B3

Einfluss von Alter und Neuromodulation auf vorausschauendes Planen unter Unsicherheit

Projektzusammenfassung

Als Teil des B-Clusters "Modulatoren" des SFB 940 hat das Projekt B3 das Ziel, die Rolle neuromodulatorischer Systeme bei der Regulierung der Balance zwischen komplementären Kontrollprozessen zu untersuchen. Dabei soll auch untersucht werden,  wie diese neuromodulatorischen Effekte durch individuelle Unterschiede im Erwachsenen- und höheren Alter weiter moderiert werden. In der 1. Förderperiode untersuchte B3/1 die Rolle von Dopamin bei der Regulierung verschiedener Metakontrollparameter. Zu diesem Zweck kombinierte das Projekt folgende Methoden: die Erfassung des Dopamingrundspiegels mittels F-DOPA-PET, eine pharmakologische Dopaminmanipulation mittels L-DOPA vs. Placebo und die Untersuchung kognitiver Kontrollfunktionen während der Durchführung entsprechender fMRT-Aufgaben. Basierend auf der Annahme abnehmender Dopaminmodulation mit zunehmendem Alter untersuchte das Projekt B3/2 in der zweiten Förderperiode die Wechselwirkungen zwischen einer pharmakologischen Dopaminintervention und dem Alter auf die Priorisierung von modellbasierter vs. modellfreier Kontrolle während räumlicher Navigation und sequenzieller Entscheidungsfindung. Ergebnisse aus Studien der 1. Förderperiode und aktuelle Analysen von Daten aus der 2. Förderphase lassen sich wie folgt zusammenfassen: (i) individuelle und altersbedingte Unterschiede in der Dopaminmodulation beeinflussen die Priorisierung zwischen verschiedenen Kontrollmodi in unterschiedlichen Funktionsdomänen und (ii) die Baseline-Dopaminverfügbarkeit moderiert die Effekte von L-DOPA.

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Projekt B3/3 hat das Ziel den bisherigen Fokus hinsichtlich der Priorisierung verschiedener Kontrollmodi thematisch zu erweitern und untersucht daher in der 3. Förderperiode die Effekte von Dopamin (L-DOPA vs. Placebo-Intervention) und Alter auf die zugrundeliegenden Prozesse der Metakontrolle in Situationen, die vorausschauendes Planen und die Auswahl optimaler Kontrollstrategien unter Unsicherheit erfordern. Wir planen eine Pharmako-fMRT-Studie mit gesunden jüngeren und älteren Erwachsenen, um zu untersuchen, ob L-DOPA und Alter die Auswirkungen von Unsicherheit in der Aufgabenumgebung auf neurokognitive Prozesse - konkret die Inferenz sogenannter "hidden state transitions" sowie die Selektion von Kontrollstrategien - beeinflussen können. Unter Verwendung des "Active Inference Frameworks" und modellbasierter fMRT-Analysen werden wir speziell die Rolle von Dopamin bei der Schätzung von Unsicherheit in Aufgaben untersuchen, bei denen verborgene Beziehungen zwischen Handlungen und deren Konsequenzen abgeleitet werden müssen, um ein Aufgabenziel zu erreichen. Ziel ist es, unser Verständnis von kognitiven Defiziten im Alter und bei psychischen Störungen, die durch Dopamin-Dysfunktionen gekennzeichnet sind, zu vertiefen.

Dieses Projekt bildet Synergieeffekte mit einer Reihe anderer Projekte im SFB - mit den Projekten A9 und Z2 hinsichtlich der komputationaler Methoden, mit dem Projekt B7 hinsichtlich des Fokus auf die Entwicklung von Meta-Kontrollmechanismen über die Lebensspanne und mit dem Projekt B8 hinsichtlich des Schwerpunkts auf Neuromodulation von Kontrolldilemmata.

