Cholinergic and dopaminergic modulation of cognitive flexibility and stability
Final Report Abstract
In einer sich ständig verändernden Umgebung müssen Individuen in der Lage sein, eine Balance zwischen Stabilisierung von aufgabenrelevanten Repräsentationen und flexibler Anpassung dieser Repräsentationen an ändernde Anforderungen herzustellen. Wir haben mittels funktioneller Magnetresonanztomographie und Psychopharmakologie beim Menschen untersucht, welche Rolle das cholinerge und dopaminerge Neurotransmittersystem bei der Balance dieser gegensätzlichen Prozesse spielen. Dazu haben wir eine Aufgabe genutzt, die die Prozesse in Form von Distraktions- (Stabilität) und Switchkosten (Flexibiltät) misst. Bei jungen, gesunden Probanden ist der Einfluss einer nikotinergen, cholinergen Stimulation auf diese Prozesse gering; der hauptsächliche Einfluss findet sich in einer allgemeinen Beschleunigung von Reaktionszeiten. Einzelne Individuen, die möglicherweise einen suboptimalen Grundzustand haben, profitieren aber durchaus von einer nikotinergen Stimulation. Hier kommt es zu einer Verbesserung der Stabilität, die mit Veränderungen neuronaler Aktivität in Thalamus und Parietalkortex einhergeht. Wird das dopaminerge Neurotransmittersystem durch L-Tyrosin stimuliert, findet man zudem größere Nikotineffekte. Hier zeigt sich eine erhöhte Flexibilität zu Kosten einer reduzierten Stabilität. Der im Projekt entwickelte Ansatz der multivariaten Ausreißerdetektion in Kombination mit Netzwerkanalysen könnte des weiteren ein vielversprechender methodischer Ansatz sein, um interindividuelle Pharmakaeffekte besser vorherzusagen.
Publications
- Functional magnetic resonance imaging of acute nicotine effects. In: Neuroscience of Nicotine. Victor R Preedy. Academic Press 2019, p.127-133. ISBN 9780128130353
Thiel CM
(See online at https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813035-3.00016-2) - Healthy Subjects With Extreme Patterns of Performance Differ in Functional Network Topology and Benefits From Nicotine. Front Syst Neurosci. 2020 Jan 10;13:83
Gießing C, Ahrens S, Thiel CM
(See online at https://doi.org/10.3389/fnsys.2019.00083) - Increased dopamine availability magnifies nicotine effects on cognitive control: A pilot study. J Psychopharmacol. 2020 May;34(5):548-556
Ahrens S, Laux J, Müller C, Thiel CM
(See online at https://doi.org/10.1177/0269881120907989)
