Longitudinale Evaluation der Konnektivität des motorischen Handareals sowie der motorischen Performance und Gedächtniskonsolidierung uni- und bipolar depressiver Patienten

Marten, Lara Elisa

dc.contributor.advisor	Goya-Maldonado, Roberto PD Dr.
dc.contributor.author	Marten, Lara Elisa
dc.date.accessioned	2023-04-06T09:39:27Z
dc.date.available	2023-04-26T00:50:11Z
dc.date.issued	2023-04-06
dc.identifier.uri	http://resolver.sub.uni-goettingen.de/purl?ediss-11858/14610
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.53846/goediss-9829
dc.format.extent	168	de
dc.language.iso	deu	de
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subject.ddc	610	de
dc.title	Longitudinale Evaluation der Konnektivität des motorischen Handareals sowie der motorischen Performance und Gedächtniskonsolidierung uni- und bipolar depressiver Patienten	de
dc.type	doctoralThesis	de
dc.title.translated	Longitudinal evaluation of motor hand area connectivity along with motor performance and motor memory consolidation of unipolar and bipolar depressed patients	de
dc.contributor.referee	Goya-Maldonado, Roberto PD Dr.
dc.date.examination	2023-04-19	de
dc.description.abstractger	Uni- und bipolare Depressionen sind mit einer gemeinsamen Lebenszeitprävalenz von ca. 6,5% häufige Erkrankungen, welche zu starken Einschränkungen des Alltags der Betroffenen führen können. Obwohl klinisch weniger häufig als das Gefühlsleben der Patienten beachtet, können auch psychomotorische Symptome, wie ein Defizit der motorischen Performance und Gedächtniskonsolidierung, auftreten, selbst in Remission als residuales Symptom bestehen bleiben und viel Leid für die Patienten bedeuten. Es gibt Hinweise auf Unterschiede bei diesen Defiziten zwischen uni- und bipolar depressiven Patienten, was im Sinne der wichtigen Unterscheidung der beiden Krankheitsbilder für eine adäquate Therapie bedeutsam ist. Die longitudinale Evaluation der motorischen Performance und Gedächtniskonsolidierung im Rahmen einer antidepressiven Therapie im direkten Vergleich uni- und bipolar depressiver Patienten bot das Potential, Biomarker der beiden Erkrankungen, dahinterstehende neuronale Mechanismen sowie Veränderungen durch Behandlung aufzudecken. Es wurden bei beiden Patientengruppen sich im Rahmen der Therapie verbessernde Einschränkungen erwartet, für die Performance jedoch ausgeprägter bei den Bipolaren und für die Gedächtniskonsolidierung ausgeprägter bei den Unipolaren. Als neuronale Korrelate der beiden Fähigkeiten motorische Performance und motorische Gedächtniskonsolidierung wurden im resting state des Gehirns mittels funktioneller Magnetresonanztomografie untersuchte Verbindungen des primären motorischen Handareals angenommen. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass die Verbindung zum supplementären motorischen Areal kritisch für die motorische Performance aller Gruppen ist. Diese funktionelle Konnektivität stellt eine baseline Verbindung innerhalb des sensory motor network des resting state dar. Als kritisch für die motorische Gedächtniskonsolidierung wurde die funktionelle Konnektivität zum rechten Hippocampus angenommen, welche eine baseline Verbindung zwischen dem sensory motor network und einer Region des default mode network darstellt. Selbst gehört diese Verbindung zum zweiten hippocampalen Netzwerk bestehend aus Hippocampus, temporalem Kortex und prä- und postzentralen Gyri. Es wurde neben einer gesunden Kontrollgruppe je eine Gruppe uni- und bipolarer Patienten in einer depressiven Phase rekrutiert und nach etwa fünf Wochen antidepressiver Therapie erneut untersucht. Als psychomotorischer Test wurde der Finger-Tapping-Test gewählt, bei dem die Probanden mit ihrer nicht dominanten Hand eine Zahlenfolge auf einer Computertastatur so schnell und genau wie möglich tippen mussten. Dies entsprach der Performance. Durch die Wiederholung des Tests am nächsten Tag einer Studienvisite konnte der Performanceunterschied nach einer Nacht Schlaf als ein Maß der übernächtlichen Gedächtniskonsolidierung bestimmt werden. Zur Untersuchung des Verhaltens wurden Messwiederholungs-Varianzanalysen durchgeführt. Zur neuronalen Analyse wurde zunächst ein gegenüber dem allgemeinen Standard verbessertes preprocessing mit Einbezug einer independent component analysis basierten automatischen Bewegungsartefaktkorrektur (genannt: ICA-AROMA) durchgeführt. Dann wurde mittels neuer Methodik unter Nutzung einer FreeSurfer-Segmentierung eine individualisierte Referenzmaske für das rechte primäre motorische Handareal jedes Probanden definiert. Diese Maske bildete die Seed-Region einer functional connectivity analysis. Nach einer Qualitätskontrolle der Ergebnisse, bei welcher sich nach dem optimierten preprocessing im Gegensatz zum Standard auch keine Artefakte durch die Multiband-Faktor-Aufnahme mehr zeigten, wurde eine second level analysis durchgeführt. Hierbei wurde mittels der Kontraste eines voll faktoriellen Modells auf Gruppen- und Zeitunterschiede hin untersucht. Zudem wurden lineare Regressionen mit der motorischen Performance und