Neurobiologie kontextabhängigen Extinktionslernens: Modulation durch multiple Extinktionskontexte und Cortisol

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Privatdozentin Dr. Andrea Margarete Hermann; Professor Dr. Christian Josef Merz
• Fachliche Zuordnung: Persönlichkeitspsychologie, Klinische und Medizinische Psychologie, Methoden ; Allgemeine, Kognitive und Mathematische Psychologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 244576242

• Erstellungsjahr: 2017

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In der Therapie von Angststörungen besteht eine große Schwierigkeit darin, den Therapieerfolg auf neue Kontexte zu übertragen. Ein Wiederauftreten der erlernten (konditionierten) Furcht in neuen Kontexten erklärt man dadurch, dass die Extinktionsgedächtnisspur (erworben durch die Therapie) im Vergleich zur Furchtgedächtnisspur nur unzureichend aktiviert wird. Der Hippocampus stellt eine zentrale Gehirnstruktur für kontextuelle Verarbeitungsprozesse dar. In einer Vorstudie wurde gezeigt, dass während des Extinktionsabrufs in einem neuen Kontext vor allem die funktionelle Verbindung des Hippocampus zu weiteren Regionen des Furcht- und Extinktionsnetzwerks mit einem stärkeren Wiederauftreten der Furcht zusammenhängt. Das Ziel des geförderten Projekts bestand darin, Möglichkeiten einer Optimierung des Extinktionslernens zu überprüfen, um das Wiederauftreten der konditionierten Furcht in neuen Kontexten zu reduzieren. In der ersten Studie wurde die Extinktion in vier verschiedenen Kontexten durchgeführt. Hierbei zeigte sich, dass die Extinktion in mehreren Kontexten (Multiple-Kontext-Gruppe) im Vergleich zu einem einzelnen Kontext (Einzel-Kontext-Gruppe) während des Extinktionslernens zu einer verstärkten Aktivierungsabnahme im Hippocampus führte. Dieses Ergebnis könnte dafür sprechen, dass die Extinktion in der Multiplen-Kontext-Gruppe weniger kontextabhängig eingespeichert wurde. Damit einhergehend zeigte sich insbesondere beim Extinktionsabruf im neuen Kontext eine Woche später eine geringere Aktivierung der Amygdala in der Multiplen-Kontext-Gruppe, was auf einen reduzierten Furchtabruf hindeutet. In der zweiten Studie wurden die Auswirkungen einer pharmakologischen Gabe von Cortisol vor der Extinktion auf das Extinktionslernen und den Abruf im Extinktionskontext und einem neuen Kontext eine Woche später untersucht. Cortisol reduzierte den Furchtabruf (elektrodermale Reaktion) zu Beginn der Extinktion. Dies ging mit einer reduzierten Aktivierung im Amygdala- (para)hippocampalen Komplex einher, der darüber hinaus funktionell mit dem ventromedialen präfrontalen Kortex (vmPFC) verbunden war. Während des Extinktionsabrufs führte Cortisol zu einer verstärkten Aktivierung des Hippocampus und seiner Konnektivität zum vmPFC, welches beide wichtige Strukturen für die Modulation und Hemmung konditionierter Furcht sind. Jedoch zeigte sich kein Effekt von Cortisol auf den Extinktionsabruf in einem neuen Kontext. Zusammenfassend hatten sowohl multiple Extinktionskontexte als auch die Cortisol-Gabe vor dem Extinktionstraining einen Einfluss auf die neuronalen Grundlagen des langfristigen Extinktionsabrufs. Während multiple Extinktionskontexte zu reduzierter Aktivierung der Amygdala während des Extinktionsabrufs in einem neuen Kontext führten, bewirkte Cortisol bereits zu Beginn des Extinktionslernens einen reduzierten Furchtabruf. Weiterhin ging dies in der Cortisolgruppe mit einer stärkeren Aktivierung relevanter Strukturen des Extinktionsnetzwerks im sicheren Extinktionskontext (nicht jedoch im neuen Kontext) eine Woche später einher. Während die Effekte beider Interventionen wie erwartet über den Hippocampus vermittelt werden, scheinen sich die zugrundeliegenden Mechanismen hinsichtlich der genauen Modulation der Furcht- und/oder Extinktionsgedächtnisspur zu unterscheiden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2017) Brain structural connectivity and context-dependent extinction memory. Hippocampus 27 (8) 883–889
  Hermann, Andrea; Stark, Rudolf; Blecker, Carlo R.; Milad, Mohammed R.; Merz, Christian J.
  
• (2018) Neural Underpinnings of Cortisol Effects on Fear Extinction. Neuropsychopharmacology : official publication of the American College of Neuropsychopharmacology 43 (2) 384–392
  Merz, Christian Josef; Hamacher-Dang, Tanja Christina; Stark, Rudolf; Wolf, Oliver Tobias; Hermann, Andrea
  
• (2016). Renewal of conditioned fear in a novel context is associated with hippocampal activation and connectivity. Social cognitive and affective neuroscience, 11, 1411-1421
  Hermann, A., Stark, R., Milad, M. R., & Merz, C. J.
  
• (2017). Sex differences in stress effects on emotional learning. Journal of Neuroscience Research, 95, 93-105
  Merz, C. J. & Wolf, O. T.