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Neurophysiologische Evidenz für eine Störung des impliziten Gedächtnis bei Alkoholabhängigkeit
(2011)
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden 21 reine Alkoholpatienten, 6 polytoxikomane Alkoholpatienten und 18 gesunde Kontrollen neurophysiologisch untersucht. Basierend auf einem Paradigma zu Negativem Priming wurden Unterschiede zwischen den genannten Kollektiven bezüglich der Amplitude und Latenz der P300 im EEG untersucht. Kontrollpersonen zeigten in dieser Studie generell eine signifikant kürzere Latenz der P3a als beide Patientenkollektive, was als Hinweis auf eine kognitive Ineffizienz bei Alkoholpatienten gesehen werden kann. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass reine Alkoholpatienten und polytoxikomane Alkoholpatienten bezüglich der Veränderungen der P300 getrennt betrachtet werden müssen, da sich signifikante Unterschiede bezüglich Latenz und Amplitude zwischen den beiden Patientenkollektiven zeigten. Ebenso gibt es Hinweise darauf, dass bei Studien zur P300 Geschlechterunterschiede berücksichtigt werden müssen. Mit vorliegender Studie konnte zudem die Theorie einer prominenten frontocentralen Verteilung der P3a unterstützt werden.
Human gene association studies have produced conflicting findings regarding the relationship between the 5-HT transporter (5-HTT) and anxiety. In the present study genetically modified mice were utilised to examine the effects of changes in 5-HTT expression on anxiety. In addition, the influence of 5-HTT expression on two innate “species-typical” behaviours (burrowing and marble burying) and body weight was explored. Across a range of models, 5-HTT overexpressing mice displayed reduced anxiety-like behaviour whilst 5-HTT knockout mice showed increased anxiety-like behaviour, compared to wildtype controls. In tests of species-typical behaviour 5-HTT overexpressing mice showed some facilitation whilst 5-HTT knockout mice were impaired. Reciprocal effects were also seen on body weight, as 5-HTT overexpressors were lighter and 5-HTT knockouts were heavier than wildtype controls. These findings show that variation in 5-HTT gene expression produces robust changes in anxiety and species-typical behaviour. Furthermore, the data add further support to findings that variation of 5-HTT expression in the human population is linked to changes in anxiety-related personality traits.
The limbic system and especially the amygdala have been identified as key structures in emotion induction and regulation. Recently research has additionally focused on the influence of prefrontal areas on emotion processing in the limbic system and the amygdala. Results from fMRI studies indicate that the prefrontal cortex (PFC) is involved not only in emotion induction but also in emotion regulation. However, studies using fNIRS only report prefrontal brain activation during emotion induction. So far it lacks the attempt to compare emotion induction and emotion regulation with regard to prefrontal activation measured with fNIRS, to exclude the possibility that the reported prefrontal brain activation in fNIRS studies are mainly caused by automatic emotion regulation processes. Therefore this work tried to distinguish emotion induction from regulation via fNIRS of the prefrontal cortex. 20 healthy women viewed neutral pictures as a baseline condition, fearful pictures as induction condition and reappraised fearful pictures as regulation condition in randomized order. As predicted, the view-fearful condition led to higher arousal ratings than the view-neutral condition with the reappraise-fearful condition in between. For the fNIRS results the induction condition showed an activation of the bilateral PFC compared to the baseline condition (viewing neutral). The regulation condition showed an activation only of the left PFC compared to the baseline condition, although the direct comparison between induction and regulation condition revealed no significant difference in brain activation. Therefore our study underscores the results of previous fNIRS studies showing prefrontal brain activation during emotion induction and rejects the hypothesis that this prefrontal brain activation might only be a result of automatic emotion regulation processes.
The limbic system and especially the amygdala have been identified as key structures in emotion induction and regulation. Recently research has additionally focused on the influence of prefrontal areas on emotion processing in the limbic system and the amygdala. Results from fMRI studies indicate that the prefrontal cortex (PFC) is involved not only in emotion induction but also in emotion regulation. However, studies using fNIRS only report prefrontal brain activation during emotion induction. So far it lacks the attempt to compare emotion induction and emotion regulation with regard to prefrontal activation measured with fNIRS, to exclude the possibility that the reported prefrontal brain activation in fNIRS studies are mainly caused by automatic emotion regulation processes. Therefore this work tried to distinguish emotion induction from regulation via fNIRS of the prefrontal cortex. 20 healthy women viewed neutral pictures as a baseline condition, fearful pictures as induction condition and reappraised fearful pictures as regulation condition in randomized order. As predicted, the view-fearful condition led to higher arousal ratings than the view-neutral condition with the reappraise-fearful condition in between. For the fNIRS results the induction condition showed an activation of the bilateral PFC compared to the baseline condition (viewing neutral). The regulation condition showed an activation only of the left PFC compared to the baseline condition, although the direct comparison between induction and regulation condition revealed no significant difference in brain activation. Therefore our study underscores the results of previous fNIRS studies showing prefrontal brain activation during emotion induction and rejects the hypothesis that this prefrontal brain activation might only be a result of automatic emotion regulation processes.
