Dokument: Robuste Definition und Charakterisierung eines erweiterten sozial-affektiven Default Netzwerkes und Veränderung seiner Konnektivität bei Depressionen

Titel:Robuste Definition und Charakterisierung eines erweiterten sozial-affektiven Default Netzwerkes und Veränderung seiner Konnektivität bei Depressionen
Weiterer Titel:robust definition and characterization of an social-affective default network and its altered connectivity in depression
URL für Lesezeichen:https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=42710
URN (NBN):urn:nbn:de:hbz:061-20170710-105927-2
Kollektion:Dissertationen
Sprache:Deutsch
Dokumententyp:Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:Text
Autor: Amft, Maren [Autor]
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Dateien vom 21.06.2017 / geändert 21.06.2017
Beitragende: Eickhoff, Simon Bodo Johannes [Gutachter]
Prof. Dr. Müller, Hans Wilhelm [Gutachter]
Stichwörter:Default Netzwerk, Konnektivität, Depression
Dewey Dezimal-Klassifikation:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:Schilbach et al. betonten kürzlich den Zusammenhang zwischen dem Default Mode Netzwerk (DMN) und Hirnregionen, die bei sozialen-affektiven Prozessen beteiligt sind. Ziel der Dissertation war es, ein erweitertes sozial-affektives Default Netzwerk (eSAD) zu definieren, das nicht nur Regionen des DMN beinhaltet, welche mit sozialen und emotionalen Prozessen assoziiert sind (SAD Regionen). Die darüber hinaus enthaltenen Hirnregionen sollten robust mit dem SAD Konnektivität aufweisen. Da das DMN, sowie auch sozial-affektive Prozesse immer wieder mit Depressionen in Verbindung gebracht wurden, war ein weiteres Ziel, das eSAD hinsichtlich seiner Konnektivität in Depressiven zu untersuchen. Dabei waren wir sowohl daran interessiert, inwieweit die Konnektivität innerhalb des eSAD bei Patienten verändert ist, als auch daran, ob es Regionen außerhalb des eSAD gibt, welche mit diesem Netzwerk robust veränderte Konnektivität aufweisen.
Zunächst wurde die Konnektivität jeder einzelnen SAD Region mittels Meta-analytical Connectivity Modelling (für den aufgabenbasierten Zustand) und Resting State (RS) Konnektivitätsanalysen (für den aufgabenfreien Zustand) ermittelt. Die Konnektivitätskarten beider Analysen wurden für jede Ausgangsregion überlagert und überlappende Regionen als eSAD definiert. Mit Hilfe von Brainmap und Cluster Analysen wurden dann die Funktionen und Subgruppen des eSAD identifiziert. In der zweiten Studie wurde die RS Konnektivität von depressiven Patienten und gesunden Kontrollen verglichen. Dabei wurde sowohl die Konnektivität innerhalb des eSAD untersucht, als auch nach Hirnregionen gesucht, welche mit dem eSAD robust veränderte RS Konnektivität aufweisen. Mittels BrainMap Datenbank identifizierten wir schließlich die funktionelle Bedeutung dieser Hirnregionen.
Hierbei bilden Amygdala/ Hippokampus beider Hemisphären ein Cluster, welches an basaler emotionaler Verarbeitung und Gedächtnisprozessen beteiligt ist. Das Cluster aus dorsomedialem prefrontalen Kortex und posteriorem cingulären Kortex/ Precuneus ist vor allem für Mentalisierungsprozesse, autobiographische Prozesse und das „Selbst“ verantwortlich. Die bilateralen temporo-parientalen Junktionen, sowie der anteriore mittlere temporale Gyrus/ Sulcus zeigten sich vor allem für soziale Interaktion von Bedeutung. Zuletzt bilden die ventralen Basalganglien, der anteriore und der subgenuale cinguläre Kortex, sowie der ventromediale prefrontale Kortex ein heterogenes Cluster, welches essentiell für Motivation, Belohnung und Emotionsregulation ist. Die zweite Studie ergab, dass es bei Depressiven eine signifikant gesteigerte Konnektivität innerhalb des eSAD gibt. Zudem konnten wir 4 Hirnregionen identifizieren, welche sich als robust dyskonnektiert herausstellten: darunter war der mittlere Lobus parietalis superior die einzige Hirnregion, die eine gesteigerte Konnektivität mit dem eSAD aufwies. Er wurde vor allem mit explizitem Gedächtnis assoziiert. Der Gyrus frontalis inferior/ die inferiore frontale Übergangszone der linken Hemisphäre, rechter Lobus parietalis inferior sowie rechter Gyrus frontalis inferior hingegen, wiesen in Patienten eine verminderte Konnektivität mit dem eSAD auf. Diese Regionen wurden in der funktionellen Charakterisierung vor allem mit Aufmerksamkeit, Exekution und kognitiven Prozessen in Verbindung gebracht.

