@article{ZieglerEhlisWeberetal.2021,
  author    = {Ziegler, Georg C. and Ehlis, Ann-Christine and Weber, Heike and Vitale, Maria Rosaria and Z{\"o}ller, Johanna E. M. and Ku, Hsing-Ping and Schiele, Miriam A. and K{\"u}rbitz, Laura I. and Romanos, Marcel and Pauli, Paul and Kalisch, Raffael and Zwanzger, Peter and Domschke, Katharina and Fallgatter, Andreas J. and Reif, Andreas and Lesch, Klaus-Peter},
  title     = {A Common CDH13 Variant is Associated with Low Agreeableness and Neural Responses to Working Memory Tasks in ADHD},
  series = {Genes},
  volume    = {12},
  journal   = {Genes},
  number    = {9},
  issn      = {2073-4425},
  doi       = {10.3390/genes12091356},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-245220},
  year      = {2021},
  abstract  = {The cell—cell signaling gene CDH13 is associated with a wide spectrum of neuropsychiatric disorders, including attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD), autism, and major depression. CDH13 regulates axonal outgrowth and synapse formation, substantiating its relevance for neurodevelopmental processes. Several studies support the influence of CDH13 on personality traits, behavior, and executive functions. However, evidence for functional effects of common gene variation in the CDH13 gene in humans is sparse. Therefore, we tested for association of a functional intronic CDH13 SNP rs2199430 with ADHD in a sample of 998 adult patients and 884 healthy controls. The Big Five personality traits were assessed by the NEO-PI-R questionnaire. Assuming that altered neural correlates of working memory and cognitive response inhibition show genotype-dependent alterations, task performance and electroencephalographic event-related potentials were measured by n-back and continuous performance (Go/NoGo) tasks. The rs2199430 genotype was not associated with adult ADHD on the categorical diagnosis level. However, rs2199430 was significantly associated with agreeableness, with minor G allele homozygotes scoring lower than A allele carriers. Whereas task performance was not affected by genotype, a significant heterosis effect limited to the ADHD group was identified for the n-back task. Heterozygotes (AG) exhibited significantly higher N200 amplitudes during both the 1-back and 2-back condition in the central electrode position Cz. Consequently, the common genetic variation of CDH13 is associated with personality traits and impacts neural processing during working memory tasks. Thus, CDH13 might contribute to symptomatic core dysfunctions of social and cognitive impairment in ADHD.},
  language  = {en}
}
@article{SchneiderNiklas2017,
  author    = {Schneider, Wolfgang and Niklas, Frank},
  title     = {Intelligence and verbal short-term memory/working memory: their interrelationships from childhood to young adulthood and their impact on academic achievement},
  series = {Journal of Intelligence},
  volume    = {5},
  journal   = {Journal of Intelligence},
  number    = {2},
  issn      = {2079-3200},
  doi       = {10.3390/jintelligence5020026},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-198004},
  pages     = {26},
  year      = {2017},
  abstract  = {Although recent developmental studies exploring the predictive power of intelligence and working memory (WM) for educational achievement in children have provided evidence for the importance of both variables, findings concerning the relative impact of IQ and WM on achievement have been inconsistent. Whereas IQ has been identified as the major predictor variable in a few studies, results from several other developmental investigations suggest that WM may be the stronger predictor of academic achievement. In the present study, data from the Munich Longitudinal Study on the Genesis of Individual Competencies (LOGIC) were used to explore this issue further. The secondary data analysis included data from about 200 participants whose IQ and WM was first assessed at the age of six and repeatedly measured until the ages of 18 and 23. Measures of reading, spelling, and math were also repeatedly assessed for this age range. Both regression analyses based on observed variables and latent variable structural equation modeling (SEM) were carried out to explore whether the predictive power of IQ and WM would differ as a function of time point of measurement (i.e., early vs. late assessment). As a main result of various regression analyses, IQ and WM turned out to be reliable predictors of academic achievement, both in early and later developmental stages, when previous domain knowledge was not included as additional predictor. The latter variable accounted for most of the variance in more comprehensive regression models, reducing the impact of both IQ and WM considerably. Findings from SEM analyses basically confirmed this outcome, indicating IQ impacts on educational achievement in the early phase, and illustrating the strong additional impact of previous domain knowledge on achievement at later stages of development.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kopf2018,
  author    = {Kopf, Juliane},
