Dokument: Neurobiological correlates of executive control in the healthy aging brain

Titel:	Neurobiological correlates of executive control in the healthy aging brain
Weiterer Titel:	Neurobiologische Korrelate von exekutiver Kontrolle im alternden Gehirn
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=48155
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20190110-103104-9
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Overhage, Sina [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 1,54 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 01.01.2019 / geändert 01.01.2019
Beitragende:	Prof. Dr. med. Eickhoff, Simon B. [Gutachter] Prof. Dr. med. Seitz, Rüdiger J. [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Der Begriff exekutive Funktionen fasst verschiedene kognitive Fähigkeiten zusammen, welche die Handlungskontrolle im täglichen Leben ermöglichen. Ein bewährter Test zur Bewertung von Exekutivfunktionen ist der Trail-Making-Test B (TMT-B). Der Teil A dieses Testes bildet hingegen vor allem visuomotorische Fähigkeiten ab. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, an kognitiv nicht eingeschränkten älteren Teilnehmern zu untersuchen, welche neurobiologischen Korrelate mit einer guten Leistung in exekutiver Kontrolle zusammenhängen. Teilnehmer mit pathologischen MRT-Befunden wurden aus der Studie ausgeschlossen. Die interindividuelle Variabilität in der Testleistung ist die Basis für die statistischen Analysen bezüglich eines Zusammenhanges der Leistung mit strukturellen und funktionellen Aspekten des Gehirns. Mit dieser Zielsetzung wurde die Korrelation von der Testleistung im TMT-B mit dem Volumen der grauen Substanz sowie mit struktureller und funktioneller Konnektivität untersucht. Die Leistung im TMT-A wurde als Störgröße in der Analyse berücksichtigt. Diese multimodale Analyse hat Daten von 397 Teilnehmern von 55 bis 80 Jahren untersucht. Als neurobiologische Korrelate wurden das Volumen der grauen Substanz mittels Voxel-basierter Morphologie (VBM), weiße Faserbahnen mittels Tract-based spatial statistics (TBSS) und die funktionelle Konnektivität mittels seed-based Resting-state funktionielle Magnetresonanztomographie (RS-fMRI) untersucht. Seed-based RS-fMRI wurde mit den signifikanten Clustern der VBM-Analyse durchgeführt. Die Analysen basieren auf dem multiplen Regressionsmodell, d.h. der Anteil des Effekts, welcher schon durch die Störfaktoren Alter, Geschlecht, Depressivität (Beck-Depressions-Inventar BDI) und Händigkeit (Edinburgh Handedness Inventory EHI) erklärt wird, wurde herausgerechnet. Ebenso wurde die Leistung im TMT-A als Störfaktor in den TMT-B-Analysen herausgerechnet. Als Ergebnis der Arbeit, konnten der Leistung im TMT-A sowie im TMT-B spezifische neurobiologische Korrelate zugeordnet werden. Eine gute Leistung im TMT-A, welche gute visuomotorische Fähigkeiten darstellt, korrelierte mit dem Volumen der grauen Substanz in einem Cluster, welcher im linken Gyrus supramarginalis (SMG) lokalisiert ist. Die Leistung im TMT-B korrelierte mit dem Volumen der grauen Substanz in einem Cluster der linken inferioren frontalen Junktion (IFJ). Das Volumen dieses Clusters zeigte zudem einen positiven Zusammenhang mit der fraktionellen Anisotropie (FA) verschiedener weißer Faserbahnen: dem linken Fasciculus longitudinalis superior, der linken Capsula externa und zu einem geringeren Grad mit dem linken Fasciculus uncinatus. Hingegen zeigte der Cluster im linken SMG keinen signifikanten Zusammenhang mit der weißen Substanz. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass der Cluster im linken IFJ, welcher mit einer guten Leistung im TMT-B korreliert, Teil eines frontoparietalen Netzwerkes ist. Diese Arbeit weist auf eine Rolle des IFJ als Teil eines exekutiven Kontrollnetzwerkes hin und stützt die Rolle des SMG in visuomotorischen Fähigkeiten. Executive function is a theoretical construct that summarizes a set of mental facilities that are essential for everyday life. A frequently applied test measuring executive function in research as well as clinical settings is the Trail-Making Test B (TMT-B). In contrast, TMT-A primarily reflects visuomotor abilities. The current study aims to explore different neurobiological correlates (grey matter volume, functional connectivity and structural connectivity) of performance in executive control in the healthy aging brain. Subjects were excluded if major pathological findings were detected in the MR data. Performance in TMT-A was regarded as a confounder in statistical analysis. For this purpose, an interindividual variability approach was employed. It was investigated whether there are correlations between TMT performance scores and grey matter volume (GMV) as well as structural and functional connectivity. This multimodal approach is based on a population-based sample of 397 older adults between 55 and 80 years of age. For neurobiological analysis, GMV was examined by voxel-based morphometry analysis (VBM), structural white matter tracts by tract based spatial statistics (TBSS) and functional connectivity by seed-based Resting-State functional magnetic resonance imaging (RS-fMRI). Seed-based RS-fMRI was performed with significant seeds provided by previous VBM analysis. Notably, correlations were adjusted for the confounding effects of age, gender, depressiveness (Beck Depression Inventory BDI) and handedness (Edinburgh Handedness Inventory EHI). The same confounders were used in all statistical analysis. VBM analysis revealed that performance in TMT-A positively correlates with GMV in a cluster of left the supramarginal gyrus (SMG) and performance in TMT-B with GMV in a cluster of the left inferior frontal junction (IFJ). In order to analyse whether local GMV is associated with the integrity of certain white matter tracts, the relationship between local volume and fractional anisotropy (FA) of white matter tracts was analysed. There was no significant correlation between GMV of the cluster in the left SMG and FA. In turn, a positive correlation between the local volume of the cluster in the left IFJ and FA of the left external capsule (EC), of the superior longitudinal fasciculus (SLF) as well as to a minor degree with FA of the uncinate fasciculus (UC) was observed. RS-fMRI revealed that the significant cluster in the IFJ, which correlates with good performance in TMT-B, is part of a fronto-parietal network. Consequently, these results provide additional support for a role of the SMG in visuomotor abilities and a role of the IFJ in executive functioning. The study at hand reveals the integration of this latter in an executive control network and the correlation of GMV of this cluster with the integrity of important white matter tracts (i.e. the left external capsule (EC), the left superior longitudinal fasciculus (SLF) and the left uncinate fasciculus (UC)).
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Medizinische Psychologie
Dokument erstellt am:	10.01.2019
Dateien geändert am:	10.01.2019
Promotionsantrag am:	13.03.2018
Datum der Promotion:	13.12.2018