Atypische sensorische Selektivität und neuronale Verstärkung bei Autismus-Spektrum-Störung

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Nico Bast; Dr. Christina Luckhardt
• Fachliche Zuordnung: Klinische Psychiatrie, Psychotherapie und Kinder- und Jugendspychiatrie ; Biologische Psychiatrie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 492582254

Die Autismus-Spektrum-Störung (ASS) ist eine neurologische Entwicklungsstörung, welche mit abweichender Hirnfunktion assoziiert ist. Diese verändert das soziale Verhalten, aber auch Aspekte der Wahrnehmung, Aufmerksamkeit und Motorik. Die zugrundeliegenden Mechanismen sind noch weitestgehend unbekannt. Eine zentrale Funktion dabei könnte die sensorische Verarbeitung spielen, auch da veränderte sensorische Reaktivität als ASS Symptom etabliert wurde in der neusten Revision des Diagnostischen und Statistischen Manuals für Psychische Störungen (DSM-5).Die sensorische Verarbeitung stellt einen grundlegenden Input-Filter dar, auch bekannt als sensorische Selektivität (SES). Diese wurde bisher mittels Elektroenzephalographie (EEG) durch ereigniskorrelierte Potentiale im Oddball Paradigma untersucht. Bei ASS wurde eine reduzierte SES in Meta-Analysen beschrieben durch eine verminderte P3b Amplitude und Mismatch Negativity (MMN) in Reaktion auf Oddballs. Wir wollen die zugrundeliegenden Mechanismen dieser reduzierten SES bei ASD näher untersuchen.Das Locus-Coeruleus-Norepinephrine System (LC-NE) liefert einen Mechanismus, um SES auf einer kortikal-neuronalen Ebene zu erklären durch eine veränderte Input-Output Beziehung in der neuronalen Signalübertragung (‚neural gain adaptation‘). Phasische LC-NE Aktivität setzt NE frei, welches eine positive Feedbackschleife von NE und Glutamat bedingt, die eine sensorische Verarbeitung salienter Stimuli lokal verstärken. Phasische LC-NE Aktivität wird moderiert durch Stimulus-Salienz und Aufgaben-Nutzen (‚task utility‘). Die phasische LC-NE Aktivität kann mittels aufgaben-evozierter Pupillenreaktionen (‚TEPR‘) gemessen werden. Basierend auf unseren Vorarbeiten nehmen wir an, dass eine reduzierte phasische LC-NE Aktivität bei ASD eine reduzierte SES erklären kann.Wir wollen dies untersuchen in einem Gruppenvergleich von ASS und neurotypischen Kontrollen. Wir möchten dabei eine gleichzeitige Messung von Pupillometrie (phasische LC-NE Aktivität = TEPR) und EEG (SES = P3b, MMN) im Oddball Paradigma operationalisieren. Die Durchführbarkeit haben wir bereits in einer Vorstudie untersucht (n=13). Bisher hat keine ASS Studie Pupillometrie angewendet, um den Effekt von phasischer LC-NE Aktivität auf die SES zu erfassen. Wir möchten dies ändern mittels einer passiven auditorischen und einer aktiven visuellen Oddball Aufgabe.Wir implementieren darin experimentelle Manipulationen der phasischen LC-NE Aktivität, Stimulus-Salienz und Aufgaben-Nutzen. Dadurch können wir untersuchen, ob bei ASD der angenommene Effekt einer reduzierten phasichen LC-NE Aktivität auf reduzierte sensorische Selektivität tatsächlich auf eine abweichende Funktion des LC-NE Systems zurückzuführen ist oder durch eine abweichende Verarbeitung von Stimulus-Salienz und Aufgaben-Nutzen erklärbar ist. Dies könnte empirische Befunde liefern für reduzierte „neural gain adaptation“ als einen zentralen Mechanismus in der abweichenden Hirnfunktion bei ASS.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen