Neurokognitive Mechanismen interindividueller Unterschiede: Gene, Gehirn, Persönlichkeit und Kognition
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Emmy-Noether-Nachwuchsgruppe „Neurocognitive Mechanisms of Individual Differences“ hatte das Ziel, neurokognitive Mechanismen zu untersuchen, welche interindividuelle Unterschiede in der Effektivität und Effizienz exekutiver Funktionen determinieren. Exekutive Funktionen sind die kontrollierten bzw. strategischen kognitiven Prozesse des Frontalhirns, welche bedeutsam sind für erfolgreiches zielgerichtetes Handeln in komplexen und sich verändernden Umgebungen. Hierzu zählen beispielsweise die Fähigkeit, Arbeitsgedächtnisinhalte gegen störende Einflüsse abzuschirmen, aber auch die dynamische Aktualisierung von Arbeitsgedächtnisinhalten und die flexible Anpassung von Verhaltenszielen im Angesicht sich verändernder Umgebungsanforderungen. Der Neurotransmitter Dopamin spielt eine kritische Rolle für Arbeitsgedächtnis und exekutive Funktionen; ein zentraler Arbeitsfokus der Nachwuchsgruppe lag daher auf der Erforschung der Mechanismen dopaminerger Beeinflussung von Arbeitsgedächtnis und exekutiven Funktionen. Im Rahmen eines ‚genetic imaging’-Ansatzes wurde der Einfluss genotypischer Variation in Genen, welche die dopaminerge Neurotranmission kontrollieren, auf Verhalten und neuronale Aktivierungsmuster untersucht. Ein zentrales Ergebnis zeigt, dass im Bereich des Arbeitsgedächtnisses insbesondere die dynamische Manipulation und Aktualisierung der Arbeitsgedächtnisinhalte dopaminerger Kontrolle unterworfen ist. Unsere Arbeiten legen weiterhin nahe, dass insbesondere die durch dopaminerge Rezeptoren vom Typ D2 vermittelten neuronalen Prozesse die kognitive Flexibilität beeinflussen, d.h. die flexible Anpassung an sich ändernden Umgebungsanforderungen. Hierbei scheint insbesondere die funktionelle Kopplung zwischen dorsalem Striatum und Präfrontalcortex bedeutsam zu sein und unter D2-dominierter dopaminerger Kontrolle zu stehen. Die Fähigkeit zur strategischen Verhaltenskontrolle wird auch durch Persönlichkeitsunterschiede beeinflusst. Vorbefunde legten nahe, dass interindividuelle Unterschiede in der Ausprägung der Ängstlichkeit einen Einfluss auf exekutive Kontrollprozesse haben. Im Rahmen des Emmy-Noether-Projekts konnten wir substantiell zur Aufklärung der zu Grunde liegenden neurokognitiven Mechanismen beitragen. Insbesondere konnten wir zeigen, dass eine reduzierte Effizienz kognitiver Prozesse auf eine verstärkte kompensatorische Rekrutierung präfrontaler Systeme bei höher ängstlichen Personen zurück zu führen ist. Ein dritter Forschungsschwerpunkt befasste sich mit den neurokognitiven Grundlagen interindividueller Intelligenzunterschiede. Intelligenzunterschiede können weitreichende Konsequenzen, z.B. hinsichtlich schulischem und beruflichem Erfolg haben; die Erforschung neurobiologischer Grundlagen ist daher von zentraler Bedeutung. Unsere Arbeiten in diesem Bereich demonstrierten erstmals, dass unterschiedliche funktionelle Systeme des menschlichen Gehirns qualitativ unterschiedliche Beiträge zu Intelligenzunterschieden leisten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2009). Effects of dopaminerelated gene-gene interactions on working memory component processes. European Journal of Neuroscience, 29, 1056-1063
Stelzel, C., Basten, U., Montag, C., Reuter, M., & Fiebach, C. J.
- (2010). Fronto-striatal involvement in task switching depends on genetic differences in D2 receptor density. Journal of Neuroscience, 30, 14205-14212
Stelzel, C., Basten, U., Montag, C., Reuter, M., Fiebach, C. J.
- (2011). Functional connectivity separates task switching from response switching in the posterior lateral frontal cortex. Journal of Cognitive Neuroscience, 23, 3529-3539
Stelzel, C., Basten, U., & Fiebach, C. J.
- (2011). Trait anxiety modulates the efficiency of inhibitory control. Journal of Cognitive Neuroscience. 23, 3132-3145
Basten, U., Stelzel, C., & Fiebach, C. J.
- (2012). The COMT Val158Met polymorphism modulates working memory performance under acute stress. Psychoneuroendocrinology. 37, 1810-1821
Buckert, M., Kudielka, B. M., Reuter, M., & Fiebach, C. J.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.psyneuen.2012.03.014) - (2012). Trait anxiety and the neural efficiency of manipulation in working memory. Cognitive, Affective, and Behavioral Neuroscience, 12, 571-588
Basten, U., Stelzel, C., & Fiebach, C. J.
(Siehe online unter https://doi.org/10.3758/s13415-012-0100-3) - (2013). Dissociable frontostriatal effects of dopamine D2 receptor stimulation on cognitive vs. motor flexibility. Cortex, 49, 2799-2811
Stelzel, C., Fiebach, C. J., Cools, R., Tafazoli, S., D’Esposito, M.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.cortex.2013.04.002) - (2013). Intelligence is differentially related to neural effort in the task-positive and the task-negative brain network. Intelligence, 41, 517-528
Basten, U., Stelzel, C., & Fiebach, C. J.