Zusammenfassend stellt die Dissertation ein komplexes Netzwerk vor, welches eine zentrale Rolle für soziale und affektive Prozesse, sowie für das Beschäftigen mit sich selbst und mit anderen Personen spielt. Das Netzwerk scheint bei Depressiven stärker miteinander gekoppelt zu sein, wobei die Konnektivität mit Regionen für Aufmerksamkeit, Exekution und Kognitiven Prozessen bei Patienten vermindert ist. Dies impliziert, dass depressive Patienten eine verminderte Fähigkeit besitzen, flexibel zwischen internen und externen Prozessen zu wechseln, da sie gewissermaßen in introspektiven Gedanken um sich selbst gefangen sind.

The “default mode network” is not only a highly reliable resting-state network but has moreover been associated with experimental tasks, including social and affective processing. A recent combination of meta-analyses and network modeling then revealed an extended social-affective default (eSAD) network. The eSAD consists of regions that are i) part of the default mode and involved in either social cognition or emotional processing or ii) strongly connected to the formed (figure 1). Dysfunctions in the DMN were already described in individuals with major depressive disorder (MDD). Most previous work, however, focused on within network dys-connectivity, ignoring aberrant interactions with non-DMN regions. We therefore investigated whether eSAD regions exhibit altered connectivity to regions outside the “default mode” in MDD.
We compared whole brain resting state connectivity between 106 MDD patients and 106 age-, gender- and movement-matched healthy controls. First, we compared functional connectivity within the eSAD network between MDD patients and controls. In another analysis, we computed the significant differences in whole-brain functional connectivity increases and decreases between the two groups seeding from each of the eSAD regions. We then identified those brain regions that show significant alternations in connectivity to at least two individual eSAD regions (p<0.05, cluster-level FWE corrected). We thus identified brain regions robustly dys-connected with multiple eSAD regions. We then performed quantitative functional decoding using the BrainMap database to identify the mental processes associated with the regions featuring dys-connectivity with the eSAD network in MDD.
In general, we found a significant hyper-connectivity among eSAD regions, i.e., regions related to social, affective and introspective processes, in patients with MDD. Our whole brain analysis moreover revealed a set of seven brain regions, which were robustly dys-connected with several eSAD regions: the medial superior parietal lobe (mSPL) was the only region showing consistently higher connectivity with the eSAD. The supplementary motor area (SMA), right dorsal premotor cortex (dPMC), bilateral inferior frontal junction (IFJ) and the bilateral intra-parietal sulcus (IPS, extending to the inferior parietal lobule on the right), in turn, showed consistently lower connectivity with multiple eSAD regions (Figure 2). Importantly, all of these regions were negatively coupled with the eSAD in healthy controls. Functional decoding related the consistently hyper-connected mSPL region to explicit memory processes (e.g. episodic memory). The SMA, dPMC, IFJ and IPS (i.e. those regions showing increased anti-correlation with several eSAD regions in patients) were associated with attentional, executive and cognitive processes.
Our findings indicate an increased antagonism between social-affective-introspective and externally oriented attentional-cognitive brain regions in MDD. This might suggest decreased flexibility in the switching between these. Given that the eSAD regions are also hyper-connected, MDD patients might be locked in the affective-introspective mental state. The increased integration of a memory-relevant region into this network fits this view and relates well to the clinical symptoms of ruminations. Ruminations and debilitated attention in MDD may thus both relate to a) an increased coupling within introspective-affective regions (eSAD), b) stronger interaction of eSAD regions and memory related regions in the mSPL and c) more pronounced anti-correlations of eSAD regions with lateral fronto-parietal regions related to attention and executive functions. Patients with MDD might hence be “caught” in introspective, memory-centered thoughts about emotion, themselves and other people preventing recruitment of pertinent cognitive functions.
Quelle:Amft, M., Bzdok, D., Laird, A. R., Fox, P. T., Schilbach, L., & Eickhoff, S. B. (2014). Definition and characterization of an extended social-affective default network. Brain Struct Funct. doi: 10.1007/s00429-013-0698-0
Bezug:Erscheinungsjahr 2017
Fachbereich / Einrichtung:Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:10.07.2017
Dateien geändert am:10.07.2017
Promotionsantrag am:10.05.2016
Datum der Promotion:20.06.2017
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