TY - THES A1 - Seeger, Fabian Reinhard T1 - Moderators of exposure-based treatment outcome in anxiety disorders: an fMRI approach T1 - Moderatoren des Expositionserfolgs bei Angststörungen: ein fMRT-basierter Ansatz N2 - Even though exposure-based cognitive behavioral therapy (CBT) constitutes a first-line treatment for anxiety disorders, a substantial proportion of patients does not respond in a clinically significant manner. The identification of pre-treatment patient characteristics that are associated with treatment outcome might aid in improving response rates. Therefore, the present doctoral thesis aimed at investigating moderators of treatment outcome in anxiety disorders: first, we investigated the neural correlates of comorbidity among primary panic disorder/agoraphobia (PD/AG) and secondary social anxiety disorder (SAD) moderating treatment outcome towards exposure-based CBT. Second, pre-treatment functional resting-state connectivity signatures of treatment response in specific phobia were studied. Within the first study, we compared PD/AG patients with or without secondary SAD regarding their clinical and neurofunctional outcome towards a manualized CBT treatment focusing on PD/AG symptoms. Prior to treatment, PD/AG+SAD compared to PD/AG-SAD patients exhibited a specific neural signature within the temporal lobe, which was attenuated to the level of PD/AG-SAD patients afterwards. CBT was equally effective in both groups. Thus, comorbidity among those two anxiety disorders did not alter treatment outcome substantially. This might be due to the high overlap of shared pathophysiological features within both disorders. In the second study, we assessed pre-treatment functional resting-state connectivity within a sample of spider phobic patients that were treated with massed in virtuo exposure. We found responders already prior to treatment to be characterized by stronger inhibitory frontolimbic connectivity as well as heightened connectivity between the amygdala and regions related to the ventral visual stream. Furthermore, patients demonstrating high within-session extinction exhibited pronounced intrinsic prefrontal connectivity. Our results point to responders exhibiting a brain prepared for the mechanism of action of exposure. Taken together, results highlight the major impact of pre-treatment characteristics on treatment outcome. Both, PD/AG+SAD patients as well as responders within the SpiderVR study exhibited heightened activation or connectivity within the ventral visual pathway and the amygdala. Pronounced visual processing together with enhanced executive control and emotion regulation seem to constitute a fruitful soil for successful exposure. The results provide starting points for personalized treatment approaches in order to improve treatment success in the anxiety disorders. Future studies are needed to investigate the benefit of neuroscientifically informed CBT augmentation strategies such as repetitive transcranial magnetic stimulation. N2 - Obwohl expositionsbasierte kognitive Verhaltenstherapie (KVT) bei Angststörungen als Behandlungsmethode der Wahl gilt, profitieren viele Patient*innen nicht in klinisch bedeutsamer Weise. Durch die Identifikation von Patient*innenmerkmalen mit Bezug zum Therapieerfolg bereits vor Behandlungsbeginn könnte das Therapieansprechen verbessert werden. Die vorliegende Arbeit hat sich daher die Identifikation von Moderatoren des Behandlungserfolgs zum Ziel gesetzt. Zunächst untersuchten wir die neuronalen Korrelate einer Komorbidität zwischen Panikstörung/Agoraphobie und sozialer Phobie (SAD) und deren moderierenden Einfluss auf den Behandlungserfolg. Daneben wurden Merkmale der funktionellen Ruhe-Konnektivität, die mit dem Therapieerfolg bei spezifischer Phobie in Zusammenhang stehen, untersucht. In der ersten Studie untersuchten wir Panikpatient*innen mit und ohne sekundäre SAD in Bezug auf ihr klinisches und neurofunktionelles Behandlungsergebnis unter Anwendung einer manualisierten KVT. Panikpatient*innen mit sekundärer SAD zeigten vor Therapiebeginn im Vergleich zu Panikpatient*innen ohne SAD ein spezifisches Aktivierungsmuster im Temporallappen, welches sich nach der Behandlung dem der Patient*innen ohne SAD anglich. Die KVT war in beiden Gruppen gleich erfolgreich. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine Komorbidität hier keinen substanziellen Einfluss auf den Therapieerfolg hat. Dies könnte in der überlappenden Pathophysiologie begründet sein. In der zweiten Studie untersuchten wir die funktionelle Ruhe-Konnektivität bei Spinnenphobiker* innen, die anschließend mit einer massierten Expositionstherapie in virtueller Realität behandelt wurden. Therapie-Responder waren hierbei durch eine verstärkte inhibitorische fronto-limbische Konnektivität vor Therapiebeginn sowie eine ebenfalls verstärkte Kopplung von Amygdala und Regionen des ventralen Objekterkennungspfades gekennzeichnet. Zugleich wiesen Patient*innen mit hoher within-session Extinktion eine verstärkte intrinsische präfrontale Konnektivität auf. Die Ergebnisse deuten auf eine verbesserte neuronale Vorbereitung auf inhibitorisches Lernen bei Patient*innen mit gutem Therapieansprechen hin. Zusammenfassend unterstreichen die Ergebnisse die Relevanz von Patient*inneneigenschaften für den Therapieerfolg. Sowohl Panikpatient*innen mit sekundärer SAD als auch die Responder der SpiderVR-Studie wiesen erhöhte Aktivierung bzw. Konnektivität zwischen der Amygdala und dem ventralem Objekterkennungspfad auf. Zusammen mit einer stärkeren exekutiven Kontrolle und Emotionsregulation scheint eine verstärkte visuelle Verarbeitung einem guten Therapieerfolg dienlich zu sein. Die Behandlungsergebnisse könnten auf Basis neurowissenschaftlicher Erkenntnisse durch den Einsatz zusätzlicher Methoden wie der repetitiven transkraniellen Magnetstimulation verbessert werden. KW - Angststörung KW - Expositionstherapie KW - funktionelle Magnetresonanztomographie KW - fMRI KW - funktionelle Resting-State Konnektivität KW - Panikstörung KW - Agoraphobie KW - functional resting-state connectivity KW - Exposure treatment KW - spezifische Phobie KW - specific phobia KW - Komorbidität KW - Comorbidity KW - Habituationstraining KW - Funktionelle Kernspintomografie KW - Moderator KW - Sekundärkrankheit KW - Anxiety disorder Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-214356 ER - TY - THES A1 - Siminski, Niklas T1 - Temporal predictability of threat: Evaluation of differential involvement of amygdala and BNST, and relevance for therapy response prediction in spider phobia T1 - Zeitliche Vorhersagbarkeit von Bedrohung: Evaluation der unterschiedlichen Aktivierung von Amygdala und BNST sowie die Relevanz für die Vorhersagbarkeit von Therapieerfolg bei der Spinnenphobie N2 - Predictability of threat is one of the key modulators of neural activity in fear and anxiety-related threat processes and there is a considerable number of studies focusing on the exact contribution of centromedial amygdala and Bed nucleus of stria terminalis (BNST) in animals as well as in humans. In this research field, some studies already investigated the differential involvement of both areas during temporally predictable and unpredictable threat processes in humans. However, these studies showed several limitations e.g. small sample size, no predictable threat conditions, no separation of anticipation and confrontation processes, which should be addressed in future studies. Furthermore, evidence for group-based inter-individual differences of amygdala and BNST activity during predictable and unpredictable threat processes have not been studied extensively. Several studies suggest a relevant role of the amygdala and BNST activity in phobic processes in patients with specific phobia, but no study so far has investigated the exact contribution of centromedial amygdala (CM) and BNST during temporally predictable and unpredictable threat processes in specific phobia. This thesis consisted of three studies and aimed to evaluate the exact contribution of CM and BNST during temporally predictable and unpredictable threat anticipation and confrontation with the use of an optimized functional magnetic resonance imaging (fMRI) paradigm, which aimed to solve methodological limitations of recent studies. Study 1 used a large sample of healthy participants who were grouped based on NPSR1 genotype, and study 2 and study 3 used a sample of patients with spider phobia. In sum, the results of all three studies indicated, that BNST is more relevant for anticipation processes as compared to the CM. Contrary, during the confrontation phase the CM displays a greater relevance for threat confrontation processes. In recent years, various studies have investigated the extent to which treatment success can be predicted in patients with anxiety disorders based on pre-treatment fMRI activity. Therefore, this was investigated for the first time in study 3 in patients with spider phobia during temporally predictable and unpredictable threat processes. Results indicated that independent of temporal predictability lower anterior cingulate cortex (ACC) activity during threat anticipation and engaged BNST during threat confrontation might be benefitting factors for successful therapy response in spider phobia. N2 - Die Vorhersagbarkeit der Bedrohung ist einer der wichtigsten Modulatoren der neuronalen Aktivität bei angst- und furchtbezogenen Bedrohungsprozessen, und es gibt eine beträchtliche Anzahl von Studien, die sich mit der unterschiedlichen Beteiligung der zentromedialen Amygdala (CM) und des Bed nucleus of stria terminalis (BNST) während dieser Prozesse sowohl bei Tieren als auch beim Menschen beschäftigen. In diesem Forschungsfeld untersuchten bereits einige Studien die exakte Beteiligung beider Areale während zeitlich vorhersehbarer und unvorhersehbarer Bedrohungsprozesse beim Menschen. Diese Studien wiesen jedoch einige Limitationen auf (z.B. geringe Stichprobengröße, keine vorhersagbaren Bedrohungsbedingungen, gemeinsame Analyse der Aktivierung über Antizipations- und Konfrontationsphasen hinweg), die in zukünftigen Studien verbessert werden sollten. Zudem gibt es bisher wenige Studien, welche die unterschiedliche Beteiligung der Amygdala und des BNST während Bedrohungsprozessen auf Grundlage gruppenbasierter inter-individueller Unterschiede untersucht haben. Mehrere Studien deuten auf eine erhöhte Aktivierung sowohl der Amygdala als auch des BNST während phobischer Angstprozesse bei Patient*Innen mit einer spezifischen Phobie hin. Allerdings hat bisher jedoch noch keine Studie die Aktivierung der CM und des BNST während zeitlich vorhersagbarer und unvorhersagbarer phobischer Bedrohungsprozesse bei Patient*Innen direkt verglichen. Unter Verwendung eines optimierten funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT)-Paradigmas, das darauf abzielte, methodische Probleme der bisherigen Studien zu lösen, wurde in dieser Arbeit die unterschiedliche Aktivierung von CM und BNST während zeitlich vorhersehbarer und unvorhersehbarer Bedrohungsantizipation und -konfrontation in einer großen Stichprobe gesunder Teilnehmer, die anhand des NPSR1-Genotyps gruppiert wurden (Studie 1), und Patient*Innen mit einer Spinnenphobie untersucht (Studie 2 und Studie 3). In Summe zeigten die Ergebnisse aller drei Studien, dass im Vergleich zur CM der BNST für Antizipationsprozesse relevanter ist. Hingegen zeigte die CM in der Konfrontationsphase mit einer Bedrohung eine größere Aktivierung als der BNST. In den letzten Jahren haben verschiedene Studien untersucht, inwieweit der Behandlungserfolg bei Patient*Innen mit einer Angststörung anhand der fMRT-Aktivität vor der Behandlung vorhergesagt werden kann. Daher wurde in Studie 3 dies erstmals bei Patient*Innen mit einer Spinnenphobie während zeitlich vorhersehbarer und unvorhersehbarer Bedrohungsprozesse untersucht. Die Ergebnisse deuteten darauf hin, dass eine geringere Aktivität im anterioren cingulären Cortex (ACC) während phobischen Antizipationsprozessen und eine höhere Aktivierung im BNST während der Konfrontation mit phobischen Stimuli günstige Faktoren für den Therapieerfolg bei Spinnenphobie sein könnten. KW - Amygdala KW - fMRI KW - Angststörung KW - Temporal predictability KW - fmri activity KW - amygdala KW - Bed nucleus of stria terminalis KW - spider phobia KW - Corpus amygdaloideum KW - Funktionelle Kernspintomografie Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-246643 ER - TY - JOUR A1 - Buff, Christine A1 - Brinkmann, Leonie A1 - Bruchmann, Maximilian A1 - Becker, Michael P.I. A1 - Tupak, Sara A1 - Herrmann, Martin J. A1 - Straube, Thomas T1 - Activity alterations in the bed nucleus of the stria terminalis and amygdala during threat anticipation in generalized anxiety disorder JF - Social Cognitive and Affective Neuroscience N2 - Sustained anticipatory anxiety is central to Generalized Anxiety Disorder (GAD). During anticipatory anxiety, phasic threat responding appears to be mediated by the amygdala, while sustained threat responding seems related to the bed nucleus of the stria terminalis (BNST). Although sustained anticipatory anxiety in GAD patients was proposed to be associated with BNST activity alterations, firm evidence is lacking. We aimed to explore temporal characteristics of BNST and amygdala activity during threat anticipation in GAD patients. Nineteen GAD patients and nineteen healthy controls (HC) underwent functional magnetic resonance imaging (fMRI) during a temporally unpredictable threat anticipation paradigm. We defined phasic and a systematic variation of sustained response models for blood oxygen level-dependent responses during threat anticipation, to disentangle temporally dissociable involvement of the BNST and the amygdala. GAD patients relative to HC responded with increased phasic amygdala activity to onset of threat anticipation and with elevated sustained BNST activity that was delayed relative to the onset of threat anticipation. Both the amygdala and the BNST displayed altered responses during threat anticipation in GAD patients, albeit with different time courses. The results for the BNST activation hint towards its role in sustained threat responding, and contribute to a deeper understanding of pathological sustained anticipatory anxiety in GAD. KW - medicine KW - anticipatory anxiety KW - anxiety KW - fMRI KW - sustained threat responding KW - phasic threat responding Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-173298 VL - 12 IS - 11 ER - TY - JOUR A1 - Weiß, Martin A1 - Iotzov, Vassil A1 - Zhou, Yuqing A1 - Hein, Grit T1 - The bright and dark sides of egoism JF - Frontiers in Psychiatry N2 - Despite its negative reputation, egoism – the excessive concern for one’s own welfare – can incite prosocial behavior. So far, however, egoism-based prosociality has received little attention. Here, we first provide an overview of the conditions under which egoism turns into a prosocial motive, review the benefits and limitations of egoism-based prosociality, and compare them with empathy-driven prosocial behavior. Second, we summarize studies investigating the neural processing of egoism-based prosocial decisions, studies investigating the neural processing of empathy-based prosocial decisions, and the small number of studies that compared the neural processing of prosocial decisions elicited by the different motives. We conclude that there is evidence for differential neural networks involved in egoism and empathy-based prosocial decisions. However, this evidence is not yet conclusive, because it is mainly based on the comparison of different experimental paradigms which may exaggerate or overshadow the effect of the different motivational states. Finally, we propose paradigms and research questions that should be tackled in future research that could help to specify how egoism can be used to enhance other prosocial behavior and motivation, and the how it could be tamed. KW - egoism KW - incentives KW - prosociality KW - social motives KW - fMRI Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-297183 SN - 1664-0640 VL - 13 ER - TY - THES A1 - Schwarzmeier, Hanna T1 - From fear extinction to exposure therapy: neural mechanisms and moderators of extinction T1 - Von der Furchtextinktion zur Expositionstherapie: Neuronale Mechanismen und Moderatoren der Extinktion N2 - Emotional-associative learning processes such as fear conditioning and extinction are highly relevant to not only the development and maintenance of anxiety disorders (ADs), but also to their treatment. Extinction, as the laboratory analogue to behavioral exposure, is assumed a core process underlying the treatment of ADs. Although exposure-based treatments are highly effective for the average patient suffering from an AD, there remains a gap in treatment efficacy with over one third of patients failing to achieve clinically significant symptom relief. There is ergo a pressing need for intensified research regarding the underlying neural mechanisms of aberrant emotional-associative learning processes and the neurobiological moderators of treatment (non-)response in ADs. The current thesis focuses on different applications of the fundamental principles of fear conditioning and extinction by using two example cases of ADs from two different multicenter trials. First, we targeted alterations in fear acquisition, extinction, and its recall as a function of psychopathology in panic disorder (PD) patients compared to healthy subjects using fMRI. Second, exposure-based therapy and pre-treatment patient characteristics exerting a moderating influence on this essential learning process later on (i.e. treatment outcome) were examined using multimodal functional and structural neuroimaging in spider phobia. We observed aberrations in emotional-associative learning processes in PD patients compared to healthy subjects indicated by an accelerated fear acquisition and an attenuated extinction recall. Furthermore, pre-treatment differences related to defensive, regulatory, attentional, and perceptual processes may exert a moderating influence on treatment outcome to behavioral exposure in spider phobia. Although the current results need further replication, on an integrative meta level, results point to a hyperactive defensive network system and deficient emotion regulation processes (including extinction processes) and top-down control in ADs. This speaks in favor of transdiagnostic deficits in important functional domains in ADs. Deficits in transdiagnostic domains such as emotion regulation processes could be targeted by enhancing extinction learning or by means of promising tools like neurofeedback. The detection of pre-treatment clinical response moderators, for instance via machine learning frameworks, may help in supporting clinical decision making on individually tailored treatment approaches or, respectively, to avoid ineffective treatment and its related financial costs. In the long run, the identification of neurobiological markers which are capable of detecting non-responders a priori represents an ultimate goal. N2 - Emotional-assoziative Lernprozesse