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Sitzungsübersicht
Sitzung
Modulation emotionaler Effekte mittels nicht invasiver Hirnstimulation
Zeit:
Donnerstag, 03.06.2021:
14:30 - 16:00

Chair der Sitzung: Stephanie Böhme, Universität Erlangen-Nürnberg
Chair der Sitzung: Martin Herrmann, Universitätsklinikum Würzburg
Ort: Perspectives in neuroscience

Zusammenfassung der Sitzung

Bildgebende Studien zeigen, dass phylogenetisch ältere Hirnregionen, wie bspw. limbische Strukturen, direkt mit affektiven Reaktionen in Verbindung gebracht werden können und deren Malfunktion mit pathologischen Lernmechanismen und somit mit psychischen Störungen assoziiert ist. Gleichzeitig sind diese limbischen Regionen mit einem weit verzweigten Netzwerk kortikaler Hirnstrukturen verbunden. Die Aktivierungsänderung in einem Teil führt zu weitreichenden Veränderungen im gesamten neuronalen Netzwerk und der nachgeschalteten Verarbeitung emotionaler Reize. Mittels Methoden der nicht invasiven Hirnstimulation kann die Aktivität in solchen Netzwerken beeinflusst werden und perspektivisch so therapeutisch wertvolles Verlernen maladaptiver emotionaler Prozesse positiv beeinflusst werden. Doch die genauen Mechanismen effektiver nicht invasiver Hirnstimulation bedürfen weiterer Erforschung. Im Symposium werden aktuelle Forschungsergebnisse vorgestellt und diskutiert, wie man emotionale Verarbeitungsprozesse durch nicht invasive Hirnstimulation, wie der transkraniellen Gleichstromstimulation (tDCS: Herrmann et al., Böhme & Mühlberger und Roesmann et al.) oder der vergleichsweise noch wenig erforschten transkraniellen Ultraschall‑Neuromodulation (TUS: Forster et al.), beeinflussen kann. Nach einem kurzen allgemeinen Überblick der verschiedenen nicht invasiven Hirnstimulationstechniken stellen Herrmann und Kollegen im ersten Vortrag Daten zur positiven Beeinflussung der Extinktion einer konsolidierten Furchtreaktion durch eine frontale tDCS vor. Böhme & Mühlberger diskutieren in ihrem Vortrag den Einfluss unterschiedlicher Applikationszeitpunkte einer frontalen tDCS beim Extinktionslernen. Roesmann et al. präsentieren ihre Ergebnisse des differentiellen Einflusses einer hemmenden vs. aktivierenden tDCS auf die Furchtgeneralisierung und abschließend stellen Forster et al. ihre Ergebnisse zum Einfluss einer frontalen TUS auf die erlernte Hilflosigkeit vor.


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Präsentationen

Nicht invasive Hirnstimulation zur Modulation eines konsolidierten Furchtgedächtnisses

Martin Herrmann, Lisa Cybinski, Thomas Polak

Universitätsklinikum Würzburg, Deutschland

Mit einer Lebenszeitprävalenz von mehr als 15% (Jacobi et al., 2014) gehören Angststörungen zu den häufigsten psychischen Erkrankungen. Den Goldstandard in der Behandlung stellt die expositionsbasierte kognitive Verhaltenstherapie dar, die ein sehr hohe Effektivität zeigt (Carpenter et al., 2018), aber dennoch nicht für alle Patienten ausreichend ist (Gloster et al., 2011). Um die Expositionstherapie weiter zu optimieren, wurde in bisherigen Studien überprüft, ob Methoden der nicht-invasiven Hirnstimulation (NIBS) therapierelevante Lernprozesse, wie das Extinktionslernen, verstärken können. In einer unserer früheren Studie (Dittert et al., 2018) konnten wir dies mittels einer frontalen transkraniellen Gleichstromstimulation (tDCS) unmittelbar nach der Furchtkonditionierung nachweisen. Um die Ergebnisse dieser Stimulationslokalisation zu replizieren und auf das konsolidierte Furchtgedächtnis zu erweitern, wurde folgende Studie durchgeführt. In einem zweitägigen Furchtkonditionierungsparadigma wurden 61 gesunde Probanden, die eine erfolgreiche Furchtkonditionierung zeigten, zufällig und doppelt verblindet in eine Schein- und eine Verum-Stimulationsgruppe eingeteilt. Die Stimulation des ventromedialen präfronalen Kortex begann zehn Minuten vor dem Extinktionslernen am Tag nach der Furchtkonditionierung. Für die Hautleitfähigkeit zeigte sich eine signifikante Interaktion Zeit x Bedingung x Gruppe (F(1,59) = 4.35, p < .05). Die anschließenden post-hoc t-Tests ergaben eine signifikant stärkere Abnahme der CS+/CS- Diskriminierung in der realen Stimulationsgruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe. Die Ergebnisse zeigten, dass das von uns gewählte Stimulationsprotokoll auch zur Modulation eines konsolidierten Furchtgedächtnisses und damit zur Verbesserung therapierelevanter Lernprozesse eingesetzt werden kann. Zukünftige Studien sollten die Anwendbarkeit des Paradigmas an einer klinischen Stichprobe im Rahmen einer Expositionstherapie untersuchen.