  title     = {Emotion processing and working memory deficits in Bipolar Disorder: interactions and changes from acute to remitted state},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-97752},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {BD is a severe and highly prevalent psychiatric illness characterized by oscillating mood episodes, where patients express either depressed mood, anhedonia, decreased activation along with concentration difficulties and sleep disturbances, or elevated mood with hyperactivity and loss of inhibitions. Between mood episodes, patients return to a relatively normal state of functioning without mood symptoms. Previous research on underlying neuronal mechanisms has led to a model of neuronal dysfunction in BD which states that BD arises from disruption in early development within brain networks that modulate emotional behavior. These abnormalities in the structure and function of key emotional control networks then lead to decreased connectivity among ventral prefrontal networks and limbic brain regions. This in turn creates a loss of emotional homeostasis, putting bipolar patients at risk for developing extreme mood states and switching among mood states. Two core components for BD have been identified, a hyperactive emotion processing system and a hypoactive cognitive functions system. It is controversial whether these deficits are still detectable in euthymia, so it is unclear if hyper- and hypoactivations represent state or trait-like characteristics. The aim of this study was to research both core components of BD with a paradigm eliciting differential activations in both cognitive and emotion processing networks. For this, an emotional word working memory paradigm was constructed to test for differences between manic, depressive, and remitted patients as well as a healthy control group. Differences were assessed in behavior, brain activation (as a correlate for the hypoactive cognitive functions system), measured with near-infrared spectroscopy (fNIRS), and electrophysiological changes in the late positive potential (as a correlate for the hyperactive emotion processing system), an event-related potential (ERP) measured with electroencephalography. 47 patients in the acutely ill phase and 45 healthy controls were measured. Of the 47 patients, 18 returned to the clinic for a second testing while in remission for at least 3 months. Acutely ill patients were classified into 4 groups according to their disorder status: a mildly depressed group, a depressed group, a manic group, and a mixed group along DSM-IV criteria. Analyses were calculated for 3 load conditions (1-back, 2-back and 3-back) and 3 valence conditions (negative, neutral, positive) for behavioral measures reaction time and omission errors, for brain activation and event related potential changes. Results indicate that ill patients differed from controls in their behavioral performance, but the difference in performance was modulated by the mood state they were in. Depressed patients showed the most severe differences in all behavioral measures, while manic and mixed patients differed from controls only upon different valence conditions. Brain activation changes were most pronounced in mildly depressed and manic patients, depressed patients and mixed patients did not differ as much from controls. ERP changes showed a significant difference only between mixed patients and controls, where mixed patients had an overall much higher ERP amplitude. When remitted patients were compared to controls, no differences in behavior, brain activation or ERP amplitude could be found. However, the same was true for differences in patients between acutely ill and remitted state. When looking at the overall data, the following conclusion can be drawn: assuming that the brain activation seen in the prefrontal cortex is part of the dorsal cognitive system, then this is the predominantly disturbed system in depressed patients who show only small changes in the ERP. In contrast, the predominantly disturbed system in manic and mixed patients is the ventral emotion processing system, which can be seen in a hyper-activation of ERP related neural correlates in mixed and hypo-activated neural correlates of the LPP in manic patients. When patients are remitted, the cognitive system regains temporary stability, and can be compared to that of healthy controls, while the emotion processing system remains dysfunctional and underlies still detectable performance deficits.},
  subject      = {Manisch-depressive Krankheit},
  language  = {en}
}
@phdthesis{RietzlergebMathies2017,
  author    = {Rietzler [geb. Mathies], Antonia Theresa},
  title     = {Modulation des Arbeitsged{\"a}chtnisses durch transkranielle Gleichstromstimulation - eine Untersuchung mittels funktioneller Nah-Infrarot-Spektroskopie},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-151948},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {Die Transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) stellt ein Verfahren zur nicht-invasiven und schmerzfreien Stimulation des Gehirns dar. Ziel dabei ist es die kortikale Erregbarkeit zu modulieren, indem das Ruhemembranpotenzial der Nervenzellen verschoben wird. Anodale tDCS f{\"u}hrt dabei zu einer Depolarisierung des Membranpotenzials und somit zur Zunahme der neuronalen Aktivit{\"a}t. Kathodale tDCS hat durch die Hyperpolarisierung des Membranpotenzials eine Abnahme der neuronalen Aktivit{\"a}t zur Folge. Durch den exzitatorischen Effekt nach anodaler Stimulation und den inhibitorischen Effekt nach kathodaler Stimulation stellt die tDCS eine vielversprechende Option in der Therapie neurologischer oder neuropsychiatrischer Erkrankungen dar. In vorliegender Studie sollten die Auswirkungen der transkraniellen Gleichstromstimulation {\"u}ber dem linken dorsolateralen pr{\"a}frontalen Kortex (DLPFC) auf Arbeitsged{\"a}chtnisprozesse untersucht werden. Die Effekte der tDCS wurden an 56 gesunden Versuchspersonen getestet, die randomisiert drei Stimulationsgruppen zugeordnet wurden (anodale, kathodale und Sham-Stimulation). Stimuliert wurde mit 2 mA bei einer Elektrodengr{\"o}ße von 35 cm². Stimulationsort war dabei der linke DLPFC, die Referenzelektrode wurde {\"u}ber dem linken Mastoid platziert. W{\"a}hrend der Stimulation f{\"u}hrten die Versuchspersonen eine modifizierte N-Back-Aufgabe mit drei Bedingungen (0-Back, 1-Back und 2-Back) aus, um die Funktion des Arbeitsged{\"a}chtnisses hinsichtlich des Verhaltens erfassen zu k{\"o}nnen. Die Auswirkungen der tDCS auf die neuronale Aktivit{\"a}t wurden mittels funktioneller Nah-Infrarot-Spektroskopie (fNIRS) gemessen. Auf neuronaler Ebene erwarteten wir eine Zunahme der kortikalen Aktivit{\"a}t