wie Furchtkonditionierung und Extinktion sind für die Entstehung und Aufrechterhaltung, aber auch für die Behandlung von Angststörungen (AS) von hoher Relevanz. Extinktion, als Laboranalog der Verhaltensexposition, gilt als ein der Behandlung von AS zugrundeliegender Kernprozess. Obwohl expositionsbasierte Behandlungen für den durchschnittlichen Angstpatienten hoch wirksam sind, besteht weiterhin eine Behandlungslücke, da über ein Drittel der Patienten keine klinisch signifikante Verbesserung erzielt. Daher besteht ein dringender Bedarf an intensivierter Forschung hinsichtlich der neuronalen Grundlagen veränderter emotional-assoziativer Lernprozesse und der neurobiologischen Moderatoren des (Nicht-)Ansprechens bei der Behandlung von AS. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich daher auf verschiedene Anwendungen des grundlegenden Prinzips der Furchtkonditionierung und Extinktion anhand zweier Anwendungsbeispiele aus zwei multizentrischen Studien. Zuerst wurden psychopathologisch bedingte Veränderungen der basalen Mechanismen des Furchtlernens, der Extinktion und des Extinktionsabrufs bei Patienten mit Panikstörung im Vergleich zu gesunden Probanden untersucht. Anschließend wurde mittels multimodaler funktioneller und struktureller Bildgebung der moderierende Einfluss von Patientencharakteristika vor der Behandlung auf das spätere Behandlungsergebnis bei Spinnenphobie untersucht. Bei Panikpatienten wurden Abweichungen in emotional-assoziativen Lernprozessen im Sinne einer beschleunigten Furchtakquisition und eines abgeschwächten Extinktionsabrufs beobachtet. Bei Spinnenphobikern üben Unterschiede in Bezug auf Defensiv-, Regulations-, Aufmerksamkeits- und Wahrnehmungsprozesse vor der Behandlung möglicherweise einen moderierenden Einfluss auf das Behandlungsergebnis einer Verhaltensexposition aus. Obwohl diese Ergebnisse noch weiterer Replikation bedürfen, weisen sie auf der transdiagnostischen Metaebene auf ein hyperaktives Defensivnetzwerk und mangelhafte Emotionsregulationsprozesse (einschließlich Extinktionsprozesse) sowie Top-Down-Kontrolle bei Angstpatienten hin. Defizite in transdiagnostischen Bereichen wie Emotionsregulationsprozessen könnten durch eine Verbesserung des Extinktionslernens oder durch vielversprechende Verfahren wie Neurofeedback angegangen werden. Die Identifizierung von Moderatoren und neurobiologischen Markern des Behandlungs(miss-)erfolgs bereits vor der Behandlung, z.B. durch maschinelles Lernen, könnte personalisierte Behandlungsansätze unterstützen bzw. ineffektive Behandlungen und damit verbundene Kosten ersparen und stellt somit ein Langzeitziel dar. KW - Extinktion KW - Angststörung KW - Funktionelle Kernspintomografie KW - Expositionstherapie KW - extinction KW - exposure therapy KW - anxiety disorders KW - fMRI Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-223304 ER - TY - JOUR A1 - Saulin, Anne A1 - Horn, Ulrike A1 - Lotze, Martin A1 - Kaiser, Jochen A1 - Hein, Grit T1 - The neural computation of human prosocial choices in complex motivational states JF - NeuroImage N2 - Motives motivate human behavior. Most behaviors are driven by more than one motive, yet it is unclear how different motives interact and how such motive combinations affect the neural computation of the behaviors they drive. To answer this question, we induced two prosocial motives simultaneously (multi-motive condition) and separately (single motive conditions). After the different motive inductions, participants performed the same choice task in which they allocated points in favor of the other person (prosocial choice) or in favor of themselves (egoistic choice). We used fMRI to assess prosocial choice-related brain responses and drift diffusion modeling to specify how motive combinations affect individual components of the choice process. Our results showed that the combination of the two motives in the multi-motive condition increased participants' choice biases prior to the behavior itself. On the neural level, these changes in initial prosocial bias were associated with neural responses in the bilateral dorsal striatum. In contrast, the efficiency of the prosocial decision process was comparable between the multi-motive and the single-motive conditions. These findings provide insights into the computation of prosocial choices in complex motivational states, the motivational setting that drives most human behaviors . KW - motivation KW - social decision-making KW - hierarchical drift-diffusion modeling KW - fMRI KW - social neuroscience Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-265852 VL - 247 ER - TY - JOUR A1 - Akhrif, Atae A1 - Romanos, Marcel A1 - Domschke, Katharina A1 - Schmitt-Boehrer, Angelika A1 - Neufang, Susanne T1 - Fractal Analysis of BOLD Time Series in a Network