Gedächtniskonsolidierung sowie mit Symptommesswerten durchgeführt. Die motorische Performance zeigte sich nur bei den bipolaren Patienten als eingeschränkt gegenüber den Kontrollpersonen. Die anderen Gruppen unterschieden sich nicht. Entgegen den Hinweisen aus der Literatur ergaben sich Lerneffekte der Wiederholung des Finger-Tapping-Test nach fünf Wochen in allen Gruppen. Die in der Literatur für gesunde Probanden beschriebene positive Korrelation der Performance mit der Konnektivität zwischen rechtem primären motorischen Handareal und supplementärem motorischen Areal bestätigte sich in dieser Studie unter Einbezug von Patientengruppen nicht. Im Gegenteil schien ein Kompensationsmechanismus diese Konnektivität bei den behavioral eingeschränkten bipolaren Patienten noch zu verstärken. Vielmehr ergaben sich Hinweise dafür, dass die Kopplung des sensory motor network und des default mode network die Fähigkeit zur motorischen Performance beeinflusst. Dies steht entgegen dem Waagschalenmodell der Literatur nach dem die Aktivitäts- und Konnektivitätsbalance der Netzwerke eine Rolle spielen soll. Mit weiteren Studien ist zu klären, ob sich eine Entkopplung auch mit anderen Methoden nachweisen lässt und ob die Ursache möglicherweise die Oszillation zwischen Manie und Depression bei bipolaren Patienten ist. Durch weitere Untersuchungen sollte dann auch klarer als hier werden, inwieweit diese Veränderung auch bei unipolar depressiven Patienten auftritt. Die motorische Gedächtniskonsolidierung zeigte sich in dieser Arbeit, entgegen mehreren Beschreibungen in der Literatur, nicht als eingeschränkt. Es konnte nicht geklärt werden, warum dies der Fall war, was dieses Symptom als inkonstant vorhanden erscheinen lässt. Bei dieser nicht eingeschränkten Studienpopulation ergab sich keine Korrelation der motorischen Gedächtniskonsolidierung mit der Konnektivität zwischen rechtem primären motorischen Handareal und rechtem Hippocampus. Mehr noch scheint die Konnektivität zum Hippocampus zu gering ausgeprägt zu sein, als dass sie mit einem seed im rechten primären motorischen Handareal gut erfasst werden kann. Die Unterscheidung uni- und bipolarer Depression wurde durch die differierenden Performanceeinschränkungen im Finger-Tapping-Test vorangetrieben. Auch die neuronalen Korrelate unterschieden sich, müssen allerdings weiter untersucht werden, um sie im Kontext noch mehr Regionen umfassender funktioneller Hirnveränderungen zu verstehen.	de
dc.description.abstracteng	Unipolar and bipolar depression are common disorders with a combined lifetime prevalence of approximately 6.5%, which can lead to severe limitations in the daily lives of those affected. Although clinically less frequently considered than patients' emotional life, psychomotor symptoms, such as a deficit in motor performance and motor memory consolidation, can also occur, persist as a residual symptom even in remission, and cause much suffering for patients. There is evidence for differences in these deficits between unipolar and bipolar depressed patients, which is meaningful in terms of the important distinction between the two disorders for adequate therapy. Longitudinal evaluation of motor performance and motor memory consolidation in the course of antidepressant therapy in a direct comparison of unipolar and bipolar depressed patients offered the potential to uncover biomarkers of the two disorders, underlying neural mechanisms, and changes with treatment. Improving impairments were expected in both groups of patients during therapy, but for motor performance more pronounced in bipolars and for motor memory consolidation more pronounced in unipolars. Connections of the primary motor hand area examined in the resting state of the brain by functional magnetic resonance imaging were assumed to be the neural correlates of the two abilities motor performance and motor memory consolidation. It was hypothesized that the connection to the supplementary motor area is critical for motor performance of all groups. This functional connectivity represents a baseline connection within the sensory motor network of the resting state. Functional connectivity to the right hippocampus was hypothesized to be critical for motor memory consolidation, providing a baseline connection between the sensory motor network and a region of the default mode network. As such, this connection belongs to the second hippocampal network consisting of the hippocampus, temporal cortex, and pre- and postcentral gyri. Along with a healthy control group, one group each of unipolar and bipolar patients in a depressive phase were recruited and reexamined after about five weeks of antidepressant therapy. The psychomotor test chosen was the finger-tapping test, in which subjects had to type a sequence of numbers on a computer keyboard as quickly and accurately as possible with their non-dominant hand. This measured the motor performance. By repeating the test on the second day of a study visit, the difference in performance after one night of sleep could be determined as a measure