@phdthesis{Haas2021,
  author    = {Haas, Elisabeth Charlotte},
  title     = {Der Einfluss des Catechol-O-Methyltransferase-Val\(^{158}\)Met-Polymorphismus auf die Frontalkortex-Aktivierung und das autonome Nervensystem w{\"a}hrend eines kombiniert emotional-kognitiven Stroop-Paradigmas},
  doi       = {10.25972/OPUS-21985},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-219859},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Hintergrund: Das Catechol-O-Methyltransferase-Gen (COMT) ist ein vielversprechendes Kandidatengen zur Untersuchung kognitiver und emotionaler Funktionen sowie deren pathologischer Ver{\"a}nderungen. Ein einzelner Basenaustausch in diesem Gen f{\"u}hrt zu einer 3-4fach h{\"o}heren COMT-Aktivit{\"a}t der Val Variante. Ein dadurch vermitteltes dopaminerges Defizit wird als relevanter Faktor f{\"u}r eine ver{\"a}nderte Hirnfunktion angenommen. Mit dem kognitiven Stroop-Paradigma wurden kognitive Verarbeitungsprozesse bisher gut erforscht. Zur Erfassung emotionaler Verarbeitungsprozesse wurde eine emotionale Variante entwickelt, deren neurale Grundlagen bislang weniger gut bekannt sind. Ziel: Unsere imaging genetics-Arbeit untersucht den Einfluss genetischer Varianten auf die neurale Funktion. Ziel dieser experimentellen Arbeit war es, den Einfluss des COMT-Polymorphismus (COMT-PM) auf die Frontalkortex-Funktion in ausgew{\"a}hlten Regionen von Interesse (ROI) zu erfassen und der Frage nachzugehen, ob das Val-Allel als Risiko-Allel zur Pathogenese einer Angstst{\"o}rung (AS) beitragen k{\"o}nnte. Zudem sollte die Tauglichkeit des emotionalen Stroop- Paradigmas als angstsensibles Messinstrument zur Untersuchung dieser Fragestellung gepr{\"u}ft werden. Demgegen{\"u}ber steht die Annahme, das emotionale Stroop-Paradigma k{\"o}nnte lediglich eine Arbeitsged{\"a}chtnis (AG)-Aufgabe darstellen. Methoden: Mittels funktioneller Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) und ereigniskorrelierter Potentiale untersuchten wir 121 gesunde nach dem COMT- Val158Met-PM stratifizierte Probanden w{\"a}hrend eines kombiniert emotional- kognitiven Stroop-Paradigmas. Als neurale Korrelate von Exekutivfunktionen und AG-Aufgaben waren die ROI dabei der laterale pr{\"a}frontale und inferiore Kortex, die auch mit emotionaler Regulation in Verbindung gebracht werden. Als Parameter der Reaktion des autonomen Nervensystems (ANS) diente die Erfassung der elektrodermalen Aktivit{\"a}t sowie die kontinuierliche Messung von Blutdruck, Herzfrequenz und Herzratenvariabilit{\"a}t. Ergebnisse: Bei allen drei COMT Varianten zeigte sich ein kognitiver Stroop-Effekt mit verl{\"a}ngerter Reaktionszeit und erh{\"o}hter Fehleranzahl w{\"a}hrend der Pr{\"a}sentation inkongruenter Farbworte. Als Reaktion des ANS stellte sich eine erh{\"o}hte elektrodermale Aktivit{\"a}t bei inkongruenten Farbworten dar. Die funktionelle Bildgebung ließ in den analysierten Regionen eine erh{\"o}hte pr{\"a}frontale Aktivierung w{\"a}hrend der Verarbeitung inkongruenter Farbworte nachweisen. Es fanden sich keine Gruppenunterschiede im kognitiven Stroop-Paradigma. Der einzige emotionale Stroop-Effekt zeigte sich in der P300. Der einzig nachweisbare Gruppeneffekt stellte sich im emotionalen Stroop-Paradigma als h{\"o}here Fehleranzahl bei Met-Homozygoten verglichen mit Heterozygoten dar. Schlussfolgerung: Genetische Information und funktionelle Bildgebung kombiniert sollten erm{\"o}glichen, neurale Mechanismen zu definieren, die mit genetischen Varianten verlinkt sind. Die Ergebnisse bezogen auf die analysierten Regionen liefern keinen Hinweis auf ein Val-Allel assoziiertes Risiko f{\"u}r die Entwicklung einer AS. Damit gelingt es nicht, bisher gewonnene Ergebnisse zum Einfluss des COMT-PM auf die pr{\"a}frontale Funktion zu replizieren. Fraglich ist jedoch, ob sich das emotionale Stroop-Paradigma zur Untersuchung dieser Frage eignet, da weder in den fNIRS-, noch in den autonomen oder Verhaltensdaten ein emotionaler Stroop-Effekt nachgewiesen werden konnte.},
