Neural processing of dyspnea in relation to the SLC6A4-genotype and different emotional contexts
Human Cognitive and Systems Neuroscience
Final Report Abstract
Im durchgeführten Forschungsprojekt sollte die Wahrnehmung und neuronale Verarbeitung von Dyspnoe (Atemnot) untersucht werden und zwar in Abhängigkeit von negativer Emotionalität, spezifischen Dyspnoe-Ängsten sowie Variationen im Serotonin-Transporter-Gen SLC6A4, welches mit der Ausprägung negativer Emotionalität assoziiert ist. Hierbei wurden mittels Magnetresonanztomographie (MRT) funktionelle Verarbeitungsmuster des Gehirns wie auch hirnstrukturelle Besonderheiten bei genetisch stratifizierten Gruppen lungengesunder Individuen wie auch Patienten mit Chronisch Obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) analysiert. Dyspnoe wurde hierzu mittels Atmung durch flussresistive Atemsiebe im MRT-Scanner induziert und teilweise mit experimenteller Manipulation des emotionalen Zustandes kombiniert. Die Ergebnisse der verschiedenen Studien zeigten, dass nicht nur bei der Wahrnehmung von Dyspnoe verschiedene Hirnareale aktiviert sind, sondern diese teilweise bereits bei der reinen Antizipation von Dyspnoe reagieren. Prominente Beispiele für diese Areale sind der insuläre Kortex, der anteriore zinguläre Kortex sowie die Amygdala, welche auch maßgeblich für die Verarbeitung von Emotionen verantwortlich sind. Entsprechende Aktivierungen fanden sich bei lungengesunden Individuen wie auch bei Patienten mit COPD. Diese waren teilweise eng verbunden mit der individuellen Ausprägung von Ängstlichkeit, Dyspnoe-spezifischen Ängsten und mit einer Risikovariante im Serotonin-Transporter-Gen SLC6A4 und reagierten im Zeitverlauf spezifisch im Sinne von Habituation bzw. Sensitivierung. Während Patienten mit COPD bei der Wahrnehmung von Dyspnoe vergleichbare Hirnaktivierungsmuster als lungengesunde Individuen zeigten, reagierten sie stärker während der Antizipation von Dyspnoe. Zudem zeigten die Patienten ein vermindertes Volumen an grauer Substanz in verschiedenen Hirnarealen, u.a. im anterioren zingulären Kortex sowie in der Amygdala. Diese funktionellen wie auch hirnstrukturellen Besonderheiten waren teilweise mit der Ängstlichkeit, der Lebensqualität, dem körperlichen Funktionsniveau sowie der Erkrankungsdauer der Patienten assoziiert. Die Erkenntnisse dieses stark interdisziplinär orientierten Projekts konnten dringend benötigtes Grundlagenwissen zur Wahrnehmung und neuronalen Verarbeitung von Dyspnoe liefern. Vor allem konnte die Rolle von spezifischen Hirnarealen für die Verknüpfung von negativer Emotionalität und antizipierter wie auch wahrgenommener Dyspnoe verdeutlicht werden. Diese Befunde werden zu weiteren, interdisziplinären Studien motivieren, welche langfristig zu einer verbesserten Behandlung von Dyspnoe bzw. zu einem verbesserten Krankheitsmanagement von COPD beitragen können.
Publications
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