@phdthesis{Schecklmann2009,
  author    = {Schecklmann, Martin},
  title     = {Behavioraler und hirnphysiologischer Zusammenhang von Arbeitsged{\"a}chtnis und Antworthemmung bei adulter Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivit{\"a}tsst{\"o}rung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-36466},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Hintergrund: Die Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivit{\"a}tsst{\"o}rung (ADHS) umfasst die klinischen Symptome Hyperaktivit{\"a}t, Impulsivit{\"a}t und Unaufmerksamkeit und besitzt eine große erbliche Komponente. Ver{\"a}nderungen des Dopaminstoffwechsels und des pr{\"a}frontalen Kortex scheinen mit der Erkrankung assoziiert zu sein. Bekannt sind auch Defizite in exekutiven Funktionen wie Arbeitsged{\"a}chtnis und Antworthemmung, welche gemeinsam als ein Endoph{\"a}notyp der ADHS betrachtet werden. Solche sogenannten intermedi{\"a}ren Ph{\"a}notypen bilden m{\"o}glicherweise {\"a}tiopathogenetisch sinnvollere Untergruppen von Krankheitsbildern als die Unterteilung nach den klassischen Diagnosesystemen. Zahlreiche Untersuchungen zu Arbeitsged{\"a}chtnis und Antworthemmung bei ADHS finden Mittelwertsunterschiede im Vergleich zu gesunden Stichproben in behavioralen und hirnphysiologischen Maßen. Ein genetischer Polymorphismus (Val158Met) mit Einfluss auf die Synthese der Catechol-O-Methyltransferase (COMT) moduliert Arbeitsged{\"a}chtnis und Antworthemmung bei Gesunden und Patienten mit ADHS. COMT ist ein Enzym, das den Abbau von pr{\"a}frontalem Dopamin katalysiert. Das Valin(Val)-Allel ist mit einer geringeren, das Methionin(Met)-Allel mit einer h{\"o}heren Verf{\"u}gbarkeit von Dopamin in kortikalen Arealen assoziiert. Letzteres scheint die Funktion pr{\"a}frontaler Hirnareale zu optimieren. Ziel: Es ist unklar, ob die beiden Prozesse Arbeitsged{\"a}chtnis und Antworthemmung miteinander in Verbindung stehen, also einen gemeinsamen Endoph{\"a}notypen bezeichnen, und ob ein m{\"o}glicher Zusammenhang dieser beiden Funktionen durch Dopamin moduliert wird. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist, (1) die bekannten Mittelwertsunterschiede zwischen Patienten mit ADHS und gesunden Kontrollpersonen zu replizieren, (2) den Zusammenhang von Arbeitsged{\"a}chtnis und Antworthemmung mit Korrelationsanalysen zu {\"u}berpr{\"u}fen, (3) den Einfluss des COMT-Polymorphismus auf Arbeitsged{\"a}chtnis und Antworthemmung zu untersuchen und (4) festzustellen, ob der COMT-Polymorphismus die St{\"a}rke der Korrelationen beeinflusst. Die Fragestellungen 3 und 4 sind aufgrund der kleinen Stichproben als explorativ zu bewerten. Methoden: In die Auswertung aufgenommen wurden 45 erwachsene Patienten mit ADHS und 41 nach Alter, Geschlecht, H{\"a}ndigkeit, Intelligenz, Bildungsniveau und Kopfumfang vergleichbare Kontrollen. Arbeitsged{\"a}chtnis und Antworthemmung wurden durch eine N-Back- bzw. eine Stoppsignal-Aufgabe operationalisiert. Als abh{\"a}ngige Variablen dienten als behaviorale Maße die Anzahl richtiger Antworten, Reaktionszeiten und Effizienz und als hirnphysiologische Parameter Konzentrationsver{\"a}nderungen von oxygeniertem (O2Hb) und deoxygeniertem H{\"a}moglobin (HHb) in pr{\"a}frontalen Arealen, die mittels funktioneller Nah-Infrarot Spektroskopie gemessen wurden. Korrelationen wurden zwischen den Kontrollbedingungen (1-Back und Go-Trials) und zwischen den eigentlichen Bedingungen der Arbeitsged{\"a}chtnis- und Stoppsignal-Aufgabe (2-Back und Stopperfolge) berechnet. Ergebnisse: Kontrollen und Patienten zeigten hirnphysiologisch aufgabentypische signifikante Aktivierungsmuster, f{\"u}r das Arbeitsged{\"a}chtnis mehr ausgepr{\"a}gt {\"u}ber dem dorso-lateralen pr{\"a}frontalen Kortex (DLPFC), f{\"u}r die Antworthemmung mehr {\"u}ber dem inferioren frontalen Kortex (IFC). Fragestellung 