Pro- and antisaccades in children elicited by visual and acoustic targets - does modality matter?
(2011)
Background:
Children are able to inhibit a prepotent reaction to suddenly arising visual stimuli, although this skill is not yet as pronounced as it is in adulthood. However, up to now the inhibition mechanism to acoustic stimuli has been scarcely investigated
Methods:
Reflexive (prosaccade) and inhibitory (antisaccade) responses to visual and acoustic targets were examined with an eye tracker system in 31 children between seven and twelve years of age using a gap-overlap task and two target eccentricities.
Results:
Acoustically cued saccades had longer reaction times than visually cued saccades. A gap effect (i.e., shorter reaction time in the gap than the overlap condition) was only found for visually elicited saccades, whereas an eccentricity effect (i.e., faster saccades to more laterally presented targets - 12 degrees vs. 6 degrees or rather 90 degrees vs. 45 degrees) was only present in the acoustic condition. Longer reaction times of antisaccades compared to prosaccades were found only in the visual task. Across both tasks the typical pattern of elevated error rates in the antisaccade condition was found. Antisaccade errors declined with age, indicating an ongoing development of inhibitory functions.
Conclusions:
The present results lay the ground for further studies of acoustically triggered saccades in typically as well as atypically developing children and it might thus be possible to upgrade physiological diagnostic tools.
Bei Kindern mit Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung (ADHS) konnten Defizite in der Leistung des Arbeitsgedächtnisses nachgewiesen werden. In zahlreichen funktionell bildgebenden Studien zeigte sich außerdem ein mit dem Arbeitsgedächtnis assoziierter Unterschied in der präfrontalen Aktivierung im Vergleich zu Gesunden. Bisher wurde jedoch noch nicht näher analysiert, ob diese Defizite von der Komponente (visuell-räumliches (SWM) oder visuell-bildliches Arbeitsgedächtnis (OWM)) oder dem Prozess des Arbeitsgedächtnisses (untergeordnete Speichersysteme oder zentrale Exekutive) abhängig sind. Diese Arbeit ist die erste, die mit der funktionellen Nah-Infrarot Spektroskopie (fNIRS) das Arbeitsgedächtnis bei Kindern mit ADHS untersucht. Dabei war das Hauptziel zum einen die Replikation von Gruppenunterschieden in Verhalten und präfrontaler Aktivierung und zum anderen die Gewinnung näherer Informationen über die differentielle Ausprägung der präfrontalen Defizite bei ADHS. Die Stichprobe bestand aus 19 Kindern mit ADHS vom kombinierten Typ (DSM-IV) und 19 Kontrollkindern, die vergleichbar waren nach Alter (8-15 Jahre), Geschlecht, Händigkeit und Intelligenz. Das von uns gewählte Paradigma differenzierte zwischen Aufgaben zum OWM und SWM, innerhalb derer wiederum zwei prozessabhängige Phasen (Speicherung und Abgleich) unterschieden wurden, und enthielt zusätzlich eine Kontrollaufgabe (CON). Die präfrontale Aktivierung wurde mittels fNIRS über die Konzentrationsänderungen der Chromophoren oxygeniertes Hämoglobin (O2Hb) und deoxygeniertes Hämoglobin (HHb) bestimmt. Es zeigte sich ein signifikant unterschiedliches Verhalten abhängig von der Bedingung (CON > SWM > OWM). Eine typische präfrontale Aktivierung des Arbeitsgedächtnisses mit der höchsten Aktivierung im dorsolateralen präfrontalen Kortex (DLPFC) beschränkte sich auf die Abgleichphase. Weder in Hinblick auf das Verhalten noch auf die präfrontale Aktivierung konnten signifikante Gruppenunterschiede nachgewiesen werden. Für das Nichtauftreten von Gruppenunterschieden können verschiedene mögliche Gründe angeführt werden. Unter anderem legten explorative Analysen nahe, dass Kinder mit ADHS und gesunde Kinder unterschiedlichen Reifungsprozessen unterliegen. Auch scheint die chronische Einnahme der ADHS-Standardmedikation einen Einfluss auf die Hirnaktivität zu nehmen. Die Diskussion unserer Ergebnisse stellt zusammen mit der Offenlegung von Kritikpunkten an unserer sowie an vorhergehenden Studien einen wichtigen Ansatzpunkt zur Versuchsoptimierung in zukünftigen Arbeiten dar. Darüber hinaus ist weitere Forschung nötig, um detailliertere Kenntnisse über den Einfluss von Alter, Reifungsprozessen, chronischer MPH-Medikation, ADHS-Subtypen und dem Aufgabendesign zu erlangen.
In dieser Arbeit wurde mit Hilfe der Ergebnisse der Basisuntersuchung der VITA-Studie untersucht, ob der Längenpolymorphismus des Serotonin Transporters einen Einfluss auf die Entstehung einer Depression im Alter oder einer Demenz hat. Die Ergebnisse zeigten, dass eine Assoziation zwischen dem 5-HTTLPR und einer Depression besteht. Ein Zusammenhang zwischen dem 5-HTTLPR und einer Demenzerkrankung konnte jedoch nicht nachgewiesen werden.
Functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) is an established optical neuroimaging method for measuring functional hemodynamic responses to infer neural activation. However, the impact of individual anatomy on the sensitivity of fNIRS measuring hemodynamics within cortical gray matter is still unknown. By means of Monte Carlo simulations and structural MRI of 23 healthy subjects (mean age: (25.0 +/- 2.8) years), we characterized the individual distribution of tissue-specific NIR-light absorption underneath 24 prefrontal fNIRS channels. We, thereby, investigated the impact of scalp-cortex distance (SCD), frontal sinus volume as well as sulcal morphology on gray matter volumes (V(gray)) traversed by NIR-light, i.e. anatomy-dependent fNIRS sensitivity. The NIR-light absorption between optodes was distributed describing a rotational ellipsoid with a mean penetration depth of (23.6 +/- 0.7) mm considering the deepest 5% of light. Of the detected photon packages scalp and bone absorbed (96.4 +/- 9: 7)% and V(gray) absorbed (3.1 +/- 1.8)% of the energy. The mean V(gray) volume (1.1 +/- 0.4)cm(3) was negatively correlated (r = - .76) with the SCD and frontal sinus volume (r = - .57) and was reduced by 41.5% in subjects with relatively large compared to small frontal sinus. Head circumference was significantly positively correlated with the mean SCD (r = .46) and the traversed frontal sinus volume (r = .43). Sulcal morphology had no significant impact on V(gray). Our findings suggest to consider individual SCD and frontal sinus volume as anatomical factors impacting fNIRS sensitivity. Head circumference may represent a practical measure to partly control for these sources of error variance.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es die Wirksamkeit einer Behandlung mit Transkranieller Magnetstimulation bei depressiven Patienten zu untersuchen. Der Behandlungserfolg wurde mit depressionsspezfischen Fragebögen, der Testleistung in einer kognitiven Aufgabe und ereigniskorrelierten Potentialen im EEG objektiviert. Es konnte nicht abschließend geklärt werden, ob die Theta-Burst-Stimulation in der Therapie depressiver Patienten geeignet ist. Es fanden sich allerdings Hinweise darauf, dass die präfrontal applizierte Behandlung Veränderungen in den frontal generierten ereigniskorrelierten Potentialen bewirkte.
Unsere Bemühungen die Natur individueller Unterschiede der Emotionsregulation zu verstehen, involviert das Verständnis der Gene. In dieser Arbeit werden Gene (Kandidatengene), die für Proteine als Rezeptoren, Transporter oder Enzyme im Neurotransmitterstoffwechsel Serotonin und Dopamin kodieren, untersucht. Serotonin und Dopamin sind mit Angststörungen in verschiedener Weise assoziiert. Sie sind wichtige Neurotransmitter in Teilen des Gehirns, die mit Angstkonditionierung im Zusammenhang stehen. Polymorphismen in diesen Genen verändern die Struktur und Funktion der Genprodukte und nehmen damit Einfluss auf die Funktion von Hirnstrukturen und -systemen. Phobien sind äußerst intensive und persistente Furchtreaktionen, welche durch spezifische Situationen oder Objekte ausgelöst werden und von dem zwingenden Wunsch begleitet sind, diese Situationen oder Objekte zu vermeiden. Die Intensität der Furchtreaktion erscheint einem Außenstehenden, entsprechend der realen Gefahr dieser Situation, unangemessen und eigentümlich. Zumeist hat der Phobiker selbst auch Einsicht in diese Irrationalität seiner Furchtreaktion, vermag sie aber nicht willentlich unter Kontrolle zu halten. In dieser Arbeit wurden als Beispiel einer assoziierten Angst die Zahnbehandlungsphobie und als Beispiel einer nicht-assoziierten Angst die Spinnenphobie untersucht. Es wurden 53 Zahnbehandlungsängstliche, 52 Spinnenphobiker und 37 Kontrollpersonen mittels Fragebogen (SPF,FAS,STAI trait, DCQ, DFS, ASI, PANAS, R-IDCI) getestet. Die Probanden wurden durch PCR-Analyse von Mundschleimhautabstriche je einem Polymorphismus der untersuchten Kandidatengene zugeordnet. Es handelte sich dabei um die Gene für den Serotonintransporter 5HTT, den Serotoninrezepor 5HT1A, den Dopaminrezeptor DRD4, den Dopamintransporter DAT, BDNF und das in den Katecholaminabbau involvierte COMT-Enzym. Die untersuchten Polymorphismen weisen in der Literatur einen Einfluss auf die Angstausprägungen auf. In der statistischen Auswertung wurde auf signifikante Zusammenhänge zwischen einem Polymorphismus und der Ausprägung einer Phobie geachtet. Desweiteren wurden die verschiedenen Polymorphismen mit den Ergebnissen der Fragebogentests in Zusammenschau gebracht. Ein direkter Einfluss eines der untersuchten Gene auf die Ausprägung einer Phobie konnte nicht nachgewiesen werden. In der Gruppe der Dentalphobiker zeigten sich Hinweise auf einen Einfluss des BDNF G-Allels und des COMT G-Allels auf erhöhte Ängstlichkeit.