Neurofunktionelle Alterseffekte in Regionen des mesolimbischen dopaminergen Belohnungsystems unter Verwendung des Desire-Reason-Dilemma-Paradigmas
Neurofunctional effects of ageing on regions of the mesolimbic dopaminergic reward system using the desire-reason-dilemma-paradigm
von Martin Gerd Kramer
Datum der mündl. Prüfung:2020-11-10
Erschienen:2020-10-30
Betreuer:Prof. Dr. Oliver Gruber
Gutachter:Prof. Dr. Melanie Wilke
Gutachter:Prof. Dr. Martin Oppermann
Gutachter:PD Dr. David Zilles-Wegner
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http://dx.doi.org/10.53846/goediss-8255
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Zusammenfassung
Englisch
Rewards establish goal-directed behaviors and motivate humans to exert great efforts in a variety of tasks. Dysfunctions in learning and unlearning reward behaviors are linked to a variety of psychiatric diseases. A lot of those diseases seem to be the result of certain disrupted neural pathways. In the last decades, the rise of functional magnetic resonance imaging (fMRI) allowed deeper insights into those neurol networks, including the reward system. Beside possible diseases as one possible cause of network changes, the process of physiological ageing also plays a role in the intensity and patterns, in which neural networks are engaged. The implementation of fMRI-based research into the clinical field presupposes experimental paradigms, that can be applied to a broad cross-section of the population, independently of age. One of these paradigms is the desire-reason-dilemma-paradigm (DRD-paradigm) by which neurofunctional correlates during the pursuit of an immediate (desire context) or delayed reward (reason context) can be examined during an fMRI scan. Using functional magnetic resonance imaging 62 healthy adults (31 female) performed the DRD-paradigm. The goal was to evaluate confounding effects of ageing in neural regions that are known to be of importance for the desire context of the DRD-paradigm. Those regions include the Nucleus accumbens (NAc), the anteroventral prefrontal cortex (avPFC) and the ventral tegmental area (VTA). Considering correction for multiple testing, as well as small volume correction, no significant effects of ageing on the NAc, the avPFC and the VTA were found. Thus, the DRD-paradigm seems to be an age-independent, reliable paradigm for the examination of those regions. On a more lenient level of significance, age-effects were found in multiple locations, i.e. the parietal cortex, the dorsal striatum and the hippocampus. The latter propose a possible task-related Deactivation of the default-mode-network at the beginning of the fifth decade of life.
Keywords: reward system; DRD; desire reason dilemma; DRD-paradigm; fMRI
Deutsch
Belohnungen etablieren zielgerichtete Verhaltensweisen und schaffen es, den Menschen zu großen Anstrengungen zu motivieren. Dysfunktionen im Lernen und Verlernen von Belohnungsverhalten sind Symptome multipler psychiatrischer Erkrankungen. Mit Hilfe der fMRT konnte eine neue Sicht auf die pathophysiologischen Korrelate dieser Erkrankungen gewonnen werden. Viele psychiatrische Störungen scheinen das Resultat gestörter cerebraler Netzwerkabläufe zu sein. Neben Krankheitsprozessen hat auch das physiologische Altern Einfluss auf die Stärke und die Muster neuronaler Erregung. Das menschliche Belohnungssystem ist in dieser Hinsicht jedoch bisher relativ wenig erforscht. Die Umsetzung der fMRT-Grundlagenforschung zum Belohnungssystem und ihre spätere Applikation in der klinischen Praxis setzt etablierte, reliabel anwendbare experimentelle Paradigmen voraus, die auf einen breiten Bevölkerungsquerschnitt anwendbar sind. Einer dieser experimentellen Ansätze ist das Desire-Reason-Dilemma-Paradigma. Mit dessen Hilfe können neuro-funktionelle Vorgänge sowohl während der Verfolgung einer unmittelbaren Belohnung (Desire Context) als auch im Kontext der Verfolgung einer späteren Belohnung (Reason Context) dargestellt werden. Ziel dieser Arbeit war, mit Hilfe der fMRT konfundierende Effekte des Lebensalters auf Hirnregionen des Belohnungssystems darzustellen, die bekanntermaßen für das DRD-Paradigma relevant sind. Dazu zählten der Nucleus accumbens (NAc), der anteroventrale präfrontale Cortex (avPFC) und das ventrale Tegmentum (VT). Sie beschränkte sich dabei auf die antizipatorische Phase der Belohnungsverarbeitung in Aussicht einer unmittelbaren Belohnung (Desire Context). Verwendet wurde eine Stichprobe gesunder Probanden zwischen 21 und 60 Jahren (n = 62, 31 weiblich). Diese wurden anhand ihres Lebensalters in Dekadenabständen in vier Untersuchungsgruppen eingeteilt und bearbeiteten das Desire-Reason-Dilemma-Paradigma während zweier fMRT-Scans. Sowohl für multiples Testen korrigiert als auch nach small volume correction zeigten sich keine Alterseffekte in NAc, avPFC und VTA. Das DRD-Paradigma scheint damit für Untersuchungen dieser Regionen bis einschließlich des 60. Lebensjahres reliabel anwendbar. Des Weiteren stellten sich während des Desire Context auf einem milderen Signifikanzniveau altersabhängige Effekte in multiplen corticalen (parietaler Cortex) und subcorticalen Regionen (dorsales Striatum, Hippocampus) dar. Diese ließen sich entweder im Kontext ihrer neuronalen Funktionen oder in Verbindung mit ihrer Beteiligung an verschiedenen Task-positive-Netzwerken sowie des Default-mode-Netzwerks einordnen. Insgesamt legen die Ergebnisse eine verminderte aufgabenassoziierte Deaktivierung des DMN mit Beginn ab dem fünften Lebensjahrzehnt nahe.
Schlagwörter: Desire-Reason-Dilemma-Paradigma; fMRT; Belohnungssystem