Effekte der Stimulation im Nucleus accumbens auf motivationale und kognitive Prozesse von Patienten mit chronischer Alkoholabhängigkeit

• Applicant: Professor Dr. Hans-Jochen Heinze
• Subject Area: Clinical Neurology; Neurosurgery and Neuroradiology
• Term: from 2011 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 183022912

• Final Report Year: 2021

Final Report Abstract

Wie in unserem Review-Artikel nahegelegt, zeigten 5 Patienten mit Alkoholsucht unter hochfrequenter (>100 Hz) Stimulation des N. Acc. ausnahmslos eine anhaltende Verringerung des Cravings sowie eine nachhaltige Verringerung des Alkohol Konsums (3 Patienten) bzw. völlige Abstinenz (2 Patienten). Es traten keine andauernden Seiteneffekte oder Komplikationen auf. In einem Fall ließ sich mittels PET-Bildgebung beobachten, wie die Aktivität belohnungsrelevanter Hirnstrukturen durch die N. Acc-Stimulation moduliert werden. Ergänzende elektrophysiologische Experimente zeigten allerdings, dass der N.Acc. individuell unterschiedlich entweder die Abweichung von einer erwarteten Belohnung oder aber deren Wert codiert. In mehreren Experimenten zu Entscheidungsprozessen im Kontext von Glückspiel- Paradigmen, Flanker-Task und motorischen Lernaufgaben konnten wir mit invasiven (LFP) und nichtinvasiven (EEG) elektrophysiologischen Verfahren und verschiedenen Analyseansätzen nachweisen, dass und wie der N. Acc. in die Bewegungsplanung, Handlungsauswahl und -kontrolle involviert ist. Frühere Studien hatte bereits nachgewiesen, dass der N. Acc zur Erkennung salienter Stimuli beiträgt. Darüber hinausgehend konnten wir in einem visuellen Oddball- Paradigma anhand spektralanalytischer Parameter zeigen, in welcher Weise der N. Acc. in die Bewertung unterschiedlicher Salienztypen und daran orientiert in zielgerichtetes Verhalten involviert ist. In einem anschließenden auditorischen mismatch-Experiment beobachteten wir dann, wie diese Funktion des N. Acc. bei der Erkennung vom Standard abweichender (mismatch) Stimuli wirksam wird und dabei spezifischer kortikaler Aktivität vorausgeht.

Publications

• Deep brain stimulation of nucleus accumbens region in alcoholism affects reward processing. PLoS One. 2012;7(5):e36572
  Heldmann M, Berding G, Voges J, Bogerts B, Galazky I, Müller U, Baillot G, Heinze HJ, Münte TF
  
• (2013) Nucleus accumbens activity dissociates different forms of salience: evidence from human intracranial recordings. J Neurosci. 2013 May 15;33(20):8764-71
  Zaehle T, Bauch EM, Hinrichs H, Schmitt FC, Voges J, Heinze HJ, Bunzeck N
  
• Deep brain stimulation as a therapy for alcohol addiction.. Curr Top Behav Neurosci. 2013;13:709-27
  Münte TF, Heinze HJ, Visser-Vandewalle V
  
• Deep brain stimulation surgery for alcohol addiction. World Neurosurg. 2013 Sep-Oct;80(3-4):S28.e21-31
  Voges J, Müller U, Bogerts B, Münte T, Heinze HJ
  
• Phase-amplitude cross-frequency coupling in the human nucleus accumbens tracks action monitoring during cognitive control. Front Hum Neurosci. 2013 Oct 7;7:635
  Dürschmid S, Zaehle T, Kopitzki K, Voges J, Schmitt FC, Heinze HJ, Knight RT, Hinrichs H
  
• Safety and feasibility of nucleus accumbens stimulation in five patients with epilepsy. J Neurol. 2014 Aug;261(8):1477-84
  Schmitt FC, Voges J, Heinze HJ, Zaehle T, Holtkamp M, Kowski AB
  
• Cortical drive of low-frequency oscillations in the human nucleus accumbens during action selection. J Neurophysiol. 2015 Jul;114(1):29-39
  Stenner MP, Litvak V, Rutledge RB, Zaehle T, Schmitt FC, Voges J, Heinze HJ, Dolan RJ
  
• No unified reward prediction error in local field potentials from the human nucleus accumbens: evidence from epilepsy patients. J Neurophysiol. 2015 Aug;114(2):781-92
  Stenner MP, Rutledge RB, Zaehle T, Schmitt FC, Kopitzki K, Kowski AB, Voges J, Heinze HJ, Dolan RJ
  
• Nucleus accumbens stimulation in partial epilepsy--a randomized controlled case series. Epilepsia. 2015 Jun;56(6):e78-82
  Kowski AB, Voges J, Heinze HJ, Oltmanns F, Holtkamp M, Schmitt FC
  
• Nucleus Accumbens Deep Brain Stimulation for Alcohol Addiction - Safety and Clinical Long-term Results of a Pilot Trial. Pharmacopsychiatry. 2016 Jul;49(4):170-3
  Müller UJ, Sturm V, Voges J, Heinze HJ, Galazky I, Büntjen L, Heldmann M, Frodl T, Steiner J, Bogerts B
  
• Perimovement decrease of alpha/beta oscillations in the human nucleus accumbens. J Neurophysiol. 2016 Oct 1;116(4):1663-1672
  Stenner MP, Dürschmid S, Rutledge RB, Zaehle T, Schmitt FC, Kaufmann J, Voges J, Heinze HJ, Dolan RJ, Schoenfeld MA
  
• Sensory Deviancy Detection Measured Directly Within the Human Nucleus Accumbens. Cereb Cortex. 2016 Mar;26(3):1168-1175
  Dürschmid S, Zaehle T, Hinrichs H, Heinze HJ, Voges J, Garrido MI, Dolan RJ, Knight RT