Associated With Waiting Impulsivity JF - Frontiers in Physiology N2 - Fractal phenomena can be found in numerous scientific areas including neuroscience. Fractals are structures, in which the whole has the same shape as its parts. A specific structure known as pink noise (also called fractal or 1/f noise) is one key fractal manifestation, exhibits both stability and adaptability, and can be addressed via the Hurst exponent (H). FMRI studies using H on regional fMRI time courses used fractality as an important characteristic to unravel neural networks from artificial noise. In this fMRI-study, we examined 103 healthy male students at rest and while performing the 5-choice serial reaction time task. We addressed fractality in a network associated with waiting impulsivity using the adaptive fractal analysis (AFA) approach to determine H. We revealed the fractal nature of the impulsivity network. Furthermore, fractality was influenced by individual impulsivity in terms of decreasing fractality with higher impulsivity in regions of top-down control (left middle frontal gyrus) as well as reward processing (nucleus accumbens and anterior cingulate cortex). We conclude that fractality as determined via H is a promising marker to quantify deviations in network functions at an early stage and, thus, to be able to inform preventive interventions before the manifestation of a disorder. KW - fMRI KW - Hurst Exponent KW - frontal cortex KW - nucleus accumbens KW - biomarker KW - impulse control disorders Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-189191 SN - 1664-042X VL - 9 ER - TY - THES A1 - Endres, Ralph Julian T1 - Networks of fear: Functional connectivity of the amygdala, the insula and the anterior cingulate cortex in two subtypes of specific phobia T1 - Netzwerke der Angst: Funktionelle Konnektivität der Amygdala, der Insula und des anterioren cingulären Cortex in zwei Subtypen der spezifischen Phobie N2 - Neuroimaging research has highlighted the relevance of well-balanced functional brain interactions as an essential basis for efficient emotion regulation. In contrast, abnormal coupling of fear-processing regions such as the amygdala, the anterior cingulate cortex (ACC) and the insula could be an important feature of anxiety disorders. Although activity alterations of these regions have been frequently reported in specific phobia, little is known about their functional interactions during phobogenic stimulus processing. To explore these interrelationships in two subtypes of specific phobia – i.e., the blood-injection-injury subtype and the animal subtype – functional connectivity (FC) was analyzed in three fMRI studies. Two studies examined fear processing in a dental phobia group (DP), a snake phobia group (SP) and a healthy control group (HC) during visual phobogenic stimuli presentation while a third study investigated differences between auditory and visual stimuli presentation in DP and HC. Due to a priori hypotheses of impaired interactions between the amygdala, the ACC and the insula, a first analysis was conducted to explore the FC within these three regions of interest. Based on emerging evidence of functionally diverse subregions, the ACC was further divided into a subgenual, pregenual and dorsal ACC and the insula was divided into a ventral-anterior, dorsal-anterior and posterior region. Additionally, an exploratory seed-to-voxel analysis using the amygdala, ACC and insula as seeds was conducted to scan for connectivity patterns across the whole brain. The analyses revealed a negative connectivity of the ACC and the amygdala during phobogenic stimulus processing in controls. This connectivity was predominantly driven by the affective ACC subdivision. By contrast, SP was characterized by an increased mean FC between the examined regions. Interestingly, this phenomenon was specific for auditory, but not visual symptom provocation in DP. During visual stimulus presentation, however, DP exhibited further FC alterations of the ACC and the insula with pre- and orbitofrontal regions. These findings mark the importance of balanced interactions between fear-processing regions in specific phobia, particularly of the inhibitory connectivity between the ACC and the amygdala. Theoretically, this is assumed to reflect top-down inhibition by the ACC during emotion regulation. The findings support the suggestion that SP particularly is characterized by excitatory, or missing inhibitory, (para-) limbic connectivity, reflecting an overshooting fear response based on evolutionary conserved autonomic bottom-up pathways. Some of these characteristics applied to DP as well but only under the auditory stimulation, pointing to stimulus dependency. DP was further marked by altered pre- and orbitofrontal coupling with the ACC