of overnight motor memory consolidation. Repeated-measures analyses of variance were performed to examine behavior. For neural analysis, first an improved preprocessing compared to the general standard was performed with inclusion of an independent component analysis based automatic motion artifact correction (named: ICA-AROMA). Then, by new methodology using a FreeSurfer segmentation, an individualized reference mask was defined for the right hemisphere primary motor hand area of each subject. This mask was used as a seed region for functional connectivity analysis. After a quality control of the results, in which, in contrast to the standard, no artifacts due to the multiband factor recording were found after the optimized preprocessing, a second level analysis was performed. Here, the contrasts of a full factorial model were used to examine group and time differences. In addition, linear regressions were performed with motor performance and motor memory consolidation as well as with symptom scores. Motor performance was shown to be impaired only in the bipolar patients compared with the control subjects. The other groups did not differ. Contrary to indications from the literature, learning effects of repeating the finger-tapping test after five weeks emerged in all groups. The positive correlation of motor performance with connectivity between right hemisphere primary motor hand area and supplementary motor area reported in the literature for healthy subjects was not confirmed in this study including patient groups. On the contrary, a compensatory mechanism seemed to enhance this connectivity in the behaviorally impaired bipolar patients. Rather, indications emerged that the coupling of the sensory motor network and the default mode network influences the ability to perform motor tasks. This is contrary to the balancing model of the literature according to which the activity and connectivity balance of the networks is supposed to play a role. Further studies are needed to determine whether uncoupling can be detected by other methods and whether the cause may be the oscillation between mania and depression in bipolar patients. Future studies should make it clearer than here to what extent this change also occurs in unipolar depressed patients. Motor memory consolidation was not shown to be impaired in this study, contrary to several descriptions in the literature. It could not be elucidated why this was the case, making this symptom appear to be inconstantly present. In this unrestricted study population, there was no correlation of motor memory consolidation with connectivity between right hemisphere primary motor hand area and right hippocampus. Even more, the connectivity to the hippocampus seems to be too low to be well detected with a seed in the right hemisphere primary motor hand area. The differentiation of unipolar and bipolar depression was advanced by the differential performance limitations in the finger tapping test. The neural correlates also differed, but need further research to understand them in the context of even more regions of comprehensive functional brain changes.	de
dc.contributor.coReferee	Dechent, Peter PD Dr.
dc.subject.ger	unipolare Depression	de
dc.subject.ger	bipolare Depression	de
dc.subject.ger	affektive Störungen	de
dc.subject.ger	depressive Störung	de
dc.subject.ger	bipolare Störung	de
dc.subject.ger	Psychomotorik	de
dc.subject.ger	motorische Performance	de
dc.subject.ger	motorische Gedächtniskonsolidierung	de
dc.subject.ger	Finger-Tapping-Test	de
dc.subject.ger	longitudinale naturalistische Studie	de
dc.subject.ger	fMRT	de
dc.subject.ger	resting state	de
dc.subject.ger	primäres motorisches Handareal	de
dc.subject.ger	supplementäres motorisches Areal	de
dc.subject.ger	Hippocampus	de
dc.subject.ger	sensomotorisches Netzwerk	de
dc.subject.ger	default mode network	de
dc.subject.ger	zweites hippocampales Netzwerk	de
dc.subject.eng	unipolar depression	de
dc.subject.eng	bipolar depression	de
dc.subject.eng	major depressive disorder	de
dc.subject.eng	bipolar disorder	de
dc.subject.eng	psychomotor	de
dc.subject.eng	motor performance	de
dc.subject.eng	motor memory consolidation	de
dc.subject.eng	finger-tapping test	de
dc.subject.eng	longitudinal naturalistic study	de
dc.subject.eng	fMRI	de
dc.subject.eng	resting state	de
dc.subject.eng	primary motor hand area	de
dc.subject.eng	supplementary motor area	de
dc.subject.eng	hippocampus	de
dc.subject.eng	sensory motor network	de
dc.subject.eng	default mode network	de
dc.subject.eng	second hippocampal network	de
dc.identifier.urn	urn:nbn:de:gbv:7-ediss-14610-5
dc.affiliation.institute	Medizinische Fakultät	de
dc.subject.gokfull	Medizin (PPN619874732)	de
dc.subject.gokfull	Psychiatrie (PPN619876344)	de
dc.description.embargoed	2023-04-26	de
dc.description.embargoed	unknown
dc.identifier.ppn	1841918474
dc.notes.confirmationsent	Confirmation sent 2023-04-06T09:45:01	de

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Human- und Zahnmedizin [2872]

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