Psychologie und Gehirn 2008

Chair: Dr. Björn Schott                      G22A-R111                          17.30 - 19.00

Altersbedingte strukturelle Veränderungen des mesolimbischen Dopamin-Systems und deren Auswirkungen auf das deklarative Gedächtnis

 

 Dr. Bunzeck, Nico

 

University College London

 

Die biologischen Ursachen von Gedächtnisstörungen im Alter sind multifaktoriell. Unter anderem kommt es zu einer Abnahme dopaminerger Neurotransmission, dessen Ursprung im Mittelhirn (Substantia nigra/ Area tegmentalis ventralis, SN/ATV) liegt und die kritisch mit bestimmten Formen zellulärer Plastizität und expliziten Lernens in Verbindung gebracht wurde. Ungenügent geklärt ist, in welchem Zusammenhang altersbedingte anatomische Veränderungen der SN/ATV und Veränderungen des deklarativen Gedächtnisses stehen. Mittels bildgebender Verfahren wurde in den hier vorzustellenden Experimenten gezeigt, dass die SN/ATV und der Hippokampus als Teil des mesolimbischen Systems neue Information sowohl bei jungen als auch gesunden älteren Menschen enkodieren. Dabei zeigten sich in der Gruppe der Älteren positive Korrelationen zwischen den hämodynamischen Antworten innerhalb der rechten SN/ATV und des rechten Hippokampus mit den jeweiligen strukturellen Integritäten beider Areale, jedoch nicht in der Amygdala. Darüber hinaus wurde ein relativ spezifischer Zusammenhang zwischen struktureller Integrität der SN/ATV und verbalem deklarativen Lernen nachgewiesen. Die Ergebnisse unterstützen das Modell einer strukturellen und funktionellen Interaktion zwischen Hippokampus und dopaminergen Mittelhirnstrukturen (SN/ATV) während der Enkodierung von Neuheit. Sie zeigen außerdem, dass eine altersbedingte Abnahme struktureller Integrität der SN/ATV mit geringerer neuronaler Aktivierung während der Enkodierung neuer Information und mit verringerter deklarativer verbaler Gedächtnisleistung einhergeht.

 

Kortikale Glutamatkonzentration korreliert negativ mit belohungsinduzierter Aktivität im ventralen Striatum: eine kombinierte fMRI und 1H-MRS Studie

 

Reuter, J.1, Klein, N.1, Voss, M.1, Dembler, T. 1, Gudlowski, Y.1,  Schubert, F.2,  Brühl, R.2,  Seifert, F.2, Gallinat, J 3, Heinz, A. 3

 

1Berlin Neuroimaging Center Project C2:
2Berlin Neuroimaging Center Project P12; Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Berlin
3Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie – Campus St. Hedwig, Charité Universitätsmedizin Berlin
 

Psychiatrische Erkrankungen mit pathologischer Belohungsprozessierung wie z.B. Schizophrenie zeigen eine gestörte Dopamintransmission und eine dysfunktionale Aktivierung des ventralen Striatum. In der physiologischen Belohungsverarbeitung aber auch in der Pathophysiologie der Schizophrenie wird eine enge Interaktion von Dopamin und Glutamat postuliert. BOLD-Aktivität im humanen ventralen Striatum repräsentiert dopaminerge Transmission während einer visuellen Präsentation von Belohungsreizen während glutamaterge Transmission durch spektroskopische Glutamatkonzentrationsbestimmung (1H-MRS) abgeschätzt werden kann. In einer kombinierten fMRI/MRS-Studie wurde hier bei 22 gesunden Probanden der Zusammenhang zwischen der BOLD-Antwort des ventralen Striatums und der Glutamat-Konzentration im anterioren Gyrus cinguli (ACC) untersucht. Wie erwartet führte positive Belohungsantizipation zu signifikanter fMRI-Aktivierung im ventralen Striatum.Eine multiple Regressionsanalyse im hypothetisierten Bereich ergab ein zwei Areale, in denen die BOLD-Antwort negativ mit der Konzentration von Glutamat im ACC korrelierte: 73 Voxel im linken ventralen Striatum (Maximum bei (x,y,z) = -18, 16, -6; T = 2.34, p < 0.05, unkorrigiert) und 23 Voxel im rechten ventralen Striatum (Maximum bei (x,y,z) = 8, 12, -6; T = 2.12, p < 0.05, unkorrigiert). Hippocampale Glutamatkonzentration korrelierte nicht mit belohungsassoziierter BOLD Aktivität. Unsere Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass Glutamat des frontalen Kortex in Assoziation mit Dopamintransmission des ventralen Striatum steht.