nach anodaler Stimulation innerhalb des linken DLPFC und gegenteilige Effekte nach kathodaler Stimulation. In vorliegender Untersuchung konnte lediglich eine Tendenz zu dieser Annahme beobachtet werden, eindeutige Signifikanzen blieben jedoch aus. Bei Betrachtung verschiedener Regions of Interest (ROIs) konnten nur signifikante Unterschiede zwischen der anodal und der kathodal stimulierten Gruppe nachgewiesen werden, was daf{\"u}r spricht, dass die Auswirkungen der tDCS zwar in die intendierte Richtung gehen, die Effekte aber nicht stark genug sind, um auch signifikante Unterschiede zur Kontrollgruppe nachweisen zu k{\"o}nnen. Somit m{\"u}ssen wir davon ausgehen, dass sich die Neurone des DLPFC nur schwach durch die transkranielle Stimulation beeinflussen lassen. Desweiteren wurden die Verhaltensdaten w{\"a}hrend der N-Back-Aufgabe untersucht. Angenommen wurde eine Verbesserung der Arbeitsged{\"a}chtnisleistung durch anodale Stimulation und eine Verschlechterung durch kathodale Stimulation. Hier zeigte sich allerdings, dass sich unsere drei Stimulationsgruppen weder in der Anzahl der Fehler, noch in der Anzahl der richtigen Antworten, der Anzahl der verpassten Antworten oder in der mittleren Reaktionszeit signifikant voneinander unterscheiden. Dies l{\"a}sst darauf schließen, dass die Stimulation des linken DLPFC keinen Einfluss auf das Verhalten w{\"a}hrend der Durchf{\"u}hrung der Arbeitsged{\"a}chtnisaufgabe hat und somit auch die Arbeitsged{\"a}chtnisleistung nicht beeinflusst wird. Obwohl die Ergebnisse unserer Studie durch fehlende Signifikanzen nicht hypothesenkonform sind, konnten wir zusammenfassend dennoch eine Tendenz zur anodal-exzitatorischen und kathodal-inhibitorischen Wirkung der tDCS beobachten. Die weitere Erforschung der Auswirkungen der tDCS auf das Arbeitsged{\"a}chtnis scheint also sehr vern{\"u}nftig, vor allem in Anbetracht der m{\"o}glichen Etablierung der tDCS als Therapieoption neuropsychiatrischer Erkrankungen. Weiterf{\"u}hrende Studien sollten die Wirksamkeit der tDCS weiter untersuchen und eine Optimierung der tDCS-induzierten Effekte {\"u}berpr{\"u}fen. Ansatzpunkte hierf{\"u}r w{\"a}ren beispielsweise die Durchf{\"u}hrung umfangreicherer Studien mit einem gr{\"o}ßeren Probandenkollektiv und ver{\"a}nderten Stimulationsparametern oder Studien, die die Auswirkungen der tDCS auf das Arbeitsged{\"a}chtnis auch bei psychiatrischen Patienten untersuchen.},
  subject      = {Arbeitsged{\"a}chtnis},
  language  = {de}
}
@article{BiehlMerzDresleretal.2016,
  author    = {Biehl, Stefanie C. and Merz, Christian J. and Dresler, Thomas and Heupel, Julia and Reichert, Susanne and Jacob, Christian P. and Deckert, J{\"u}rgen and Herrmann, Martin J.},
  title     = {Increase or Decrease of fMRI Activity in Adult Attention Deficit/ Hyperactivity Disorder: Does It Depend on Task Difficulty?},
  series = {International Journal of Neuropsychopharmacology},
  volume    = {19},
  journal   = {International Journal of Neuropsychopharmacology},
  number    = {10},
  doi       = {10.1093/ijnp/pyw049},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-147551},
  pages     = {pyw049},
  year      = {2016},
  abstract  = {Background: Attention deficit/hyperactivity disorder has been shown to affect working memory, and fMRI studies in children and adolescents with attention deficit/hyperactivity disorder report hypoactivation in task-related attentional networks. However, studies with adult attention deficit/hyperactivity disorder patients addressing this issue as well as the effects of clinically valid methylphenidate treatment are scarce. This study contributes to closing this gap. Methods: Thirty-five adult patients were randomized to 6 weeks of double-blind placebo or methylphenidate treatment. Patients completed an fMRI n-back working memory task both before and after the assigned treatment, and matched healthy controls were tested and compared to the untreated patients. Results: There were no whole-brain differences between any of the groups. However, when specified regions of interest were investigated, the patient group showed enhanced BOLD responses in dorsal and ventral areas before treatment. This increase was correlated with performance across all participants and with attention deficit/hyperactivity disorder symptoms in the patient group. Furthermore, we found an effect of treatment in the right superior frontal gyrus, with methylphenidate-treated patients exhibiting increased activation, which was absent in the placebo-treated patients. Conclusions: Our results indicate distinct activation differences between untreated adult attention deficit/hyperactivity disorder patients and matched healthy controls during a working memory task. These differences might reflect compensatory efforts by the patients, who are performing at the same level as the healthy controls. We furthermore found a positive effect of methylphenidate on the activation of a frontal region of interest. These observations contribute to a more thorough understanding of adult attention deficit/hyperactivity disorder and provide impulses for the evaluation of therapy-related changes.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Moell2015,
  author    = {M{\"o}ll, Mira Therese},
