei ADHS versagen

ADHS ist keine einfache motorische Auffälligkeit, kein isolierter Dopaminfehler und keine einzelne Genstörung. Es handelt sich um eine heterogene neuroentwicklungsbezogene Diagnose, die nur im menschlichen Entwicklungs-, Sozial- und Lebenskontext verstanden werden kann.

Tiermodelle reduzieren diese Komplexität auf einzelne messbare Ersatzparameter wie etwa die in einem Tierversuch zurückgelegte Laufstrecke, Fehlreaktionen oder Neurotransmitterlevel. Diese Messwerte sind aber keine Entsprechung von Konzentrationsproblemen im Schulalltag, emotionaler Überforderung, innerer Unruhe, Selbstorganisationsproblemen, sozialem Leidensdruck oder Hyperfokus bei interessanten Aufgaben.

Tiere sind in der ADHS-Forschung erheblichem Leid ausgesetzt: Zucht auf krankheitsähnliche Merkmale, genetische Manipulation, pränatale Schadstoffexposition, Hirnschädigung durch Injektion von Neurotoxinen oder stressreiche Verhaltenstests. Der erhoffte Erkenntnisgewinn muss daher kritisch gegen die Belastung der Tiere und die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf den Menschen abgewogen werden.

Für die Arzneimittelentwicklung ist die Aussagekraft von ADHS-Tiermodellen stark limitiert. Eine Übersichtsarbeit kam bereits 2011 zu dem Schluss, dass keine „Tiermodelle“ verfügbar sind, mit denen Substanzen mit potenziellem therapeutischem Nutzen bei ADHS zuverlässig ausgewählt werden können (14). Eine aktuelle Übersicht fordert zwar die Weiterentwicklung von „Tiermodellen“, beschreibt aber ebenfalls grundlegende Probleme, darunter fehlende Abbildung der Ursachen und Mechanismen der menschlichen Störung im Tier und mangelnde Fähigkeit, menschliche Reaktionen zuverlässig vorherzusagen (15).

Tierversuchsfreie Forschungsmethoden

Für die Erforschung von ADHS stehen auch tierversuchsfreie und humanbasierte Methoden zur Verfügung. Sie untersuchen entweder direkt Menschen mit ADHS, nutzen menschliches Zellmaterial oder werten klinische oder genetische Daten aus. Gerade bei einer komplexen neuroentwicklungsbezogenen Diagnose wie ADHS sind solche Ansätze besonders wichtig: Sie setzen dort an, wo die Störung tatsächlich auftritt - beim menschlichen Betroffenen, in seiner Entwicklung, seinem Gehirn, seinem Alltag und seiner Behandlung.

Forschung direkt am Menschen

Ein zentraler tierversuchsfreier Ansatz ist die direkte Untersuchung von Menschen mit und ohne ADHS. Dabei werden standardisierte Interviews, Fragebögen, klinische Untersuchungen und neuropsychologische Tests eingesetzt. Diese Methoden erfassen zum Beispiel Aufmerksamkeit, Impulskontrolle, Arbeitsgedächtnis, emotionale Regulation, Belohnungsverarbeitung, Schlaf, Alltagsorganisation und Lebensqualität.

Beispielsweise kann in computergestützten Aufmerksamkeitstests gemessen werden, ob Betroffene Reize übersehen, zu früh reagieren oder besonders schwankende Reaktionszeiten zeigen. Fragebögen und Interviews erfassen zusätzlich, wie stark die Symptome den Alltag beeinträchtigen. Solche Studien können auch unterschiedliche Altersgruppen, Geschlechter, Lebensumstände und Begleiterkrankungen berücksichtigen.

Bildgebung und weitere nicht-invasive Methoden

Bildgebende Verfahren ermöglichen es, das menschliche Gehirn nicht-invasiv zu untersuchen. Die Magnetresonanztomographie (MRT) kann Strukturmerkmale des Gehirns darstellen, etwa das Volumen bestimmter Hirnregionen oder die Dicke der Großhirnrinde. Die funktionelle MRT (fMRT) misst Veränderungen der Hirnaktivität während Aufgaben gelöst werden oder im Ruhezustand. Diffusionsbildgebung (DTI) untersucht Faserverbindungen zwischen Hirnregionen.