1: Patienten zeigten im Vergleich zu den gesunden Kontrollpersonen signifikante Defizite in allen erhobenen behavioralen Maßen. Sie zeigten auch signifikant reduzierte Anstiege von O2Hb {\"u}ber dem linken und rechten IFC f{\"u}r Stopperfolge und eine statistisch tendenziell verringerte O2Hb-Konzentration im linken DLPFC f{\"u}r die 2-Back-Bedingung. Es fanden sich jedoch auch Defizite in den einfachen Kontrollaufgaben (behaviorale Maße und O2Hb w{\"a}hrend 1-Back). Nach einer Anpassung der Gruppen f{\"u}r die Unterschiede in den Kontrollaufgaben blieben die Gruppenunterschiede in den Aufgaben f{\"u}r Arbeitsged{\"a}chtnis und Antworthemmung bestehen. Fragestellung 2: Nur bei den Patienten und nur f{\"u}r die behavioralen Maße zeigten sich signifikante positive Assoziationen. Die Effizienz w{\"a}hrend 1-Back korrelierte mit der Reaktionszeit w{\"a}hrend der Go-Trials, und die Effizienz w{\"a}hrend 2-Back korrelierte mit der Stoppsignal-Reaktionszeit. Diese beiden Korrelationen unterschieden sich statistisch nicht in ihrer St{\"a}rke. In den f{\"u}r die Unterschiede in den Kontrollaufgaben angepassten Gruppen blieb nur die Korrelation der Kontrollaufgaben tendenziell signifikant, die Korrelation von Effizienz w{\"a}hrend 2-Back und Stoppsignal-Reaktionszeit verschwand. Die Patienten zeigten erh{\"o}hte Impulsivit{\"a}t (erhoben mit einem Fragebogen), die positiv mit behavioralen Maßen der beiden untersuchten Prozesse korrelierte. Fragestellung 3: F{\"u}r 1-Back (O2Hb in rechter Hemisph{\"a}re) und 2-Back (O2Hb in linker Hemisph{\"a}re) wurden statistisch tendenzielle COMT x Gruppe Interaktionen gefunden. F{\"u}r 1-Back zeigten die Kontrollen mit dem Val/Val-Genoytp sowohl im Vergleich zu Kontrollen mit dem Met/Met-Genotyp als auch im Vergleich zu Patienten mit zwei Val-Allelen eine signifikant h{\"o}here O2Hb-Konzentration. Gleichzeitig wies die Analyse der Verhaltensdaten auf eine h{\"o}here Effizienz der Kontrollen mit Met-Allelen im Vergleich zu Patienten mit Met-Allelen hin. F{\"u}r 2-Back zeigte der Val/Val-Genotyp der Kontrollen eine h{\"o}here O2Hb-Konzentration als der Val/Val-Genotyp der Patienten. Zus{\"a}tzlich wies der Met/Met-Genotyp in der ADHS-Gruppe einen st{\"a}rkeren Anstieg von O2Hb im Vergleich zu dem Val/Val-Genotyp in der ADHS-Gruppe auf. Die Analyse der Verhaltensdaten zeigte eine h{\"o}here Effizienz der Kontrollen im Vergleich zu den Patienten f{\"u}r die Gruppen mit einem oder zwei Val-Allelen. F{\"u}r Stopperfolge zeigten sich signifikante COMT x Gruppe Interaktionen f{\"u}r O2Hb in beiden Hemisph{\"a}ren. Die Kontrollen mit Val/Met-Genotyp hatten h{\"o}here O2Hb-Konzentrationen als Kontrollen mit Val/Val- oder Met/Met-Genotyp und als Patienten mit Val/Met-Genotyp. Patienten mit Val/Met-Genotyp hatten langsamere Stoppsignal-Reaktionszeiten im Vergleich zu den Kontrollen mit Val/Met-Genotyp. Fragestellung 4: Die Korrelationen in Abh{\"a}ngigkeit der Stichproben und COMT-Gruppen zeigten unterschiedlich hohe und unterschiedlich gerichtete Korrelationskoeffizienten. Nur in der Gruppe der Patienten und nur f{\"u}r die Verhaltensdaten wurden positive Assoziationen f{\"u}r alle COMT-Gruppen gefunden, vergleichbar mit den Ergebnissen aus Fragestellung 2. Diskussion: Die behavioralen und hirnphysiologischen Unterschiede in den Aufgaben zum Arbeitsged{\"a}chtnis und zur Antworthemmung zwischen Patienten mit ADHS und Kontrollen replizieren gut die Ergebnisse fr{\"u}herer Arbeiten. Ausgehend von den Gruppenunterschieden in den einfachen Kontrollaufgaben muss aber {\"u}berlegt werden, inwieweit Patienten mit ADHS auch in einfachen psychomotorischen Aufgaben bereits Defizite zeigen. Die Korrelation behavioraler Maße der eigentlichen Arbeitsged{\"a}chtnis- und Inhibitionsaufgabe in der Gruppe der Patienten, die allerdings die Assoziation der Kontrollaufgaben nicht {\"u}berschritt, und die mit dem Anpassen f{\"u}r Unterschiede in den Kontrollenaufgaben verschwand, l{\"a}sst Zweifel an dem spezifischen Zusammenhang der beiden Prozesse bei ADHS aufkommen. Zudem werfen die positiven Assoziationen dieser Prozesse (behaviorale Maße) mit der Impulsivit{\"a}t (Fragebogen) die Frage auf, ob es sich um die Operationalisierung des gleichen Konstrukts handelt bzw. ob Impulsivit{\"a}t in Form behavioraler Tests das Gleiche misst wie Impulsivit{\"a}t auf symptomatischer Ebene. Ein Faktor, der m{\"o}glicherweise Einfluss auf die Korrelationen zwischen den Aufgaben hat, k{\"o}nnte der Dopamingehalt sein, wie er in der vorliegenden Arbeit durch den COMT Polymorphismus operationalisiert wurde. Die Ergebnisse der COMT x Gruppe Interaktionen zeigten eine erh{\"o}hte O2Hb-Konzentration der Val-Alleltr{\"a}ger der Kontrollen f{\"u}r die N-Back-Aufgaben bei teilweise besserer Effizienz und eine erh{\"o}hte O2Hb-Konzentration und teilweise schnellere Stoppsignal-Reaktionszeit der Val/Met-Alleltr{\"a}ger der Kontrollen bei Stopperfolgen. Unsere Ergebnisse entsprechen nicht unbedingt den Annahmen aus der Literatur, dass das Met-Allel das g{\"u}nstige Allel in Bezug auf gute pr{\"a}frontale Hirnfunktion sei. Diese Unterschiede in den COMT x Gruppe Interaktionen legen eine Abh{\"a}ngigkeit pr{\"a}frontaler Hirnfunktionen vom allgemeinen dopaminergen Gehalt (Patienten vs. Kontrollen), vom pr{\"a}frontalen dopaminergen Niveau (COMT-Genotyp) und von der Aufgabenart (Arbeitsged{\"a}chtnis vs. Antworthemmung) nahe. Diese Hypothese wird unterst{\"u}tzt durch die Unterschiede in den Korrelationskoeffizienten der beiden Prozesse in Abh{\"a}ngigkeit der Stichproben und Genotyp-Gruppen. Schlussfolgerung: Die Befunde st{\"u}tzen nicht die Annahme, dass es sich bei Arbeitsged{\"a}chtnis und Antworthemmung um zusammenh{\"a}ngende Funktionen bei ADHS oder Gesunden handelt, oder dass der exekutive Endoph{\"a}notyp einen einheitlichen Subtyp der ADHS darstellt. Zudem scheint eine m{\"o}gliche Assoziation der beiden Prozesse von mehreren Faktoren wie z. B. der Dopamin-Konzentration moduliert zu werden. Zuk{\"u}nftige Arbeiten sollten die Fragestellungen bearbeiten, welche Faktoren den Zusammenhang dieser Prozesse beeinflussen und welche Kombination solcher Faktoren eine Subgruppe von Patienten mit ADHS mit einem gemeinsamen exekutiven Endoph{\"a}notyp darstellen k{\"o}nnten.},
  subject      = {ADHS},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Geissler2013,
  author    = {Geissler, Julia Maria},
  title     = {Neuropsychological Endophenotypes of Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-79221},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD) endophenotypes as a link between phenotype and genotype were the focus of the present work. Candidate endophenotypes were investigated via neuropsychological tasks during the simultaneous recording of a 21-channel electroencephalogram. Since endophenotypes are assumed to more closely reflect genetic variation, the influence of ADHD-associated genes Catechol-O-methyl transferase (COMT), the dopamine transporter (DAT, SLC6A3) and Latrophilin-3 (LPHN3) was analysed. Response inhibition was assessed with a cued Continuous Performance Test, for working memory we used an n-back task, sensory gating was measured via the paired clicks paradigm and response time variability (RTV) was quantified by the standard deviation of reaction times. The sample comprised medicated (N=36) and unmedicated (N=42) ADHD patients and matched control children and adolescents (N=41). The electrophysiological correlate of response inhibition was the centroid location during response execution and inhibition, and the degree of anteriorization (NGA). Sensory gating reflects the attenuation of the P50 response to the second of two auditory stimuli