3 Tesla Magnetresonanztomograph
Final Report Abstract
Der hälftig aus DFG-Mitteln beschaffte Kernspintomograph wurde am 21.5.2013 als Ersatzbeschaffung für einen veralteten 1,5 T-Scanner im BION, einer Betriebseinheit des Fachbereichs 06 Psychologie und Sportwissenschaften der Justus-Liebig Universität Gießen, in Betrieb genommen. Die das BION nutzenden Arbeitsgruppen haben seither die Möglichkeit, ihre Forschung an einem Gerät mit einer deutlich verbesserten Performanz fortzusetzen. Im Folgenden werden die wichtigsten Ergebnisse der verschiedenen Forschungsfelder kurz vorgestellt: Emotionsregulation. Eine gestörte Emotionsregulation gehört zu den Symptomen vieler psychischer Erkrankungen. Welche Strategien wirkungsvoll sind und welche nicht, ist somit von wichtiger Bedeutung. In einer fMRT Studie konnte gezeigt werden, dass die Verringerung negativer Gefühle durch die Reinterpretation aversiver Szenen langfristig zu geringeren negativen Gefühlen im Vergleich zu einer Ablenkungsstrategie führte. Darüber hinaus ging der langfristige Regulationserfolg durch kognitive Neubewertung mit erhöhter Aktivierung des ventromedialen präfrontalen Kortex einher. Motivation. Viele Fragen nach den neurobiologischen Grundlagen zwischen dem Verhältnis von Motivation und Handlung sind bisher kaum beforscht. In einer Studie wurde untersucht, welche neuronalen Mechanismen der Vermeidung langweiliger Situationen zugrunde liegen. Die fMRT-Analyse ergab eine höhere Aktivierung im Nucleus caudatus bei der Einleitung von Aktivitäten, durch die Langeweile vermieden wurde. In der Insula zeigte sich höhere Aktivierung während der Durchführung einer langweiligen Aufgabe im Vergleich zu den Kontrollaufgaben. Bei Entscheidungen zwischen sofortiger und verzögerter Belohnung wird der Nutzen zeitlich verzögerter Optionen herabgesetzt und es stellt sich die Frage nach dem Einfluss von Neuheit auf solche intertemporalen Entscheidungen. In einer Studie zeigte sich nach Neuheitsexposition ein Trend zu verstärkter Ungeduld, d.h. verstärkte Wahl kleinerer sofortiger Belohnungen gegenüber größeren verzögerten Belohnungen. Ebenso war die Aktivität des dorsolateralen präfrontalen Kortex sowie des posterioren Gyrus cinguli erhöht, was auf die Rekrutierung erhöhter Verhaltenskontrolle hindeutet. Die Ergebnisse zeigen erstmals eine zeitlich ausgedehnte Beeinflussung von Entscheidungsverhalten durch vorausgegangene Neuheitsexposition. Konditionierung. Appetitive Lernvorgänge stellen ein zentrales Modell für die Entstehung und Aufrechterhaltung von Suchterkrankungen dar. Eine bis dato noch ungeklärte Frage ist, ob appetitive Lernvorgänge ohne Kontingenzbewusstheit, d.h. ohne explizite Kenntnis der Reizrelation zwischen CS und UCS möglich sind. Es konnte gezeigt werden, dass der Erwerb von Kontingenzbewusstheit mit einer Aktivierung des ventralen Striatum einherging. Für appetitive Extinktion hingegen konnte eine zentrale Rolle des Nucleus Accumbens und der Amygdala nachgewiesen werden. Sexuelle Responsivität. Zunehmender problematischer Pornograhiekonsum in der Bevölkerung erfordert ein besseres Verständnis der zugrundeliegenden neurobiologischen Prozesse. Insbesondere erscheint es wichtig, die Bedeutung von ankündigenden Reizen für den Konsum zu verstehen. In einer Studie wurden Bilder und Filme mit sexuellen Abbildungen durch neutrale Reize angekündigt. Hierbei zeigte sich, dass bereits die Ankündigung die gleichen Hirnstrukturen (u. a. auch das Belohnungssystem) aktivierte