  title     = {Stimulation des Pr{\"a}frontalkortex mittels tDCS - eine fNIRS-Studie},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-132808},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {In der vorliegenden Arbeit sollte herausgefunden werden, ob die bilaterale Stimulation mittels transkranieller Gleichstromstimulation das Arbeitsged{\"a}chtnis von gesunden Probanden beeinflussen kann. Stimulationsorte waren der rechte und linke dorsolaterale Pr{\"a}frontalkortex mit der Referenzelektrode auf der jeweils kontralateralen Seite. Aus diesem Grund wurden zwei Versuchsgruppen gebildet, die jeweils anodal oder kathodal links f{\"u}r eine Gesamtdauer von ca. 25 Minuten stimuliert wurden. Eine dritte Versuchsgruppe erhielt eine Sham-Stimulation und fungierte daher als Placebogruppe. Als Paradigma nutzten wir einen n-Back-Test mit je drei Bedingungen (0-Back, 1-Back und 2-Back), der vier Minuten nach Stimulationsbeginn startete. Einerseits wurden die Ergebnisse hinsichtlich des Verhaltens anhand der richtig und falsch gegebenen Antworten sowie andererseits die mittleren Reaktionszeiten im n-Back-Task analysiert. Hier zeigte sich im Bereich Genauigkeit kein signifikanter Unterschied zwischen den Versuchsgruppen und somit keine signifikante Verbesserung des Verhaltens durch tDCS. Es gibt einerseits Hinweise darauf, dass man mit einer h{\"o}heren Stromst{\"a}rke als den hier gew{\"a}hlten 1 mA stimulieren muss. Andererseits ist es m{\"o}glich, dass die bilaterale Stimulation mit tDCS im vorliegenden Setting nur bei Menschen eine Wirkung zeigt, die aufgrund von neurophysiologischen Erkrankungen bereits ein Defizit des Arbeitsged{\"a}chtnisses aufweisen. Zus{\"a}tzlich spielt die Position der Referenzelektrode am jeweils kontralateralen DLPFC eine Rolle und hat in der vorliegenden Studie vermutlich zu Wechselwirkungen und St{\"o}reffekten gef{\"u}hrt. Hinsichtlich der mittleren Reaktionszeiten zeigten sich ebenfalls Hinweise darauf, dass das bilateral generierte Stromfeld signifikante Effekte minimiert hat. Es zeigt sich in der Bedingung 1-Back eine verbesserte Reaktionszeit in der Gruppe, die kathodal links stimuliert wurde. Diese Ergebnisse sind allerdings nicht f{\"u}r die Bedingung 2-Back zu beobachten, weswegen dies nicht als klassischer Effekt auf das Arbeitsged{\"a}chtnis gedeutet werden kann. M{\"o}glicherweise h{\"a}tte hier analog zu Vergleichsstudien ebenfalls eine h{\"o}here Intensit{\"a}t oder eine l{\"a}ngere Stimulationsdauer zu Effekten in der Bedingung 2-Back f{\"u}hren k{\"o}nnen. Diese Fragestellung bez{\"u}glich der Kombination der Stimulationsparameter sollte Gegenstand weiterer Studien sein. Hinsichtlich der Beeinflussung der positiven und negativen Emotionen zeigte sich, dass die anodale tDCS-Stimulation {\"u}ber dem linken DLPFC mit Referenzelektrode {\"u}ber dem rechten DLPFC zu einer signifikant geringeren Abnahme der positiven Emotionen unmittelbar nach der Messung f{\"u}hrt. Dies deckt sich mit Erkenntnissen aus vorherigen Studien und zeigt, dass sich die Emotionsverarbeitung mittels tDCS beeinflussen l{\"a}sst. Des Weiteren wurde die Dynamik der relativen Oxy-Hb und Deoxy-Hb-Konzentrationen in den verschiedenen Hirnarealen in Echtzeit w{\"a}hrend des n-Back-Tasks mittels funktioneller Nahinfrarotspektroskopie mit 52 Emittern und Detektoren {\"u}berpr{\"u}ft. Hier zeigte sich, dass vor allem die Gruppe, die anodal {\"u}ber dem linken DLPFC und kathodal {\"u}ber dem rechten DLPFC stimuliert wurde, in der Bedingung 2-Back eine signifikant geringere Mehraktivierung zur Baseline im Bereich der Kathode rechtshemisph{\"a}ral aufweist. Im genaueren Vergleich zeigt sich eine St{\"o}rung der Aktivit{\"a}t dieser Gruppe im Vergleich zur Sham-Kondition, die sich beidseits frontotemporal pr{\"a}sentiert mit einer deutlicheren St{\"o}rung auf der rechten Seite. Ein {\"a}hnlicher Effekt mit einer St{\"o}rung rechts frontotemporal konnte im {\"U}bergang von N1 zu N2 in der Gruppe Anodal links beobachtet werden. Dieser Effekt zeigte sich {\"u}berraschenderweise auch in der Stimulationsgruppe, die umgekehrt kathodal links und anodal rechts stimuliert wurde. Da dieser Bereich rechts frontotemporal des Hirns vor allem bei Aufmerksamkeitsprozessen eine Rolle spielt, stellt sich die Frage, ob das vorliegende tDCS-Setting und das damit verbundene Stromfeld einen negativen Einfluss auf Aufmerksamkeitsprozesse haben k{\"o}nnten. In der vorliegenden Studie konnten hinsichtlich des Verhaltens keine dazu passenden signifikanten Unterschiede beobachtet werden. Dies sollte in weiterf{\"u}hrenden Studien mit anderen Stimulationsintensit{\"a}ten genauer untersucht werden. Die in anderen Studien beobachteten Ph{\"a}nomene, dass die anodale Stimulation eine exzitatorische Wirkung und die kathodale Stimulation eine inhibitorische Wirkung hat, konnten in der vorliegenden Arbeit nicht gezeigt werden. Vermutlich hat das generierte Stromfeld durch parallel eingesetzte anodale und kathodale Stimulation gegenseitige Effekte gest{\"o}rt oder sogar aufgehoben. Das hier genutzte Setting ist somit nur bedingt f{\"u}r Studien zu empfehlen. Zumindest hat sich dadurch aber gezeigt, dass tDCS auch andere Hirnbereiche außerhalb des Stimulationsgebiets beeinflussen und nicht als eingeschr{\"a}nkt lokale Stimulationsmethode angesehen werden kann. Zudem hat sich gezeigt, dass die Dokumentation der h{\"a}modynamischen Ver{\"a}nderungen mittels funktioneller Nahinfrarotspektroskopie eine durchaus effektive Methode ist, um Ver{\"a}nderungen der Hirnaktivit{\"a}t simultan zur Stimulation mit tDCS aufzuzeigen und mit beobachteten Verhaltensdaten in Kontext zu setzen.},
  subject      = {Arbeitsged{\"a}chtnis},
  language  = {de}
}
@article{VernerHerrmannTrocheetal.2013,
  author    = {Verner, Martin and Herrmann, Martin J. and Troche, Stefan J. and Roebers, Claudia M. and Rammsayer, Thomas H.},
  title     = {Cortical oxygen consumption in mental arithmetic as a function of task difficulty: a near-infrared spectroscopy approach},
  series = {Frontiers in Human Neuroscience},
  volume    = {7},
  journal   = {Frontiers in Human Neuroscience},
  number    = {217},
  issn      = {1662-5161},
  doi       = {10.3389/fnhum.2013.00217},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-122449},
  year      = {2013},
