A5 - Neurokognitive Modelle der Verhaltenskontrolle bei Adipositas - Die modulierenden Effekte von dynamischen Veränderungen im zentralen dopaminergen Tonus

Der Neurotransmitter Dopamin (DA) spielt eine zentrale Rolle in kognitiven Schlüsseldomänen wie Motivation, Verstärkungslernen und Gedächtnis. Unsere jüngsten Ergebnisse weisen auf (a) prominente Veränderungen in diesen Bereichen bei Probanden mit Übergewicht und Adipositas und (b) eine nicht-lineare Beziehung zwischen Adipositasmarkern und der zentralnervösen Übertragungseffizienz von Dopamin hin. Im Vergleich zu normalgewichtigen Probanden haben Individuen mit mäßiger Adipositas wahrscheinlich zu niedrige Dopamin-Spiegel, während stark adipöse Personen ein Übermaß an zentralem Dopamin aufweisen könnten. Dies hat für die Zuordnung zu experimentellen Gruppen wichtige Implikationen, da ein Pooling über mäßig und schwere Adipositas wahrscheinlich zu einem Null-finding führen wird. Weiterhin können unterschiedliche Effektrichtungen von neuronalen und Verhaltensänderungen in diesen Gruppen angenommen werden. Aufgrund ihrer zentralen Rolle haben Veränderungen in der dopaminergen Übertragung Auswirkungen auf sehr unterschiedliche Verhaltensweisen, wie z.B. Essverhalten, Entscheidungsfindung und Lernen. Darüber hinaus deuten umgekehrte Muster der Veränderung der dopaminergen Transmission auf ein differenziertes Muster kognitiver Veränderungen bei mäßig und schwer adipösen Probanden hin, was die Annahme separater Subpopulationen nahelegt. Interessant ist, dass mäßig und stark adipöse Menschen von entgegengesetzten Manipulationen der dopaminergen Übertragungseffizienz profitieren sollten. In Projekt A5 werden wir diese Vorhersagen experimentell testen. Speziell werden wir die Auswirkungen verschiedener pharmakologischer Manipulationen auf die zentrale dopaminerge Transmission bei mäßig und stark adipösen Probanden unter Verwendung von Verhaltenstests, funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRI) und neurokognitiver Modellierung untersuchen, wobei letztere eine direkte Verknüpfung von Verhaltens- und neuralen Effekten auf individueller Ebene ermöglichen. Weiterhin werden wir die Wechselwirkung von natürlichen, d.h. genetischen Modulatoren der DA-Transmission mit Adipositas- und Diät-assoziierten Veränderungen in verschiedenen Hirnregionen untersuchen. 

PD Dr. Jane Neumann, Integriertes Forschungs- und Behandlungszentrum AdipositasErkrankungen (Ko-Teilprojektleiterin 2013–2016)

Abbildung 1: (A) Quadratische Beziehung zwischen Positronenemissionstomographie (PET) Marker der dopaminergen Transmission und dem Body Mass Index (BMI). BP: Bindungspotenzial des PET-Tracers. (B) Umgekehrt U-förmige Beziehung zwischen Belohnungsempfindlichkeit und BMI. (C) Modulatorische Wirkung von BMI auf die Gehirnaktivität während der bewussten Regulierung des Verlangens nach Lebensmitteln. BMI ist nicht-linear mit der BOLD-Aktivierung in einem Cluster von linkem Putamen, Amygdala und Insula (D) assoziiert. (E) Umgekehrt u-förmige Beziehung zwischen BMI und BOLD Effektstärke im linken Putamen. (Farbkodierung bezieht sich auf t-Werte, p <.001 auf Voxel-Ebene, p <.05 Family Wise Error auf Cluster-Ebene Gesamthirn).

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PROJEKT TEAM

Filip Morys, Doktorand

Kathleen Wiencke, Doktorandin

Henrik Hartmann, Doktorand