presented in short succession. Working memory was examined during target and non-target trials, reflecting specific information processing stages: early sensory processing (P100 and N100), selection of material (P150), memory retrieval (N300), event categorization (P300) and updating of working memory content (P450). Performance was quantified in terms of omission errors reflecting inattention and false alarms reflecting impulsivity, as well as speed and variability of reactions. Unmedicated ADHD patients had more omission errors and more variable reaction times, pointing to difficulties with attention and state regulation. NGA did not prove an optimal endophenotype candidate, since it was not yet developed in approximately half of the examined children and adolescents. It was independent of diagnosis; however ADHD risk alleles for DAT conferred lower NGA as well as more variable reaction times across groups. DAT genotype interacted with diagnosis on the level of centroid location, however, it did not manifest in performance deficits. In the case of sensory gating, homozygosity for the DAT allele associated with ADHD (10R) conferred impairment. ADHD was only relevant in participants without genetic risk, where patients without medication struggled most with suppression. In the working memory task, DAT modulated the timing of material selection in interaction with cognitive load and diagnosis: under high load unmedicated patients showed delayed responses, while under low load risk carriers on medication had faster responses than controls. Early processing and event-categorization were stronger in unmedicated ADHD with risk genotype, but dampened without risk. An interesting trend emerged for LPHN3, where carrying all risk variants was associated with higher NGA in ADHD patients irrespective of medication. This warrants further study, as the haplotype also exerts a positive influence on sensory gating specifically in patients. At the same time within the genetic risk group, unmedicated patients had the weakest NGA. However, the LPHN3 risk haplotype effected more posterior Go centroids, putatively facilitating response execution, which is supported by a higher number of false alarms. When inhibition was required, the risk variants led to more posterior centroids in unmedicated compared to medicated patients as well as controls, speaking to differences in inhibition-related brain activation. While as expected the risk haplotype led to compromised gating in unmedicated ADHD, this was reversed in healthy controls where the haplotype was acting in a protective manner with enhanced filtering. During working memory operations, the risk haplotype showed stronger N300 responses suggesting investment of more resources. While COMT did not exert an influence on NGA directly, carriers of the risk allele (met) had more posterior centroids both during response execution and inhibition, and displayed more variable responses in addition to being more prone to false alarms. Unmedicated patients produced smaller P300 during successful execution of responses than controls in absence of the risk allele, while with risk they had shorter latencies and presumably tend towards premature reactions. Additionally, it brought out impairments in sensory gating, thus making unmedicated patients less able to filter out irrelevant information, while they were able to compensate with the protective genotype. The influence of COMT on sensory gating seems to be specific for ADHD, as this gene was of no consequence in healthy controls. In the working memory task, met was beneficial for updating as reflected by P450 amplitude. In ADHD irrespective of medication COMT did not change P450 strength, but for controls this effect was observed.},
  subject      = {Aufmerksamkeits-Defizit-Syndrom},
  language  = {en}
}