  abstract  = {The present study investigated changes in cortical oxygenation during mental arithmetic using near-infrared spectroscopy (NIRS). Twenty-nine male volunteers were examined using a 52-channel continuous wave system for analyzing activity in prefrontal areas. With the help of a probabilistic mapping method, three regions of interest (ROIs) on each hemisphere were defined: The inferior frontal gyri (IFG), the middle frontal gyri (MFG), and the superior frontal gyri (SFG). Oxygenation as an indicator of functional brain activation was compared over the three ROI and two levels of arithmetic task difficulty (simple and complex additions). In contrast to most previous studies using fMRI or NIRS, in the present study arithmetic tasks were presented verbally in analogue to many daily life situations. With respect to task difficulty, more complex addition tasks led to higher oxygenation in all defined ROI except in the left IFG compared to simple addition tasks. When compared to the channel positions covering different gyri of the temporal lobe, the observed sensitivity to task complexity was found to be restricted to the specified ROIs. As to the comparison of ROIs, the highest oxygenation was found in the IFG, while MFG and SFG showed significantly less activation compared to IFG. The present cognitive-neuroscience approach demonstrated that NIRS is a suitable and highly feasible research tool for investigating and quantifying neural effects of increasing arithmetic task difficulty.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Biehl2014,
  author    = {Biehl, Stefanie},
  title     = {The Impact of Adult Attention Deficit/ Hyperactivity Disorder, Methylphenidate, and the COMT Val158Met Polymorphism on Selective Attention and Working Memory},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-100959},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Theories of attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) aetiology have placed a focus on impaired behavioural inhibition presumably leading to executive function (EF) deficits. Neuroimaging studies report neurophysiological findings consistent with these hypothesised impairments, and investigations of functional brain activation from a network perspective report hypoactivation in the frontoparietal network as well as hyperactivation in the dorsal attention network. Studies investigating the acute effects of stimulant medication on EF show an improvement on behavioural EF measures including working memory. In addition, methylphenidate (MPH) was shown to up-regulate the task-positive/ frontoparietal network in children and adolescents with ADHD. So far, there are only few studies investigating the impact of ADHD on behavioural and neurophysiological EF measures as well as the effect of several weeks of stimulant medication in adult patients. The importance of the catechol-O-methyltransferase (COMT) enzyme for subcortical and cortical dopaminergic and noradrenergic functioning furthermore led to studies investigating a potential interactive impact of COMT genotype and ADHD on neuropsychological functioning, with a particular focus on working memory. The results of these studies were very heterogeneous. In addition, as none of the studies compared the results of ADHD patients to those of a healthy control group, possible differential effects of COMT in patients and healthy controls could not be examined. The aim of this dissertation was to investigate selective attention properties of the central executive component during a working memory task and to transfer this task to fMRI. A third study then aimed to investigate the effects of adult ADHD (aADHD), MPH, and COMT genotype on working memory with a particular focus on activation of the task-positive network during the analysis of the fMRI data. The first study (EEG) could replicate and extend the results from previous research. This study could furthermore connect the overall activation in frontal areas to suppression efficiency in posterior visual areas as well as establish the impact of hyperactive/ impulsive ADHD symptoms on task performance. The second study (fMRI) allowed the successful transfer of the paradigm to fMRI, and the further replication and extension of previous findings. In addition, this study showed the sensitivity of the task to the effects of the COMT genotype. The third study (fMRI) was one of the first studies that exploratorily investigated the effects COMT in a sample of aADHD patients and a comparable healthy control group. This study showed an interactive effect of these two factors on neuropsychological measures as well as on fMRI activation during a classic n-back working memory task. In addition, this task led to more activation in the task-positive network of the aADHD group compared to a healthy control group in the absence of performance differences, pointing towards compensatory activation in the aADHD group. Furthermore, activation in the frontal cortex was increased in patients taking MPH compared to a placebo. The fMRI data from the selective attention task moreover showed decreased activation in the right DLPFC of the patient group, which was associated with reduced suppression efficiency across all participants. The clinical effect of MPH in the third study was visible but did not reach significance, which is probably attributable to a lack of experimental power. The studies in this dissertation could successfully replicate and extend previous findings. A goal for future studies should be the further investigation of the interactive effects of COMT genotype and aADHD on neuropsychological test results and fMRI activation, but also on medication response and adverse effects. In this context, the adaptation of a network perspective during the analysis of fMRI data seems to be the best way to detect existing between-group differences.},
  subject      = {Aufmerksamkeits-Defizit-Syndrom},
  language  = {en}
}
@article{KopfDreslerReichertsetal.2013,
  author    = {Kopf, Juliane and Dresler, Thomas and Reicherts, Philipp and Herrmann, Martin J. and Reif, Andreas},
  title     = {The Effect of Emotional Content on Brain Activation and the Late Positive Potential in a Word n-back Task},
  series = {PLoS ONE},
  journal   = {PLoS ONE},
  doi       = {10.1371/journal.pone.0075598},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-96687},
  year      = {2013},
  abstract  = {Introduction There is mounting evidence for the influence of emotional content on working memory performance. This is particularly important in light of the emotion processing that needs to take place when emotional content interferes with executive functions. In this study, we used emotional words of different valence but with similar arousal levels in an n-back task. Methods We examined the effects on activation in the prefrontal cortex by means of functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) and on the late positive potential (LPP). FNIRS and LPP data were examined in 30 healthy subjects. Results Behavioral results show an influence of valence on the error rate depending on the difficulty of the task: more errors were made when the valence was negative and the task difficult. Brain activation was dependent both on the difficulty of the task and on the valence: negative valence of a word diminished the increase in activation, whereas positive valence did not influence the increase in activation, while difficulty levels increased. The LPP also differentiated between the different valences, and in addition was influenced by the task difficulty, the more difficult the task, the less differentiation could be observed. Conclusions Summarized, this study shows the influence of valence on a verbal working memory task. When a word contained a negative valence, the emotional content seemed to take precedence in contrast to words containing a positive valence. Working memory and emotion processing sites seemed to overlap and compete for resources even when words are carriers of the emotional content.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Beck2010,
  author    = {Beck, Stefanie},
  title     = {Visuelles Arbeitsged{\"a}chtnis bei Patienten mit bipolarer St{\"o}rung - eine Untersuchung mit funktioneller Nah-Infrarot Spektroskopie},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-55627},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Beeintr{\"a}chtigungen des Arbeitsged{\"a}chtnisses und der pr{\"a}frontalen Hirnaktivit{\"a}t (Hypofrontalit{\"a}t) sind Anw{\"a}rter f{\"u}r Endoph{\"a}notypen f{\"u}r bipolare St{\"o}rungen. Diese Studie untersuchte zum ersten Mal manisch-depressive Patienten (n=14) mit einer Arbeitsged{\"a}chtnisaufgabe, die verschiedene Prozesse (Speicherung und Abgleich) und verschiedene Komponenten (objektbezogenes und visuell-r{\"a}umliches) beinhaltete. Mit Hilfe der funktionellen Nah-Infrarot Spektroskopie wurde die neuronale Aktivit{\"a}t {\"u}ber dem pr{\"a}frontalen Kortex erfasst. Bei der Kontrollgruppe, die der Patientengruppe vergleichbar war, zeigten Ver{\"a}nderungen von oxygeniertem und deoxygeniertem H{\"a}moglobin eine Zunahme der Aktivit{\"a}t im ventero-lateralen, im dorso-lateralen und superioren pr{\"a}frontalen Kortex in der objektbezogenen und visuell-r{\"a}umlichen Arbeitsged{\"a}chtnisaufgabe im Vergleich zur Kontrollaufgabe. Obwohl sich die kognitive Leistung (Anzahl der korrekten Antworten und Reaktionszeit) zwischen den beiden Gruppen nicht unterschied, zeigte die Patientengruppe eine verminderte Gehirnaktivit{\"a}t w{\"a}hrend der Speicherphase der Arbeitsged{\"a}chtnisaufgaben. Die fNIRS kann als valides, leicht zu handhabendes, billiges und schnelles Mittel verwendet werden um (verminderte) pr{\"a}frontale kortikale Aktivit{\"a}t zu messen.},
  subject      = {Depression},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Odorfer2010,
  author    = {Odorfer, Thorsten Michael},
  title     = {Auswirkung genetischer Varianz im Dopamin-Rezeptor-D2-Gen auf Arbeitsged{\"a}chtnis- und Fehlermonitoringprozesse},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-55809},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {In dieser Studie sollte die Bedeutung von genetischer Varianz im Gen des Dopaminrezeptors D2 (DRD2) insbesondere f{\"u}r Fehlermonitoring- und Arbeitsged{\"a}chtnisprozesse untersucht werden. Vorstudien implizieren die Relevanz der dopaminergen Neurotransmission f{\"u}r diese Systeme und geben Hinweise, dass Defizite in entsprechenden kognitiven Prozessen f{\"u}r psychiatrische Erkrankungen pr{\"a}disponieren. Daher wurden die Verhaltensdaten in zwei verschiedenen kognitiven Leistungstests, als auch parallel dazu erhobene Messergebnisse von zwei unterschiedlichen bildgebenden Verfahren f{\"u}r drei ausgew{\"a}hlte, vermutlich funktionale Polymorphismen im DRD2-Gen bei 210 gesunden Kontrollprobanden und 39 schizophrenen Patienten untersucht. Auf der Basis der vorhandenen Literatur hypothetisierten wir Risikoallele f{\"u}r die jeweiligen Polymorphismen: Das A-Allel von DRD2 TAQ1A scheint mit einer verminderten striatalen Rezeptordichte verkn{\"u}pft zu sein. Das Insertionsallel des DRD2 -141C Ins/Del wird mit Schizophrenie in Verbindung gebracht, wogegen allerdings das Deletionsallel wiederholt mit niedrigerer striataler Rezeptordichte assoziiert wurde. Bei DRD2 rs1076560 scheint das T-Allel f{\"u}r defizit{\"a}re Performance bei Arbeitsged{\"a}chtnis-Tests verantwortlich zu sein. Zudem wurde hier eine geringere Expression der kurzen Splicevariante D2S des Rezeptors nachgewiesen und dies mit verminderter pr{\"a}frontaler Aktivit{\"a}t assoziiert. Gemeinsam ist allen Risikoallelen eine Pr{\"a}disposition f{\"u}r Suchterkrankungen. Unser Ziel war es, diese Risikokonstellationen in unseren Untersuchungen zu replizieren. Das Fehlermonitoring und seine Korrelate Error-related negativity (ERN) und Error-related positivity (PE) wurden in einer EEG-Studie untersucht, in der sich 170 Probanden einem sog. Eriksen-Flanker-Task unterzogen. Eine Stichprobe von 39 Patienten mit schizophrenen Psychosen und eine gesunde Kontrollgruppe (n=40) unterzogen