Bei ADHS werden mit solchen Verfahren unter anderem Aufmerksamkeitsnetzwerke, Kontrollnetzwerke, Belohnungssysteme und bestimmte Hirnregionen wie der Präfrontalcortex und das Striatum untersucht. Große internationale Konsortien wie ENIGMA werten Hirnscans vieler Menschen mit ADHS und Vergleichspersonen ohne ADHS aus. Dadurch können strukturelle Unterschiede im Gehirn untersucht werden (16).

 
Humanbasierte Methoden wie EEG untersuchen Hirnfunktionen direkt beim Menschen – ohne Umweg über Tiermodelle. ©DC Studio

Neben MRT-Untersuchungen gibt es weitere Verfahren, mit denen Körper- und Hirnfunktionen direkt beim Menschen gemessen werden können. Bei der Elektroenzephalographie (EEG) werden über kleine Elektroden auf der Kopfhaut elektrische Signale des Gehirns aufgezeichnet. So lässt sich erfassen, wann das Gehirn auf einen Reiz reagiert oder wie sich Aufmerksamkeit über kurze Zeiträume verändert. Weitere Methoden können zum Beispiel Eye-Tracking, Pupillenreaktionen, Herzrhythmus oder Veränderungen der Hautleitfähigkeit messen. Sie geben Hinweise darauf, wie aufmerksam, angespannt, gestresst oder aktiviert eine Person in einer bestimmten Situation ist.

Solche Verfahren können helfen, Mechanismen wie Reizverarbeitung, Aufmerksamkeitssteuerung und Selbstregulation besser zu verstehen.

Genetik und große Humandatensätze

ADHS ist multifaktoriell. Das bedeutet, dass es nicht „das eine ADHS-Gen“ gibt. Vielmehr tragen viele genetische Varianten jeweils einen kleinen Teil zum Risiko bei, zusätzlich spielen Umwelt, Entwicklung, soziale Faktoren und individuelle Lebensumstände eine Rolle.

Genomweite Assoziationsstudien, kurz GWAS, vergleichen sehr viele genetische Varianten bei Menschen mit und ohne ADHS. Eine große GWAS-Metaanalyse identifizierte 27 Positionen im Erbgut, die mit ADHS verknüpft sind, sowie mehrere potenzielle Risikogene. Diese stehen unter anderem mit früher Hirnentwicklung und geistigen Funktionen wie Aufmerksamkeit, Lernen, Gedächtnis und Selbststeuerung in Verbindung (17). Solche Studien zeigen, dass ADHS biologisch komplex ist und nicht angemessen durch das Ausschalten eines einzelnen Gens im Tier nachgebildet werden kann.

Genetische Forschung kann außerdem mit klinischen Daten, Bildgebung, Registerdaten oder Zellmodellen kombiniert werden. Dadurch lassen sich Zusammenhänge zwischen genetischem Risiko, Entwicklung, Symptomen und Behandlung besser untersuchen. Dies wird der Tatsache gerecht, dass Gene zwar Risiken oder Wahrscheinlichkeiten erhöhen, aber nicht allein festlegen, ob und wie ADHS entsteht.

Neben der Genetik gewinnen sogenannte Omics-Verfahren auch in der ADHS-Forschung an Bedeutung. Dazu gehören unter anderem Epigenetik und Transkriptomik. Epigenetische Studien untersuchen Veränderungen der Genregulation, also wann und wie stark Gene abgelesen werden. Transkriptomik analysiert die Aktivität vieler Gene gleichzeitig. Solche Verfahren können helfen, biologische Muster und Signalwege, die mit ADHS in Verbindung stehen, besser zu verstehen (18,19).

Humane iPS-Zellmodelle

Ein aufkommender tierversuchsfreier Forschungsansatz sind sogenannte induzierte pluripotente Stammzellen, kurz iPSCs. Dafür werden zum Beispiel Haut- oder Blutzellen von Menschen im Labor in einen stammzellähnlichen Zustand zurückversetzt. Aus diesen iPSCs können anschließend menschliche Nervenzellen oder neuronale Vorläuferzellen hergestellt werden. In der ADHS-Forschung stellen iPSCs bisher einen relativ neuen Ansatz dar, der künftig dazu beitragen könnte, menschliche Entwicklungsprozesse besser zu verstehen und neue Medikamente zu entwickeln.