  language  = {de}
}
@article{BonnSchmittLeschetal.2013,
  author    = {Bonn, M. and Schmitt, A. and Lesch, K.-P. and Van Bockstaele, E. J. and Asan, E.},
  title     = {Serotonergic innervation and serotonin receptor expression of NPY-producing neurons in the rat lateral and basolateral amygdaloid nuclei},
  series = {Brain Structure and Function},
  volume    = {218},
  journal   = {Brain Structure and Function},
  number    = {2},
  doi       = {10.1007/s00429-012-0406-5},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-132591},
  pages     = {421-435},
  year      = {2013},
  abstract  = {Pharmacobehavioral studies in experimental animals, and imaging studies in humans, indicate that serotonergic transmission in the amygdala plays a key role in emotional processing, especially for anxiety-related stimuli. The lateral and basolateral amygdaloid nuclei receive a dense serotonergic innervation in all species studied to date. We investigated interrelations between serotonergic afferents and neuropeptide Y (NPY)-producing neurons, which are a subpopulation of inhibitory interneurons in the rat lateral and basolateral nuclei with particularly strong anxiolytic properties. Dual light microscopic immunolabeling showed numerous appositions of serotonergic afferents on NPY-immunoreactive somata. Using electron microscopy, direct membrane appositions and synaptic contacts between serotonin-containing axon terminals and NPY-immunoreactive cellular profiles were unequivocally established. Double in situ hybridization documented that more than 50 \%, and about 30-40 \% of NPY mRNA-producing neurons, co-expressed inhibitory 5-HT1A and excitatory 5-HT2C mRNA receptor subtype mRNA, respectively, in both nuclei with no gender differences. Triple in situ hybridization showed that individual NPY mRNA-producing interneurons co-express both 5-HT1A and 5-HT2C mRNAs. Co-expression of NPY and 5-HT3 mRNA was not observed. The results demonstrate that serotonergic afferents provide substantial innervation of NPY-producing neurons in the rat lateral and basolateral amygdaloid nuclei. Studies of serotonin receptor subtype co-expression indicate a differential impact of the serotonergic innervation on this small, but important, population of anxiolytic interneurons, and provide the basis for future studies of the circuitry underlying serotonergic modulation of emotional stimulus processing in the amygdala.},
  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}
}
@phdthesis{Bellaiche2014,
  author    = {Bellaiche, Lisa},
  title     = {Die Modulation der Fehlerverarbeitung im medialen frontalen Kortex mittels transkranieller Gleichstromstimulation (tDCS)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-103480},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {St{\"a}ndig kontrollieren wir das Ergebnis unserer Handlungen. Ist das Ergebnis ein anderes als erwartet, wird dies als Fehler erkannt und es erfolgt dann der Versuch, das Verhalten entsprechend anzupassen. Die zugrunde liegenden elektrophysiologischen Korrelate k{\"o}nnen mittels Ereignis-korrelierter Potentiale untersucht werden (ERN, „error-related negativity" und Pe, „error positivity"). Offenkundige und latente Dysfunktionen