sich dem N-Back-Task zur Testung des Arbeitsged{\"a}chtnisses. Zus{\"a}tzlich wurden dabei in einer funktionellen NIRS-Untersuchung Messwerte f{\"u}r oxygeniertes und deoxygeniertes H{\"a}moglobin zur Erfassung der cerebralen Aktivit{\"a}t ermittelt. Wir gingen von der Hypothese aus, dass die Tr{\"a}ger der Risikoallele Defizite bei den kognitiven Aufgaben zeigen und sich zus{\"a}tzlich Ver{\"a}nderungen der Gehirnaktivit{\"a}t nachweisen lassen, die auf Basis der Theorie der neurovaskul{\"a}ren Kopplung als reduzierte Aktivierung interpretiert werden k{\"o}nnen. Leider konnten die meisten der Hypothesen nicht best{\"a}tigt werden. F{\"u}r DRD2 TAQ1A konnte in der NIRS-Messung lediglich f{\"u}r die Deoxygenierung eine geringere cerebrale Aktivit{\"a}t bei Vorliegen des Risikoallels festgestellt werden, dies allerdings nur rechtsseitig und in der Patientengruppe. F{\"u}r das Fehlermonitoring konnten keine signifikanten Ergebnisse ermittelt werden. Beim Insertionsallel des DRD2 -141C Ins/Del (rs1799732) fanden wir eine Verringerung der ERN spezifisch bei fehlerhaften Antworten, sowie zus{\"a}tzlich st{\"a}rkere Auspr{\"a}gungen der Pers{\"o}nlichkeitseigenschaft Neurotizismus bei den Risikoalleltr{\"a}gern. Wir werteten vor allem Erstes als m{\"o}glicherweise pr{\"a}disponierend f{\"u}r schizophrene Psychosen bzw. Alkoholabh{\"a}ngigkeit und konnten hier also teilweise unsere Hypothesen best{\"a}tigen. Die Auswertung der Daten der NIRS-Messung f{\"u}r den rs1799732 erbrachte keine signifikanten Ergebnisse. Bei DRD2 rs1076560 erreichte die Risikogruppe im N-Back-Test entgegen unserer Erwartung sogar ein besseres Leistungsniveau. Mittels bildgebenden Verfahren zeigten sich keine Gruppenunterschiede. Auch die EEG-Studie erbrachte keine signifikanten Ergebnisse. Die Ergebnisse werden auch unter dem Aspekt der Pr{\"a}disposition zu Abh{\"a}ngigkeitserkrankungen diskutiert, die f{\"u}r alle drei Polymorphismen zu bestehen scheint. Die von uns gew{\"a}hlte Zuordnung der Risikoallele wurde kritisch bewertet. F{\"u}r die Inkonsistenz der Befunde wurde eine direkte regulatorische Verkn{\"u}pfung von TAQ1A mit der striatalen Rezeptordichte diskutiert. Zus{\"a}tzlich wurde mit dem Hinweis auf eine Assoziation mit ANKK1 und ihrem regulatorischem Einfluss auf den NF-κB-Signalweg ein m{\"o}gliches zuk{\"u}nftiges Erkl{\"a}rungsmodell aufgezeigt. Auch ein durch rs1076560 vermittelter Zusammenhang einer gesteigerten Expression der kurzen Splicevariante D2S mit h{\"o}herer striataler Aktivit{\"a}t wurde in Frage gestellt. Zusammenfassend l{\"a}sst sich sagen, dass die Bedeutung des dopaminergen Systems und insbesondere des Dopaminrezeptors D2 f{\"u}r die kognitive Leistungsf{\"a}higkeit des menschlichen Gehirns und damit auch die Pathophysiologie psychiatrischer Erkrankungen unzweifelhaft bleibt. Jedoch implizieren einige der Ergebnisse komplexere Zusammenh{\"a}nge zwischen Genotyp und Ph{\"a}notyp. Anscheinend sind die untersuchten Polymorphismen im DRD2-Gen nicht ausreichend, um Defizite im Fehlermonitoring und Arbeitsged{\"a}chtnis zu erkl{\"a}ren. Die kombinierte Untersuchung mit anderen Risikogenvarianten im dopaminergen System scheint daher vielversprechender zu sein als eine isolierte Betrachtung von DRD2.},
  subject      = {Dopaminrezeptor},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Jay2010,
  author    = {Jay, Johanna Tharsilla},
  title     = {Pr{\"a}frontale Hirnoxygenierung w{\"a}hrend einer Aufgabe zum Arbeitsged{\"a}chtnis bei Patienten mit einer unipolaren Depression},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-51554},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Patienten mit Depression zeigen typischerweise eine Beeintr{\"a}chtigung kognitiver Funktionen, vor allem im Bereich der exekutiven Funktionen. Als neuroanatomisches Korrelat konnte den exekutiven Funktionen der pr{\"a}frontale Kortex zugeordnet werden. In den bisherigen bildgebenden Untersuchungen bei depressiven Patienten konnte vor allem eine Hypofrontalit{\"a}t festgestellt werden. Durch verschiedene neuropsychologische Tests konnten kognitive Defizite vor allem im visuell-r{\"a}umlichen Arbeitsged{\"a}chtnis gezeigt werden. Als neuroanatomisches Korrelat konnte dem Arbeitsged{\"a}chtnis der DLPFC zugeordnet werden. Die bisher durchgef{\"u}hrten kombinierten Untersuchungen bei depressiven Patienten lieferten jedoch keine einheitlichen Ergebnisse. Mittelpunkt unserer Untersuchung war es deshalb mittels NIRS w{\"a}hrend der Durchf{\"u}hrung eines Tests f{\"u}r das visuell-r{\"a}umliche und das objektbezogene Arbeitsged{\"a}chtnis sowohl bei einer Patientengruppe mit unipolarer Depression als auch bei einer gesunden Kontrollgruppe die Aktivierungsmuster des pr{\"a}frontalen Kortex zu ermitteln. F{\"u}r den Zusammenhang zwischen der Hirnaktivierung und der Schwere der depressiven Erkrankung konnten keine signifikanten Korrelationen gezeigt werden. Dies spricht gegen den „state"-Charakter und f{\"u}r den „trait"-Charakter der Hypofrontalit{\"a}t bei einer depressiven Erkrankung. Die bez{\"u}glich der Verhaltensdaten gerechneten Varianzanalysen zeigten eine deutliche Schwierigkeitsabstufung zwischen den drei Bedingungen (OWM>VWM>KON). Der fehlende Interaktionseffekt Gruppe x Bedingung, also eine h{\"o}here Reaktionszeit der Patienten w{\"a}hrend allen Aufgaben und nicht nur w{\"a}hrend OWM und VWM deutet auf eine allgemeine Verlangsamung im Sinne einer psychomotorischen Verlangsamung hin und nicht wie erwartet auf ein besonderes Defizit im Bereich kognitiver Funktionen. Interaktionseffekte bei den bildgebenden Daten bei gleichzeitig fehlenden Interaktionsnachweisen bei den Verhaltensdaten deuten an, dass die funktionellen Daten unabh{\"a}ngig von den Verhaltensdaten interpretiert werden k{\"o}nnen. Ein kognitives Defizit f{\"u}r beide Komponenten des visuell-r{\"a}umlichen Arbeitsged{\"a}chtnisses bei Patienten mit einer depressiven Erkrankung zeigt sich in unserer Untersuchung also weniger {\"u}ber die Verhaltensdaten als vielmehr {\"u}ber die verminderte Hirnaktivierung w{\"a}hrend OWM und VWM. Im Gruppenvergleich konnte in den ROI-Analysen f{\"u}r OWM und VWM wie erwartet ein spezieller Arbeitsged{\"a}chtniseffekt gezeigt werden, also eine h{\"o}here Aktivierung der Kontrollgruppe speziell f{\"u}r die Arbeitsged{\"a}chtnisaufgaben. Es wurde also insgesamt in unserer Untersuchung eine pr{\"a}frontale Hypoaktivierung bei Patienten mit einer depressiven Erkrankung festgestellt.},