Mit iPSCs lässt sich untersuchen, ob sich Zellen von Menschen mit ADHS in bestimmten grundlegenden Prozessen von Kontrollzellen von Menschen ohne ADHS unterscheiden. Dazu gehören etwa Zellteilung, Reifung neuronaler Vorläuferzellen, Genaktivität, Signalwege, Energieversorgung der Zellen, Synapsenbildung oder Reaktionen auf Wirkstoffe. Solche Fragen sind mit lebendem menschlichem Hirngewebe kaum zugänglich. iPSCs bieten deshalb die Möglichkeit, menschliche Nervenzell-Entwicklung im Labor zu untersuchen, ohne auf nicht aussagekräftige Tiermodelle zurückzugreifen.

Bisherige ADHS-bezogene Arbeiten zeigen vor allem die Machbarkeit solcher Modelle. Eine Studie beschreibt beispielsweise die Erzeugung einer iPS-Zelllinie aus Hautzellen einer 51-jährigen Frau mit ADHS und einer Duplikation des Gens SLC2A3. Dieses Gen kodiert für einen Glukosetransporter, der für die Energieversorgung von Nervenzellen relevant ist (20). Eine weitere Arbeit untersuchte iPSCs und daraus abgeleitete neurale Stammzellen von Kindern und Jugendlichen mit ADHS beziehungsweise genetischer ADHS-Prädisposition. Dabei wurden Wachstumsraten der Zellen mit Kontrollzellen verglichen. Eindeutige Unterschiede zwischen ADHS- und Kontrollgruppen zeigten sich in dieser Studie nicht (21).

Künftig können iPSCs genutzt werden, um Wirkstoffe an menschlichen neuronalen Zellen zu prüfen, bevor sie in klinische Studien gelangen. So könnten sie dazu beitragen, ADHS und Behandlungsmöglichkeiten stärker auf Grundlage menschlicher Biologie zu erforschen.

Hirnorganoide: menschliche 3D-Modelle der frühen Hirnentwicklung

Aus humanen Stammzellen können dreidimensionale Zellverbände hergestellt werden, sogenannte Hirnorganoide, die manchmal auch als „Mini-Gehirne“ bezeichnet werden. Sie können bestimmte Aspekte früher menschlicher Hirnentwicklung im Detail nachbilden.

Bisher gibt es nur wenige direkte Anwendungen von Organoiden in der ADHS-Forschung. Für ADHS, welches als neuronale Entwicklungsstörung gilt, sind Hirnorganoide jedoch besonders relevant und sollten daher stärker erforscht werden. Sie können genutzt werden, um frühe Entwicklungsprozesse menschlicher Nervenzellen zu untersuchen: Zellteilung, Differenzierung, Schichtbildung, neuronale Reifung, Genexpression und die Entstehung einfacher Netzwerkaktivität.

Eine Studie erzeugte Telencephalon-Organoide aus Zellen einer Person mit ADHS und verglich sie mit Kontrollorganoiden aus Zellen von Menschen ohne ADHS. Das Telencephalon ist ein früher Entwicklungsbereich des Vorderhirns, aus dem unter anderem Teile der Großhirnrinde entstehen. Die Studie berichtete Unterschiede im Wachstum, in der Ausbildung früher Schichtstrukturen, in der Zellproliferation und in Entwicklungsprozessen von Nervenzellen (22). So können mögliche Entwicklungsunterschiede direkt in menschlichem Zellmaterial untersucht werden.

Organoide können mit anderen Methoden kombiniert werden: Mikroskopie zeigt die räumliche Organisation der Zellen, Genexpressionsanalysen zeigen aktive Entwicklungsprogramme, elektrophysiologische Messungen erfassen elektrische Aktivität, und Wirkstofftests können prüfen, wie menschliche Zellen auf bestimmte Substanzen reagieren.