  

Kombinierte neurochemische und hämodynamische Bildgebung des Dopamin-Systems bei Belohnungsverarbeitung

 

Schott, Björn H, Minuzzi, Luciano , Krebs, Ruth M., Elmenhorst, David, Lang, Markus, Winz, Oliver , Seidenbecher, Constanze I., Heinze, Hans-Jochen , Düzel, Emrah, Bauer, Andreas

 

Leibniz-Institut für Neurobiologie, Magdeburg
Universitätsklinik Magdeburg
Forschungszentrum Jülich

 

Dopamin-Freisetzung im ventralen Striatum aus den Axonen dopaminerger Mittelhirnneurone spielt eine wichtige Rolle bei Belohnungs-motiviertem Verhalten. Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) ermöglicht die Ereignis-bezogene Messung von Belohnungsverarbeitung. Die genaue Beziehung zwischen dem fMRI-BOLD-Signal und der tatsächlichen Dopamin-Freisetzung ist aber unbekannt. Letztere kann durch [11C]Racloprid-Positronenemissionstomographie (PET) gemessen werden. Um die quantitative Beziehung zwischen Dopamin-Freisetzung im Nucl. accumbens (NAcc) und fMRI-Aktivierungen des mesolimbischen Belohnungssystms zu untersuchen, führten wir eine kombinierte fMRI/PET-Studie bei den gleichen Probanden durch, während die Probanden eine Belohnungs-Prädiktionsaufgabe absolvierten. Belohnungs-prädizierende Stimuli waren mit erhöhter fMRI-Aktivierung im ventralen Striatum und im Mittelhirn assoziiert. In der PET-Studie zeigte sich eine verstärkte Liganden-Verdrängung durch endogenes Dopamin in der belohnten Bedingung. Über die Studienpopulation korrelierte die Belohnungs-bezogene Dopaminfreisetzung mit der fMRI-Antwort sowohl des Mittelhirns als auch des ventralen Striatums. Diese Ergebnisse zeigen erstmals eine quantitative Beziehung zwischen Belohnungs-bezogener Dopamin-Freisetzung und dem mesolimbischen Belohnungs-abhängigen BOLD-Signal beim Menschen und ermöglichen so eine Integration von Ereignis-bezogener Bildgebung und neurochemischen Grundlagen von Motivations-abhängiger Neuromodulation.

 

Schlaf-Wach Homöostase: Schlafentzug erhöht die A1 Adenosinrezeptor-Verfügbarkeit

 

Dr. med. Elmenhorst, David

 

Forschungszentrum Jülich

 

Momentan wird vermutet, dass Adenosin an der Induktion von Schlaf nach verlängertem Wachsein beteiligt ist. Dieser Effekt wird teilweise rückgängig gemacht durch die Einnahme von Koffein, einem nicht-selektiven Blocker des Adenosinrezeptors. Es zeigte sich, dass der am weitesten verbreitete und hoch konzentrierte A1 Subtyp zerebraler Adenosinrezeptoren nach 24-stündigem Schlafentzug hoch-reguliert wird. Verwendet wurden der hochselektive A1 Adenosinrezeptor (A1AR) radioligand [18F]CPFPX und quantitative Positronen Emissions-Tomographie um die zerebralen A1AR vor und nach Schlafentzug in gesunden Freiwilligen und einer Kontrollgruppe mit normalem Schlaf zu bestimmen. Die schlafentzogenen Probanden zeigten einen Anstieg des scheinbaren Gleichgewichtsverteilungsvolumen in einem regionen-spezifischen Muster in allen untersuchten Hirnregionen mit einem maximalen Anstieg im orbitofrontralen Kortex. Keine Veränderungen wurden in der Kontrollgruppe mit regulärem Schlaf beobachtet. Dies ist die erste molekulare Bildgebungsstudie die in vivo Hinweise für eine A1AR Hoch-Regulation in kortikalen und subkortikalen Regionen nach verlängertem Wachsein liefert. Die A1AR Expression könnte deshalb zur homöostatischen Schlafregulation beitragen.