and the insula which might represent disturbances of superordinate cognitive control on basal emotion processes. These observations strengthen the assumption that DP is predominantly based on evaluation-based fear responses. In conclusion, the connectivity patterns found may depict an intermediate phenotype that possibly confers risks for inappropriate phobic fear responses. The findings presented could also be of clinical interest. Particularly the ACC – amygdala circuit may be used as a predictive biomarker for treatment response or as a promising target for neuroscience-focused augmentation strategies as neurofeedback or repetitive transcranial magnetic stimulation. N2 - Neurowissenschaftliche Erkenntnisse der letzten Jahre verdeutlichten die Relevanz intakter neuronaler Netzwerke als Grundlage adäquater Emotionsregulationsmechanismen. Funktionelle Dysregulationen zwischen angstverarbeitenden Regionen wie der Amygdala, der Insula oder dem anterioren cingulären Cortex (ACC) könnten hingegen einen wichtigen pathophysiologischen Mechanismus von Angststörungen darstellen. Obwohl Aktivitätsunterschiede dieser Regionen wiederholt für spezifische Phobien beschrieben wurden, sind deren funktionelle Interaktionen während phobischer Stimulusverarbeitung kaum erforscht. Zur Untersuchung dieser Interaktionen in zwei Subtypen der spezifischen Phobie – dem Blut-Spritzen-Verletzungs-Typus und dem Tier-Typus – wurden im Rahmen dieser Arbeit funktionelle Konnektivitäts-Analysen (FK) anhand dreier fMRT- (funktionelle Magnetresonanztomographie) Studien durchgeführt. Zwei Studien untersuchten die neurale Verarbeitung visueller phobischer Stimuli in einer dentalphobischen Gruppe (DP), einer schlangenphobischen Gruppe (SP) sowie einer Kontrollgruppe (KG). Ergänzend verglich eine dritte Studie den Einfluss visueller und akustischer Stimuli für die DP und eine KG. Basierend auf der a priori-Hypothese einer veränderten FK zwischen der Amygdala, der Insula und dem ACC wurden deren spezifische Konnektivitätsmuster untersucht. Aufgrund funktionell unterschiedlicher Subregionen erfolgte eine Untergliederung des ACC in eine subgenuale, perigenuale und dorsalen Region. Analog dazu wurde die Insula in eine ventral-anteriore, dorsal-anteriore und posteriore Region unterteilt. Um darüberhinausgehender Konnektivitätsmuster über das gesamte Gehirn zu ermitteln, wurde eine abschließende Seed-to-Voxel-Analyse mit den Seeds Amygdala, Insula und ACC durchgeführt. In der Auswertung zeigte sich eine negative FK der Amygdala und des ACC während phobischer Stimulusverarbeitung in der KG, die insbesondere auf die ventrale Division des ACC zurückzuführen war. Die phobischen Gruppen hingegen waren im Vergleich zu der Kontrollgruppe durch eine erhöhte Konnektivität der untersuchten Regionen gekennzeichnet. Dieser Effekt war bei der DP spezifisch für die akustische Stimulusmodalität. Bei visueller Stimuluspräsentation zeigten sich hingegen veränderte Konnektivitätsmuster des ACC und der Insula mit prä- und orbitofrontalen Regionen. Insbesondere die negative FK der Amygdala und des ACC, die theoretisch auf einer top-down-Inhibition des ACC über die Amygdala basiert, erscheint einen wichtigen Bestandteil einer effektiven emotionalen Kontrolle darzustellen. In beiden phobischen Gruppen fehlte diese Inhibition. Die erhöhte FK (para-)limbischer Konnektivität der SP könnte hingegen die verstärkte Rekrutierung autonomischer bottom-up-Prozesse als zugrundeliegendem Mechanismus der überschießenden und irrationalen Angstreaktion repräsentieren. Diese Charakteristika konnten in der DP nur für die akustische Stimulusmodalität beobachtet werden. Während der visuellen Stimuluspräsentation war die DP durch Dysregulationen prä- und orbitofrontaler Regionen gekennzeichnet, welche eine beeinträchtigte kognitive Kontrolle über grundlegende Emotionsprozesse widerspiegeln könnte. Dies entspricht der Annahme, dass die DP vor allem durch evaluationsbasierte Furchtreaktionen gekennzeichnet ist, während in der SP als Vertreter des Tier-Typus evolutionär konservierte, limbische Prozesse dominieren. Zusammenfassend bestätigen die Ergebnisse die Bedeutung funktioneller Netzwerke in der spezifischen Phobie, wobei die gefundenen Konnektivitätsmuster einen intermediären Phänotyp darstellen könnten, der möglicherweise das Risiko für das Auftreten dysfunktionaler phobischer Angstreaktionen vermittelt. Von klinischem Interesse ist vor allem die Amygdala – ACC-Vernetzung, die als prädiktiver Biomarker für das Therapieansprechen genutzt oder im Rahmen neuromodulatorischer Therapieansätze wie dem Neurofeedback oder der repetitiven transkraniellen Magnetstimulation gezielt angesteuert werden könnte. KW - Kernspintomografie KW - Psychiatrie KW - Phobie KW - fMRT KW - Funktionelle Konnektivität KW - Spezifische Phobien KW - fMRI KW - Functional Connectivity KW - Specific Phobia KW - Neuroimaging KW - Dental Phobia KW - Zahnbehandlungsphobie KW - Angstverarbeitung Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-180950 ER - TY - JOUR A1 - Xiu, Daiming A1 - Geiger, Maximilian J. A1 - Klaver, Peter T1 - Emotional face expression modulates occipital-frontal effective connectivity during memory formation in a bottom-up fashion JF - Frontiers in Behavioral Neuroscience N2 - This study investigated the role of bottom-up and top-down neural mechanisms in the processing of emotional face expression during memory formation. Functional brain imaging data was acquired during incidental learning of positive ("happy"), neutral and negative ("angry" or "fearful") faces. Dynamic Causal Modeling (DCM) was applied on the functional magnetic resonance imaging (fMRI) data to characterize effective connectivity within a brain network involving face perception (inferior occipital gyrus and fusiform gyrus) and successful memory formation related areas (hippocampus, superior parietal lobule, amygdala, and orbitofrontal cortex). The bottom-up models assumed processing of emotional face expression along feed forward pathways to the orbitofrontal cortex. The top-down models assumed that the orbitofrontal cortex processed emotional valence and mediated connections to the hippocampus. A subsequent recognition memory test showed an effect of negative emotion on the response bias, but not on memory performance. Our DCM findings showed that the bottom-up model family of effective connectivity best explained the data across all subjects and specified that emotion affected most bottom-up connections to the orbitofrontal cortex, especially from the occipital visual cortex and superior parietal lobule. Of those pathways to the orbitofrontal cortex the connection from the inferior occipital gyrus correlated with memory performance independently of valence. We suggest that bottom-up neural mechanisms support effects of emotional face expression and memory formation in a parallel and partially overlapping fashion. KW - medial temporal lobe KW - human orbitofrontal cortex KW - subsequent memory KW - recognition memory KW - fMRI KW - event-related fMRI KW - posterior parietal cortex KW - short-term-memory KW - human brain KW - prefrontal activity KW - neural mechanisms KW - Dynamic Causal Modeling KW - facial affect KW - memory formation Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-143211 VL - 9 IS - 90 ER - TY - JOUR A1 - Biehl, Stefanie C. A1 - Merz, Christian J. A1 - Dresler, Thomas A1 - Heupel, Julia A1 - Reichert, Susanne A1 - Jacob, Christian P. A1 - Deckert, Jürgen A1 - Herrmann, Martin J. T1 - Increase or Decrease of fMRI Activity in Adult Attention Deficit/ Hyperactivity Disorder: Does It Depend on Task Difficulty? JF - International Journal of Neuropsychopharmacology N2 - 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. KW - working memory KW - clinical trial KW - child memory KW - short-term methylphenidate brain KW - methylphenidate KW - adult attention deficit/hyperactivity disorder KW - fMRI KW - functional magnetic resonance imaging Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-147551 VL - 19 IS - 10 ER - TY - JOUR A1 - Brem, Silvia A1 - Grünblatt, Edna A1 - Drechsler, Renate A1 - Riederer, Peter A1 - Walitza, Susanne T1 - The neurobiological link between OCD and ADHD JF - Attention Deficit and Hyperactivity Disorders N2 - Obsessive compulsive disorder (OCD) and attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) are two of the most common neuropsychiatric diseases in paediatric populations. The high comorbidity of ADHD and OCD with each other, especially of ADHD in paediatric OCD, is well described. OCD and ADHD often follow a chronic course with persistent rates of at least 40–50 %. Family studies showed high heritability in ADHD and OCD, and some genetic findings showed similar variants for both disorders of the same pathogenetic mechanisms, whereas other genetic findings may differentiate between ADHD and OCD. Neuropsychological and neuroimaging studies suggest that partly similar executive functions are affected in both disorders. The deficits in the corresponding brain networks may be responsible for the perseverative, compulsive symptoms in OCD but also for the disinhibited and impulsive symptoms characterizing ADHD. This article reviews the current literature of neuroimaging, neurochemical circuitry, neuropsychological and genetic findings considering similarities as well as differences between OCD and ADHD. KW - OCD KW - ADHD KW - neuroimaging KW - genetics KW - neuropsychology KW - fMRI KW - MRI KW - EEG KW - neurobiology Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-121312 VL - 6 IS - 3 ER -