Computermodelle, KI und Datenintegration

ADHS-Betroffene unterscheiden sich in Symptomen, Alter, Begleiterkrankungen, Stärken, Belastungen, Behandlungsgeschichte und Lebensumständen. Einzelne Messwerte reichen daher nicht aus, um diese Vielfalt zu erfassen. Computermodelle und KI-gestützte Datenintegration können helfen, unterschiedliche Datenquellen zusammenzuführen.

Solche Modelle könnten klinische Fragebögen, neuropsychologische Tests, Bildgebung, Genetik, iPS-Zellanalysen, Organoid-Daten und mit Wearables oder Smartphone-Apps erfasste Daten auswerten. Ziel kann sein, ADHS-Subgruppen besser zu verstehen, Therapieansprechen vorherzusagen oder Zusammenhänge zwischen Schlaf, Aktivität, Stimmung, Medikamenteneinnahme und Symptomen zu erkennen.

KI kann dabei Muster in großen Datensätzen erkennen, die für Menschen schwer überblickbar sind.

Kombination mehrerer humanbasierter Methoden

Besonders vielversprechend ist die Kombination verschiedener tierversuchsfreier Methoden. ADHS lässt sich nicht durch eine einzelne Untersuchung erklären. Sinnvoll sind Studien, die mehrere Ebenen verbinden.

Vielversprechend wären z.B. Studien, in denen Menschen mit ADHS klinisch untersucht werden, zusätzlich MRT- und EEG-Daten erhoben werden und iPS-Zellen aus Blutproben gewonnen werden und Betroffene Fragen im Alltag beantworten. So könnten biologische, kognitive und alltagsbezogene Daten zusammengeführt werden. Solche Ansätze sind aufwendig, aber deutlich näher an der menschlichen Realität als ein einzelner Tierversuch, in dem ein Tier in einem Labortest mehr läuft oder schneller auf einen Hebel drückt.

Humanbasierte Forschung bedeutet daher nicht, nur eine Methode durch eine andere zu ersetzen. Sie bedeutet, ADHS als komplexes menschliches Phänomen ernst zu nehmen und zu erforschen.

Bedeutung für die ADHS-Forschung

Tierversuchsfreie Methoden bieten keinen simplen Ersatz für jedes einzelne Tierexperiment. Sie eröffnen aber eine andere, für Menschen relevantere Forschungslogik. Statt einzelne Aspekte von ADHS künstlich in Tieren zu erzeugen, untersuchen sie menschliche Entwicklung, menschliche Zellen, menschliche Hirnfunktionen, reale Behandlung und Alltagserleben. Für ADHS ist das besonders wichtig, weil zentrale Aspekte der Störung im Tiermodell gar nicht erfasst werden können: subjektive Innenperspektive, Selbstorganisation, emotionale Belastung, soziale Anforderungen, Schule, Beruf, Beziehungen, Stigmatisierung, Lebensqualität und mögliche Stärken neurodivergenter Menschen.

Humanbasierte Forschung kann diese Ebenen berücksichtigen. Sie ist deshalb aus wissenschaftlicher und ethischer Sicht der sinnvollere Weg, um ADHS besser zu verstehen und Betroffenen gezielter zu helfen.

Prävention

ADHS entsteht nicht durch einen einzelnen Auslöser, sondern durch ein komplexes Zusammenspiel genetischer, entwicklungsbezogener und umweltbedingter Faktoren. Prävention bedeutet daher vor allem, bekannte Risikofaktoren zu reduzieren, frühe Belastungen zu vermeiden, Anzeichen rechtzeitig zu erkennen und Folgeprobleme zu verhindern.

Während der Schwangerschaft und frühen Kindheit können allgemeine Maßnahmen der Gesundheitsvorsorge eine Rolle spielen. Dazu gehören der Verzicht auf Alkohol und Tabak in der Schwangerschaft, der Schutz vor schädlichen Umweltstoffen wie Blei, eine gute medizinische Betreuung während Schwangerschaft und Geburt sowie die Unterstützung einer gesunden kindlichen Entwicklung. Solche Maßnahmen verhindern ADHS nicht zuverlässig, können aber Risiken für Entwicklungsstörungen insgesamt senken. Die US-Gesundheitsbehörde CDC nennt unter anderem Alkohol- und Tabakkonsum in der Schwangerschaft, frühe Belastung durch Umweltstoffe wie Blei sowie schwangerschaftsbezogene Faktoren als mögliche Risikofaktoren, die in der ADHS-Forschung untersucht werden (23).