wie bei der Präsentation tatsächlicher sexueller Reize. Als möglicher Vulnerabilitätsfaktor eines späteren problematischen Pornographiekonsums konnte das Lebensalter des ersten Konsums identifiziert werden. Das Belohnungssystem reagierte auf ankündigende Reize umso stärker je früher der Konsum begann. Wahrnehmung. In einer Studie wurden wahrgenommene Materialeigenschaften (Rauheit, Struktur, Härtegrad) durch den Vergleich von Wahrnehmung von Bildern verschiedener Materialien, Bildstatistiken und fMRT-Hirnaktivierung untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass Informationen über visuelle Materialeigenschaften weitgehend in Bildstatistiken enthalten sind. Diese Bildstatistiken spiegeln sich auch teilweise in Hirnaktivitätsmustern wider, die mit der Wahrnehmung von Materialbildern korrespondieren werden. Farbkonstanz beschreibt die Eigenschaft des visuellen Systems, die Farbe von Objekten trotz veränderlicher Beleuchtung zuverlässig wahrzunehmen. Mit fMRT wurde untersucht, inwieweit neuronale Repräsentationen in frühen visuellen Kortizes farbkonstant sind. Die Aktivierungsmuster insbesondere in V4, aber auch in V1 und V3 enthalten nach ersten Befunden eher Informationen über die Farberscheinung als über die kolorimetrische Farbe selbst. Handlung. Eine zentrale Frage der kognitiven Neurowissenschaft ist die Frage nach der Organisation neuronaler Karten während der Vorstellung von unterschiedlichen Handlungen. Ergebnisse einer fMRT-Studie zeigten, dass eine vorgestellte Handlung anhand von Voxelmustern in prämotorischen und posterior-parietalen Arealen, sowie im M1 vorhergesagt werden konnten. Die Simulationstheorie beschreibt eine motorische Vorstellung als eine auf motorischen Repräsentationen basierende Simulation. Unklar war bislang, wie ähnlich der neuronale Code einer ausgeführten und einer vorgestellten Bewegung tatsächlich ist. Mit Hilfe repräsentationaler Ähnlichkeitsanalysen konnte gezeigt werden, dass die neuronalen Repräsentationen im dorsalen prämotorischen Kortex und im superioren Anteil des posterioren Parietallappens spezifische Gemeinsamkeiten von Ausführung und Vorstellung abbilden.
Publications
- (2016) Image Statistics and the Representation of Material Properties in the Visual Cortex. Frontiers in Psychology, 7, 1185
Baumgartner, E. & Gegenfurtner, K.R.
(See online at https://doi.org/10.3389/fpsyg.2016.01185) - (2016). Motor Imagery of hand actions: decoding the content of motor imagery from brain activity in frontal and parietal motor areas. Human Brain Mapping, 37(1), 81-93
Pilgramm, S., de Haas, B., Helm, F., Zentgraf, K., Stark, R., Munzert, J., & Krüger, B.
(See online at https://doi.org/10.1002/hbm.23015) - (2016). Neural correlates of immediate and prolonged effects of cognitive reappraisal and distraction on emotional experience. Brain Imaging and Behavior, 05 October 2016
Hermann, A., Kress, L. & Stark, R.
(See online at https://doi.org/10.1007/s11682-016-9603-9) - Imagined and executed actions in the human motor system: Testing neural similarity between execution and imagery of actions with a multivariate approach. Cerebral Cortex, 2016 Sep 6
Zabicki, A., de Haas, B., Zentgraf, K., Stark, R., Munzert, J. & Krüger, B.
(See online at https://doi.org/10.1093/cercor/bhw257) - Neural correlates of appetitive extinction in humans. Social cognitive and affective neuroscience, November 1, 2016
Kruse, O., Tapia León, I., Stark, R. & Klucken, T.
(See online at https://doi.org/10.1093/scan/nsw157)