Zeitliche Aspekte nicht invasiver Hirnstimulation auf das Extinktionslernen

Stephanie Böhme1,2, Andreas Mühlberger2

1Lehrstuhl für Klinische Psychologie und Psychotherapie, Universität Erlangen-Nürnberg, Deutschland; 2Lehrstuhl für Klinische Psychologie und Psychotherapie, Universität Regensburg, Deutschland

Durch die Applikation von Gleichstrom über Elektroden an der Kopfhaut kann die Aktivierung in kortikalen Hirnregionen derart beeinflusst werden, dass dies sich im Verhalten niederschlägt. Unter anderem wurde sowohl eine veränderte Konditionierung als auch Extinktion von Furchtreaktionen nach einer sog. transkraniellen Gleichstromstimulation (tDCS) nachgewiesen. Aus diesem Grund ist die tDCS im Rahmen verhaltenstherapeutischer Interventionen interessant, bspw. zur Augmentation beim Verlernen phobischer Reaktionen innerhalb einer Exposition. Bisherige tDCS-Studien weisen allerdings eine große Vielfalt bezüglich des Applikationsortes und des -zeitpunktes auf. Um die tDCS effektiv im Rahmen psychotherapeutischer Interventionen einsetzen zu können, müssen diese Einflussgrößen auf die Effektivität der tDCS genauer untersucht werden. In der vorliegenden Studie wurde der differentielle Effekt zweier Applikationszeitpunkte untersucht. Die tDCS des ventromedialen präfrontalen Kortex (vmPFC) wurde entweder direkt im Anschluss an eine Furchtkonditionierung an Tag 1 durchgeführt, wodurch der Einfluss der tDCS auf die Konsolidierung des Furchtgedächtnisses untersucht werden kann, oder direkt vor der Extinktion an Tag 2. Mit letzterem Stimulationszeitpunkt soll der hemmende Einfluss gesteigerter vmPFC-Aktivität auf die Amygdalaaktivität analysiert werden. Als Maß der Furchtreaktion wurde die elektrodermale Aktivität (EDA) in Reaktion auf den CS+ und CS- während der Extinktion gemessen. Unabhängig vom Stimulationszeitpunkt zeigte sich eine verringerte Reaktion auf den CS+ vs. CS- bei beiden tDCS-Gruppen verglichen mit der sham-Gruppe. Demnach sind sowohl die Beeinträchtigung der Furchtgedächtniskonsolidierung als auch die Hemmung der Furchtreaktion (über Regulation der Amygdalaaktivierung) mögliche Wirkmechanismen einer tDCS über dem vmPFC. Was dies für die Anwendung der tDCS innerhalb psychotherapeutischer Interventionen bedeutet, wird diskutiert.



Transkranielle Gleichstromstimulation des Ventromedialen Präfrontalkortexes Moduliert Perzeptuelle Diskrimination und Neuronale Korrelate der Furchtgeneralisierung

Kati Roesmann1,2, Thomas Kroker2, Markus Junghöfer2

1Klinische Psychologie, Universität Siegen; 2Institut für Biomagnetismus und Biosignalanalyse, Universität Münster

Furchtgeneralisierung spielt eine wichtige Rolle in der Genese und Aufrechterhaltung von Angst- und Traumafolgestörungen. Defizite in der perzeptuellen Diskrimination, verminderte Furchtinhibition und präfrontale Hypoaktivierung auf Sicherheitssignale sind Prozesse, die mit Furchtübergeneralisierung und Psychopathologie assoziiert sind. Ziel dieser Studie war es, Furchtgeneralisierung mittels non-invasiver Hirnstimulation des „Furcht-inhibierenden“ ventromedialen präfrontalen Kortexes (vmPFC) zu modulieren. Dabei sollte eine inhibitorische Stimulation verglichen mit exzitatorischer oder Placebostimulation zu einem maladaptiveren Generalisierungsmuster führen. Gesunde Probanden erhielten nach einer differentiellen Konditionierungsphase und vor einer Generalisierungsphase eine entweder inhibitorische (N=26), exzitatorische (N=27) oder eine Placebostimulation (N=26) des vmPFC mittels transkranieller Gleichstromstimulation (tDCS). Als abhängige Variablen wurden danach in Reaktion auf konditionierte (CS+, CS-) und Generalisierungsstimuli (GS) Furcht- und UCS-Erwartungsratings, die perzeptuelle Diskriminationsperformanz, Pupillendurchmesser und evozierte Felder mittels Magnetenzephalographie (MEG) gemessen. Nach inhibitorischer Stimulation des vmPFC (verglichen mit exzitatorischer und Placebostimulation), zeigten sich eine verschlechterte perzeptuelle Diskrimination der Generalisierungsstimuli sowie verringerte inhibitorische Generalisierungsmechanismen in frontalen Hirnregionen. Auf die Bewertungen der CS und GS sowie auf den Pupillendurchmesser konnte dagegen kein Einfluss der Stimulation nachgewiesen werden. Die vorliegenden Ergebnisse legen einen kausalen Beitrag des vmPFC in der Modulation von Generalisierungsmechanismen nahe. Dabei kann eine inhibitorische Stimulation des vmPFC als Modell für eine maladaptive Verarbeitung von furchtbezogenen Reizen (verringerte Diskriminationsleistung; beeinträchtige Inhibition bei Sicherheitssignalen, d.h. CS- und GS, in frontalen Regionen) dienen. In zukünftigen grundlagenorientierten und klinischen Studien sollte das Potenzial nicht-invasiver Hirnstimulation frontaler Regionen zur Beeinflussung (pathologischer) Furchtgeneralisierung weiter untersucht werden.



Transkranielle fokussierte Ultraschall-Neuromodulation beeinflusst die Entstehung von erlernter Hilflosigkeit durch Inhibition der Theta-Aktivität an zentralen Elektrodenpositionen

André Forster1, Johannes Rodrigues1, Philipp Ziebell1, Joseph L. Sanguinetti2, John JB. Allen2, Johannes Hewig1

1Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Deutschland; 2University of Arizona, Tucson, USA

Hintergrund: Depressionen gehen mit starkem und oft anhaltendem psychischem Leid einher. Obwohl effiziente Behandlungen zur Linderung der Belastung während akuten Zuständen zur Verfügung stehen, sind Rezidive auf lange Sicht sehr wahrscheinlich. Vor diesem Hintergrund könnte vor allem die Prävention initialer Episoden besondere Relevanz haben. Daran anschließend wurde in der vorliegenden Studie untersucht, inwiefern sich die Neuromodulation des cingulären Kortex (CK), der mit ängstlicher Erregung, Konflikterleben, und Hilflosigkeit assoziiert ist, eignet, um die Entstehung erlernter Hilflosigkeit zu beeinflussen.

Methode: Durch direkte Manipulation des rechten DLPFC mittels transkraniell-fokussierten Ultraschall (tFUS) wurde die Aktivität in CK-assoziierten elektrophysiologischen Maßen während einer erlernten Hilflosigkeitsaufgabe verändert. tFUS wurde dabei in einer randomisiert-kontrollierten und doppelblinden Versuchsanordnung mit 54 Teilnehmern appliziert. Die Versuchspersonen wurden angewiesen 8 Partien Schach gegen einen Computer zu spielen, der für sie unschlagbar war. Währenddessen wurde ein 32-Elektroden EEG aufgezeichnet.

Ergebnisse: Die Ergebnisse zeigen einen inhibierenden Einfluss von tFUS auf die Theta-Aktivität an den Elektrodenpositionen Fz und Pz, sowie positive Effekte auf Selbsteinschätzungsdaten zu erlebten Emotionen, Kognitionen und Erregung sowie auf die Zugqualität (Verhalten) während der Aufgabe.

Diskussion: Es ergibt sich ein deutlicher Hinweis darauf, dass die Entwicklung von erlernter Hilflosigkeit/Hoffnungslosigkeit positiv in ihrem Verlauf beeinflusst werden konnte. In Übereinstimmung mit früheren Ergebnissen ist insbesondere die Elektrodenposition Pz ein interessantes Ziel für weitere Forschung, da die Theta-Aktivität an dieser Elektrode mit Kontrollerleben und motiviertem, zielgerichteten Verhalten korrelierte. Unseres Wissens nach ist dies die erste Studie, die Neuromodulation zur Überwachung und Manipulation eines elektrophysiologischen Endophänotyps bei der Entwicklung von Hilflosigkeit im Labor untersuchte.



 
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