Wichtig ist außerdem die frühe Unterstützung betroffener Kinder und Familien. Wenn ADHS-Symptome früh erkannt werden, können passende Hilfen in Familie, Kita, Schule und Alltag verhindern, dass zusätzliche Belastungen entstehen – etwa Schulversagen, chronische Überforderung, Konflikte, geringes Selbstwertgefühl, Angst, Depression oder soziale Ausgrenzung. Eine RKI-Auswertung zu Kindern und Jugendlichen mit ADHS zeigt, dass elterliche psychische Belastung und elterlicher Stress mit einer geringeren gesundheitsbezogenen Lebensqualität der betroffenen Kinder und Jugendlichen zusammenhängen. Die Studie betont daher die Bedeutung von Präventions- und Interventionsprogrammen, die die psychische Gesundheit der Eltern berücksichtigen und Ressourcen wie ein gutes Familienklima und soziale Unterstützung stärken (24).

Prävention bei ADHS bedeutet daher nicht unbedingt, neurodivergente Eigenschaften „verhindern“ zu wollen. Sinnvoll ist vielmehr, vermeidbare Belastungen zu reduzieren, Betroffene früh zu unterstützen und Umgebungen so zu gestalten, dass Kinder, Jugendliche und Erwachsene mit ADHS ihre Schwierigkeiten besser bewältigen und ihre Stärken entwickeln können.

Fazit

ADHS lässt sich nicht auf einzelne Symptome hyperaktiver, impulsiver, hirngeschädigter oder genetisch veränderter Tiere reduzieren. Die verwendeten „Tiermodelle“ erzeugen keine Tiere mit ADHS, sondern Tiere mit einzelnen, experimentell hergestellten oder menschlich interpretierten Verhaltensmerkmalen. Besonders deutlich wird dies bei der SHR-Ratte: Eine ursprünglich für die Bluthochdruckforschung gezüchtete Rattenlinie wird nachträglich als Modell für die komplexe menschliche Diagnose ADHS verwendet.

Tierversuchsfreie und humanbasierte Forschungsmethoden setzen direkter an menschlicher Biologie, menschlicher Entwicklung, realen Versorgungsdaten und Alltagserfahrungen von Betroffenen an. Besonders zellbasierte humane Systeme und Hirnorganoide bieten das Potenzial, frühe Entwicklungsprozesse, neuronale Reifung und zelluläre Signalwege bei ADHS besser zu untersuchen. Dieses Forschungsfeld wurde bislang im Vergleich zu tierexperimentellen Ansätzen zu wenig beachtet und sollte deutlich stärker gefördert werden.

Gleichzeitig sollte die ADHS-Forschung neurodivergente Eigenschaften nicht ausschließlich als Defizite betrachten. Ziel sollte nicht sein, Menschen mit ADHS zu „normalisieren“, sondern Belastungen zu verringern, Teilhabe zu verbessern und individuelle Stärken besser zu berücksichtigen. Gerade deshalb sind humanbasierte Forschungsansätze besonders geeignet, da sie ADHS im menschlichen biologischen, psychologischen und sozialen Kontext untersuchen.

Aus wissenschaftlicher und ethischer Sicht sollte die ADHS-Forschung daher konsequent auf humanbasierte, tierversuchsfreie Ansätze ausgerichtet werden.

Quellen

1. Robert Koch-Institut ADHS bei Kindern und Jugendlichen in Deutschland – Querschnittergebnisse aus KiGGS Welle 2 und Trends. 2018; doi: 10.17886/RKI-GBE-2018-078
2. Faraone S.V. et al. The World Federation of ADHD International Consensus Statement: 208 Evidence-based conclusions about the disorder. Neuroscience & Biobehavioral Reviews 2021; 128:789–818
3. Feigin V.L. et al. Global, regional, and national burden of neurological disorders, 1990–2016: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2016. The Lancet Neurology 2019; 18(5):459–480
4. RE:TURN: ADHS als Gamechanger, 2026
5. National Institute for Health and Care Excellence (Great Britain) Attention deficit hyperactivity disorder, NICE guideline, National Institute for Health and Care Excellence, 2018
6. Cortese S. et al. Comparative efficacy and tolerability of medications for attention-deficit hyperactivity disorder in children, adolescents, and adults: a systematic review and network meta-analysis. The Lancet Psychiatry 2018; 5(9):727–738
7. Stevens J.R. et al. Using stimulants for attention-deficit/hyperactivity disorder: clinical approaches and challenges. The primary care companion for CNS disorders 2013; 15(2):PCC.12f01472
8. Regan S.L. et al. Review of rodent models of attention deficit hyperactivity disorder. Neuroscience and Biobehavioral Reviews 2022; 132:621–637
9. Kim D. et al. An updated review on animal models to study attention-deficit hyperactivity disorder. Translational Psychiatry 2024; 14(1):187
10. Regan S.L. et al. Knockout of latrophilin-3 in Sprague-Dawley rats causes hyperactivity, hyper-reactivity, under-response to amphetamine, and disrupted dopamine markers. Neurobiology of Disease 2019; 130:104494
11. Bouchatta O. et al. Neonatal 6-OHDA lesion model in mouse induces Attention-Deficit/ Hyperactivity Disorder (ADHD)-like behaviour. Scientific Reports 2018; 8(1):15349
12. Zhu J. et al. Prenatal nicotine exposure mouse model showing hyperactivity, reduced cingulate cortex volume, reduced dopamine turnover, and responsiveness to oral methylphenidate treatment. The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience 2012; 32(27):9410–9418
13. Puumala T. et al. Behavioral and Pharmacological Studies on the Validation of a New Animal Model for Attention Deficit Hyperactivity Disorder. Neurobiology of Learning and Memory 1996; 66(2):198–211
14. Wickens J.R. et al. Animal models to guide clinical drug development in ADHD: lost in translation? British Journal of Pharmacology 2011; 164(4):1107–1128
15. Furuie H. et al. Animal models for the study of ADHD: the need for next-generation models. Frontiers in Psychiatry 2026; 17:1773090
16. Hoogman M. et al. Subcortical brain volume differences in participants with attention deficit hyperactivity disorder in children and adults: a cross-sectional mega-analysis. The Lancet Psychiatry 2017; 4(4):310–319
17. Demontis D. et al. Genome-wide analyses of ADHD identify 27 risk loci, refine the genetic architecture and implicate several cognitive domains. Nature Genetics 2023; 55(2):198–208
18. Pujol-Gualdo N. et al. Integrating genomics and transcriptomics: Towards deciphering ADHD. European Neuropsychopharmacology 2021; 44:1–13
19. Folego-Temoteo I. et al. A comprehensive overview of the biological foundations of ADHD. Bioscience Reports 2026; 46(6):BSR20254061
20. Jansch C. et al. Generation of a human induced pluripotent stem cell (iPSC) line from a 51-year-old female with attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) carrying a duplication of SLC2A3. Stem Cell Research 2018; 28:136–140
21. Yde Ohki C.M. et al. Growth rates of human induced pluripotent stem cells and neural stem cells from attention-deficit hyperactivity disorder patients: a preliminary study. Journal of Neural Transmission 2023; 130(3):243–252
22. Zhang D. et al. Telencephalon Organoids Derived from an Individual with ADHD Show Altered Neurodevelopment of Early Cortical Layer Structure. Stem Cell Reviews and Reports 2023; 19(5):1482–1491
23. Centers for Disease Control and Prevention (CDC): About ADHD – Causes and risk factors, 2026
24. Gilbert M. Risiko- und Schutzfaktoren im Zusammenhang mit gesundheitsbezogener Lebensqualität bei Kindern und Jugendlichen mit ADHS in Deutschland – Ergebnisse aus dem Konsortialprojekt INTEGRATE-ADHD. 2024; doi: 10.25646/12500