Untersuchung der funktionellen Korrelate probalistischen Verstärkungslernens bei schizophrener Negativsymptomatik
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Ziel des Projektes bestand darin, probabilistisches Belohnungslernen und dessen neuronale Substrate bei Patienten mit einer Schizophrenie zu untersuchen. Das Projekt unterteilte sich in zwei Förderperioden. In der ersten Förderperiode konnte ein probabilistisches Lernparadigma entwickelt und im MRT an einer Stichprobe von 40 Patienten und 40 gesunden Kontrollprobanden durchgeführt werden. In der Gruppe der gesunden Kontrollprobanden ging hier die Verarbeitung von Belohnung und positivem Feedback mit Aktivierungszunahmen in v.a. einem fronto-striatalen Netzwerk einher. Zudem erlaubte eine Zunahme an Entscheidungssicherheit bzw. Vorhersagbarkeit innerhalb des probabilistischen Lernkontextes eine Aktivierungsreduktion in prozessrelevanten, u.a. frontalen, Arealen. Bei Patienten mit stark ausgeprägter schizophrener Negativsymptomatik war eine signifikant beeinträchtigte Lernleistung feststellbar. Zudem fand sich eine signifikant geringere Aktivierungsabnahme in Zusammenhang mit zunehmender Vorhersagbarkeit sowie eine verminderte fronto-striatale Aktivierung bei der Verarbeitung von Belohnung, die möglicherweise eine wesentliche Ursache für die verminderte Fähigkeit der Patienten darstellen könnte, auf Basis von Rückmeldung und Verstärkung zu lernen. Multimodale Analysen förderten zudem einen Zusammenhang zwischen verminderter Integrität der weißen Substanz und fronto-striatalen Aktivierungsdefiziten bei Patienten zu Tage – ein Befunde, der darauf hinweist, dass die Veränderungen in der zerebralen Aktivierung möglicherweise durch Alterationen in relevanten weißen Faserbahnen bzw. Veränderungen in der strukturellen Konnektivität vermittelt werden. Der Fokus des zweiten Förderungszeitraums lag auf der Analyse effektiver Konnektivität. Hierfür wurde das Paradigma modifiziert bzw. an die Erfordernisse der Konnektivitätsanalysen angepasst. Zudem wurden Algorithmen zur Analyse der effektiven Konnektivität entwickelt bzw. adaptiert. Das modifizierte Paradigma wurde sodann an 24 Patienten und 52 gesunden Kontrollprobanden im MRT durchgeführt. Auch wenn die geplanten Rekrutierungsziele damit in der zweiten Förderperiode nicht erreicht werden konnten, bestätigen die vorläufigen Ergebnisse der Analysen die Vorbefunde (v.a. in Form fronto-striataler Auffälligkeiten bei Patienten mit ausgeprägter Negativsymptomatik), möglicherweise vermittelt durch Veränderungen in der weißen Substanz und damit einher gehenden Veränderungen in der Konnektivität. Die im Rahmen des Projektes entwickelten Paradigmen, Algorithmen und Analyseansätze bilden ein wichtiges Fundament für geplante multimodale Folgeprojekte.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2008). The neural correlates of reward-related trial-and-error learning: An fMRI study with a probabilistic learning task. Learning & Memory, 15, 728-732
Koch K., Schachtzabel C., Wagner G., Reichenbach J.R., Sauer H., Schlösser R.
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(2010). Altered activation in association with reward-related trial-and-error learning in patients with schizophrenia. NeuroImage, 50, 223-232
Koch K., Schachtzabel C., Wagner G., Schikora J., Schultz C., Reichenbach J.R., Sauer H., Schlösser R.
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(2010). Disrupted white matter integrity of corticopontine-cerebellar circuitry in schizophrenia. European Archives of Psychiatry and Clinical Neuroscience, 260, 419-426
Koch K., Wagner G., Dahnke R., Schachtzabel C., Schultz C., Axer M., Roebel M., Güllmar D., Reichenbach J.R., Sauer H., Schlösser R.G.M.
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(2010). Structure-function relationships in the context of reinforcement-related learning: a combined DTI-fMRI study. Neuroscience, 168, 190-199
Koch K., Wagner G., Dahnke R., Schachtzabel C., Güllmar D., Reichenbach J.R., Schlösser R.G.M.
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(2011). Neural activation and radial diffusivity in schizophrenia: combined fMRI and diffusion tensor imaging study. British Journal of Psychiatry, 198, 223- 229
Koch K., Wagner G., Schachtzabel C., Schultz C., Güllmar D., Reichenbach J.R., Sauer H., Schlösser R.G.M.
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Disrupted white matter connectivity is associated with reduced cortical thickness in the cingulate cortex in schizophrenia. Cortex
Koch K., Schultz C.C., Wagner G., Schachtzabel C., Reichenbach J.R., Sauer H., Schlösser R.