der Handlungs{\"u}berwachung, die unter anderem durch pathologische Ver{\"a}nderungen der kortikalen Exzitabilit{\"a}t bedingt werden, konnten bei Patienten mit neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen beobachtet werden. Die Modulation der f{\"u}r die Fehlerverarbeitung relevanten Hirnregionen des medialen pr{\"a}frontalen Kortex w{\"a}re deshalb w{\"u}nschenswert und soll in der vorliegenden Arbeit untersucht werden. Eine M{\"o}glichkeit zur Modulation zerebraler Erregbarkeit stellt die Transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) dar. In unserer Untersuchung haben wir den Effekt von tDCS bei 48 gesunden Teilnehmern getestet, die drei Gruppen randomisiert zugeordnet wurden (anodale, kathodale und SHAM-Stimulation). W{\"a}hrend einer 22-min{\"u}tigen Stimulation mit tDCS {\"u}ber dem medialen frontalen Kortex f{\"u}hrten die Probanden eine modifizierte Eriksen Flanker Aufgabe aus. Parallel dazu wurde ein EEG zur Analysierung der ERN und Pe aufgenommen. Es konnte gezeigt werden, dass kathodale Stimulation im Vergleich zu anodaler und SHAM Stimulation die Amplitude von Subkomponenten der Pe verringert, w{\"a}hrend kein Effekt auf die ERN nachgewiesen werden konnte. Bei der Untersuchung der Modulation der Fehlerverarbeitung durch transkranielle Stimulation mit tDCS konnten wir somit Hinweise auf einen kathodal-inhibitorischen Effekt auf die kortikale Exzitabilit{\"a}t bei gesunden Probanden finden, was Perspektiven f{\"u}r eine zuk{\"u}nftige Modulation der zugrunde liegenden neuronalen Netzwerke er{\"o}ffnet. Trotzdem werden weitere Studien notwendig sein, um zu kl{\"a}ren, inwieweit der Effekt auf die sp{\"a}te Pe auch von funktioneller Relevanz ist. Zuk{\"u}nftige Studien werden die (Patho)physiologie zugrunde liegender Fehler{\"u}berwachungssysteme auf Zell- und Systemebene weiter untersuchen m{\"u}ssen, um eine Optimierung der stimulations-induzierten Effekte erreichen zu k{\"o}nnen und um tDCS als eine m{\"o}gliche wertvolle Therapieoption f{\"u}r Patienten mit Dysfunktionen der Fehlerverarbeitung etablieren zu k{\"o}nnen.},
  subject      = {Pr{\"a}frontaler Cortex},
  language  = {de}
}
@article{LichterPaulPaulietal.2022,
  author    = {Lichter, Katharina and Paul, Mila Marie and Pauli, Martin and Schoch, Susanne and Kollmannsberger, Philip and Stigloher, Christian and Heckmann, Manfred and Sir{\´e}n, Anna-Leena},
  title     = {Ultrastructural analysis of wild-type and RIM1α knockout active zones in a large cortical synapse},
  series = {Cell Reports},
  volume    = {40},
  journal   = {Cell Reports},
  number    = {12},
  doi       = {10.1016/j.celrep.2022.111382},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-300913},
  year      = {2022},
  abstract  = {Rab3A-interacting molecule (RIM) is crucial for fast Ca\(^{2+}\)-triggered synaptic vesicle (SV) release in presynaptic active zones (AZs). We investigated hippocampal giant mossy fiber bouton (MFB) AZ architecture in 3D using electron tomography of rapid cryo-immobilized acute brain slices in RIM1α\(^{-/-}\) and wild-type mice. In RIM1α\(^{-/-}\), AZs are larger with increased synaptic cleft widths and a 3-fold reduced number of tightly docked SVs (0-2 nm). The distance of tightly docked SVs to the AZ center is increased from 110 to 195 nm, and the width of their electron-dense material between outer SV membrane and AZ membrane is reduced. Furthermore, the SV pool in RIM1α\(^{-/-}\) is more heterogeneous. Thus, RIM1α, besides its role in tight SV docking, is crucial for synaptic architecture and vesicle pool organization in MFBs.},
  language  = {en}
}