Indikatoren und Mechanismen interindividueller Unterschiede in der kortiko-kardialen Kovariation
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Vorherige Studien deuteten darauf hin, dass die Intensitäten kortikaler und kardialer Reaktionen auf externe Reize kovariieren. Mittels einer Integration reizevozierter Signalveränderungen des EEG und phasischen Veränderungen der Herzperiode über sogenannte Cardio-Electroencephalographic Covariance Traces (CECT) zeigte sich das sogenannte N300H Phänomen, das eine intraindividuellen Korrelation des zentromedialen EEG 300 ms nach Reizdarbietung und anschließenden Veränderungen der Herzperiode wiederspiegelt. Weiterhin zeigten Studien interindividuelle Unterschiede in der N300H und dass die Höhe der N300H mit dispositioneller Ängstlichkeit und akuter Zustandsangst, sowie mit serotonerger Neurotransmission zusammenhängen könnte. Um die Robustheit und Wirkrichtung dieser Zusammenhänge weiter zu untersuchen und die psychometrische Güte mittels CECT erfasster Hirn-Herz-Kovariation genauer zu charakterisieren wurden im vorliegenden Projekt zwei Studien durchgeführt. In Studie 1 durchliefen N = 77 bzw. 60 Probanden an ein bzw. zwei Terminen im Abstand von 6 Monaten jeweils eine Glücksspielaufgabe, eine Zeitschätzaufgabe und einen Oddball-Task mit Androhung eines elektrischen Schocks zur Induktion von Angst. Hinsichtlich der Robustheit, Reliabilität und Validität der N300H konnten wir zeigen, dass in allen drei Aufgaben das EEG um 300ms nach Reizdarbietung mit anschließenden Verlangsamungen der Herzaktivität einhergeht, dass interindividuelle Unterschiede in dieser N300H über den Zeitraum von 6 Monaten eine signifikante zeitliche Stabilität aufweisen und über unterschiedliche Aufgaben hinweg korrelieren. Weder die Induktion von Angst mittels Bedrohungsmanipulation noch interindividuelle Unterschiede in Fragebogenmaßen dispositioneller Ängstlichkeit hingen bedeutsam mit der Stärke der N300H zusammen. Die Bedrohungsmanipulation führte allerdings zu erhöhten N1 und P2 Amplituden im ereigniskorrelierten Potenzial und zu kardialer Akzeleration. Weiterhin zeigten sich in CECT-Auswertungen positive intraindividuelle Hirn-Herz Kovariationen der EEG Amplitude im N1/P2 Zeitfenster um 150 ms („P150H“). Eine solche P150H zeigte sich ebenfalls als Reaktion auf einen unkonditionierten Bedrohungsreiz als wir einen Furchtkonditionierungsdatensatzes mittels CECT reanalysierten. In Studie 2 wurde der Einfluss von Serotonin auf die kortiko-kardiale Kovariation mittels Escitalopram (10 mg, randomisiert, doppel-blind und placebokontrolliert) und den gleichen Aufgaben wie in Studie 1 untersucht. In vorläufigen Auswertungen von N=36 (von geplanten N=60) Probanden zeigten sich bislang keine Einflüsse von Escitalopram auf die kortikokardiale Kovariation. Zusammen sprechen Studien 1 und 2 dafür, dass die durch die CECT-Methode erhobenen N300H und P150H Phänomene, robuste, zeitstabile und über mehrere Aufgaben hinweg generalisierende interindividuelle Unterschiede kortiko-kardialer Kovariation widerspiegeln. Obgleich die vorliegenden Projektergebnisse keine Evidenz für einen Zusammenhang der N300H mit Zustandsangst, dispositioneller Ängstlichkeit oder Serotonin liefern, ist die kortiko-kardiale P150H Kovariation potenziell bedeutsam für das Zusammenspiel früher kortikaler und anschließender kardialer Bedrohungsreaktionen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Reliability and robustness of feedback-evoked brain-heart coupling after placebo, dopamine, and noradrenaline challenge. International Journal of Psychophysiology, 132, 298-310.
Lueckel, Maximilian; Panitz, Christian; Nater, Urs M. & Mueller, Erik M.
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Cortico-cardiac coupling in response to aversive unconditioned stimuli in anxiety disorders and healthy controls. Psychophysiology, 56, S5- S5.
Panitz, C., Unterschemmann, S. L. & Mueller, E.
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Enhanced brain-heart coupling in reaction to aversive stimuli, Psychologie und Gehirn,06/20/2019 – 06/22/2019, Dresden, Germany.
Unterschemmann, S., Panitz, C. & Mueller, E.
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Enhanced cortico-cardiac coupling under threat of electric shock. Psychophysiology, 56, S79-S79.
Unterschemmann, S. L., Panitz, C. & Mueller, E.
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Unpredictable Threat increases Early Event-Related Potential Amplitudes, Cardiac Acceleration, and Brain-Heart Coupling during an Oddball Paradigm. Psychologie und Gehirn, 06/08/2023 - 06/10/2023, Tübingen, Germany.
Gerpheide, K., Unterschemmann, S., Panitz, C., Bierwirth, P., Gross, J. J. & Mueller, E. M.
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Unpredictable threat increases early event-related potential amplitudes, cardiac acceleration, and cortico-cardiac coupling during an oddball paradigm. Annual Meeting of the Society for Psychophysiological Research, 09/27/2023 - 10/01/2023, New Orleans, USA.
Gerpheide, K., Unterschemmann, S., Panitz, C., Bierwirth, P., Gross, J. J. & Mueller, E. M.
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Anxiety increases early event-related potential amplitudes and cardiac acceleration – a brain heart coupling study. Annual Meeting of the Society for Affective Sciences, 03/01/2024 - 03/03/2024, New Orleans, USA.
Gerpheide, K., Unterschemmann, S., Panitz, C., Bierwirth, P., Gross, J. J. & Mueller, E. M.
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Brain-Heart Coupling in Response to Imminent Threat in Panic Disorder, Social Anxiety Disorder, and Healthy Controls. Center for Open Science.
Unterschemmann, Sarah-Louise; Panitz, Christian; Petereit, Pauline; Comtesse, Hannah; Sperl, Matthias F.J. & Mueller, Erik Malte
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Event-related potentials, heart period, and brain-heart responses during a threat-of-shock oddball task: Replicability and 6-month-reliability. Center for Open Science.
Gerpheide, Kathrin; Bierwirth, Philipp; Unterschemmann, Sarah-Louise; Panitz, Christian; Gross, James & Mueller, Erik Malte
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Unpredictable threat increases early event‐related potential amplitudes and cardiac acceleration: A brain–heart coupling study. Psychophysiology, 61(7).
Gerpheide, Kathrin; Unterschemmann, Sarah‐Louise; Panitz, Christian; Bierwirth, Philipp; Gross, James J. & Mueller, Erik M.