  subject      = {Depression},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schreppel2008,
  author    = {Schreppel, Theresa},
  title     = {Der Einfluss von Aufmerksamkeit und Interferenzkontrolle auf die Verarbeitung visueller Stimuli},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-32496},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Gegenstand der vorliegenden Arbeit war die Frage, inwieweit die neuronale Verarbeitung visueller Stimuli durch Prozesse der Aufmerksamkeit und des Arbeitsged{\"a}chtnisses moduliert werden kann. Dar{\"u}ber hinaus wurde untersucht, welche „top down" Prozesse diese Modulation steuern. Dabei wurden zwei konkurrierende Ansichten als m{\"o}gliche Erkl{\"a}rungsmodelle zugrunde gelegt und {\"u}berpr{\"u}ft. Zum einen w{\"a}re es m{\"o}glich, dass selektive Aufmerksamkeit zwei qualitativ unterschiedliche Mechanismen beinhaltet. Demnach w{\"u}rde neben dem Fokussieren auf relevante Informationen auch ein aktiver Prozess der Inhibition der Verarbeitung irrelevanter Stimuli existieren. Zum anderen ist es aber auch denkbar, dass aufgrund begrenzter Verarbeitungsressourcen das Fokussieren auf relevante Reize automatisch mit dem Nichtbeachten irrelevanter Stimuli einhergeht und nur ein Mechanismus existiert. In einem ersten Experiment wurde vorab die Alertness als ein grundlegender Prozess der Aufmerksamkeit mit der Nah-Infrarot Spektroskopie (NIRS) untersucht. Mittels eines zweigestuften Studiendesigns wurden in einem ersten Schritt f{\"u}r die Alertness relevante Regionen {\"u}ber fronto-temporalen Hirnarealen definiert. Als relevant erwiesen sich Areale des mittleren und superioren temporalen Kortex der rechten Hemisph{\"a}re und der ventrale Teil des inferioren frontalen Kortex der linken Hemisph{\"a}re. In einer zweiten Datenerhebung konnte f{\"u}r diese Regionen eine signifikant h{\"o}here Aktivierung w{\"a}hrend der Alertnessbedingung im Vergleich zu einer visuellen und motorischen Kontrollbedingung gefunden werden. Mit dem zweiten Experiment sollten bestehende, mit dem Elektroenzephalogramm (EEG) erhobene, Befunde zur Modulation der neuronalen Verarbeitung visueller Stimuli repliziert werden. Dies geschah mithilfe eines neu entwickelten Untersuchungsparadigmas, einer modifizierten n-back Aufgabe. Wie erwartet fand sich eine erh{\"o}hte Verarbeitung aufgaben-relevanter Reize im Vergleich zu einer perzeptuellen Kontrollbedingung. Die Verarbeitung irrelevanter Reize wurde allerdings nicht unterdr{\"u}ckt. Explorativ fand sich ein entsprechendes Korrelat der Aufmerksamkeitslenkung {\"u}ber frontalen Elektroden. In einem dritten Experiment wurde das modifizierte n-back Paradigma an die Anforderungen einer NIRS Messung angepasst, um frontale Effekte der Aufmerksamkeitslenkung direkter erfassen zu k{\"o}nnen als mit dem EEG. Wie erwartet fand sich bez{\"u}glich des Beachtens wie auch des Ignorierens von Stimuli eine Beteiligung frontaler Strukturen. Auf beachtete Stimuli folgte eine bilaterale Aktivierung des dorsolateralen pr{\"a}frontalen Kortex (DL-PFK) und eine Aktivierung des linken inferioren frontalen Kortex bis hin zum pr{\"a}- und postzentralen Kortex. Das Ignorieren visueller Stimuli f{\"u}hrte zu einer weitl{\"a}ufigen Aktivierung des rechten pr{\"a}frontalen Kortex (PFK). Eine Beteiligung des linken inferioren frontalen Gyrus an der Interferenzkontrolle konnte nicht wie erwartet nachgewiesen werden. Der Vergleich der beiden Aktivierungsmuster ergab keine signifikanten Unterschiede. Die zugrunde liegenden Prozesse des Arbeitsged{\"a}chtnisses und der Interferenzkontrolle f{\"u}hrten also zu einer Aktivierung stark {\"u}berlappender Hirnregionen. Nachdem die Ergebnisse der Experimente 2 und 3 keinerlei Hinweise auf einen aktiven Prozess der Interferenzinhibition nachweisen konnten, wurde im Experiment 4 die bisher genutzte 1-back Aufgabe durch eine schwierigere 2-back Aufgabe ersetzt. Aufgrund der erh{\"o}hten Auslastung des Arbeitsged{\"a}chtnisses sollte eine st{\"a}rkere Anstrengung und damit eine verst{\"a}rkte frontale Aktivierung bei der Interferenzinhibition auftreten. Diese Hypothese wurde mit einer frontalen NIRS Messung {\"u}berpr{\"u}ft (Experiment 4a). Wie erwartet f{\"u}hrte die erh{\"o}hte Auslastung des Arbeitsged{\"a}chtnisses zu einer verst{\"a}rkten Aktivierung des PFK bez{\"u}glich beachteter Reize. Hinsichtlich ignorierter Reize fand sich allerdings keine frontale Beteiligung. Parallel erhobene EEG Daten zeigten keinen Unterschied zwischen der Verarbeitung beachteter und ignorierter Gesichter. Die Verarbeitung passiv betrachteter Gesichter war im Gegensatz zu beachteten und ignorierten Gesichtern vermindert. Im zweiten Teil der Studie (Experiment 4b) wurden erstmals die okzipitalen Effekte der Aufmerksamkeitslenkung mit der NIRS erfasst. Im Einklang mit den Ergebnissen der ersten EEG Studie (Experiment 2) fand sich zwar eine verst{\"a}rkte Verarbeitung beachteter, aber keine verminderte Verarbeitung ignorierter Reize. Zusammengenommen sprechen die fehlende aktive Inhibition von Distraktorreizen im okzipitalen Kortex und die vergleichbaren neuronalen Korrelate von Prozessen des Arbeitsged{\"a}chtnisses und der Interferenzinhibition im frontalen Kortex f{\"u}r die Hypothese einer Aufteilung von begrenzten Verarbeitungsressourcen zugunsten beachteter Reize.},
  subject      = {Arbeitsged{\"a}chtnis},
  language  = {de}
}