Projektmitglieder

Projektleitung

Prof. Shu-Chen Li, Ph.D.
Professorin für Entwicklungspsychologie und Neurowissenschaft der Lebensspanne (W3)Prof. Dr. med. Michael N. Smolka
Stellvertretender Sprecher des SFB 940; Professor für Systemische Neurowissenschaften (W2)
Dr. rer. nat. Franka Glöckner
Postdoc

Mitarbeiter

Dr. sc. hum. Christian Bäuchl
Postdoc
Dr. rer. nat. Lorenz Gönner
Postdoc
Marina Lukezic                                                                                                                     Physician, Doktorandin
M.Sc. Sophia-Helen Sass
Doktorandin

Finanzierung

DFG project 178833530 [SFB 940]

Publikationen

  • Riedel, P., Domachowska, I.M., Lee, Y. et al. (2022). L-DOPA administration shifts the stability-flexibility balance towards attentional capture by distractors during a visual search task. Psychopharmacology 239, 867–885. https://doi.org/10.1007/s00213-022-06077-w

  • Glöckner, F., Schuck, N. W., & Li, S. C. (2021). Differential prioritization of intramaze cue and boundary information during spatial navigation across the human lifespan. Scientific Reports, 11(1), 1-16. https://doi.org/10.1038/s41598-021-94530-9

  • Baeuchl, C., Kroemer, N., Pooseh, S., Petzold, J., Bitzer, S., Thurm, F., ... & Smolka, M. N. (2020). Reward modulates the association between sensory noise and brain activity during perceptual decision-making. Neuropsychologia, 149, 107675. doi.org/10.1016/j.neuropsychologia.2020.107675
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  • Baeuchl, C., Chen, H.-Y., Su, Y.-S., Hämmerer, D., Klados, M., & Li, S.-C. (2019). Interactive effects of dopamine transporter genotype and aging on resting-state functional networks. PLOS ONE, 4(5): e0215849. doi:10.1371/journal.pone.0215849

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  • Petzold, J., Kienast, A., Lee, Y., Pooseh, S., London, E. D., Goschke, T., & Smolka, M. N. (2019). Baseline impulsivity may moderate L-DOPA effects on value-based decision-making. Scientific Reports 9(1): 5652. doi:10.1038/s41598-019-42124-x

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  • Beste, C., Adelhöfer, N., Gohil, K., Passow, S., Roessner, V., & Li, S.-C. (2018). Dopamine modulates the efficiency of sensory evidence accumulation during perceptual decision making. International Journal of Neuropsychopharmacology, 21, 649-655. doi:10.1093/ijnp/pyy019

  • Lee, Y., Kroemer., N. B., Oehme, L., Beuthien-Baumann, B., Goschke, T., & Smolka, M. N. (2018). Lower dopamine tone in the striatum is associated with higher body mass index. European Neuropsychopharmacology 28(6), 719-731. doi:10.1016/j.euroneuro.2018.03.009

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  • Rodehacke, S., Mennigen, E., Müller, K. U., Ripke, S., Jacob, M. J., Hübner, T., ... Smolka, M. N. (2014). Interindividual differences in mid-adolescents in error monitoring and post-error adjustment. PLOS ONE, 9(2), e88957. doi:10.1371/journal.pone.0088957
  • Kroemer, N. B., Guevara, A., Vollstädt-Klein, S., & Smolka, M. N. (2013). Nicotine alters food-cue reactivity via networks extending from the hypothalamus. Neuropsychopharmacology, 38(11), 2307-2314.                                               doi:10.1038/npp.2013.133
  • Kroemer, N. B., Krebs, L., Kobiella, A., Grimm, O., Pilhatsch, M., Bidlingmaier, M., ... Smolka, M. N. (2013). Fasting levels of ghrelin covary with the brain response to food pictures. Addiction Biology, 18(5), 855-862. doi:10.1111/j.1369-1600.2012.00489.x
  • Kroemer, N. B., Krebs, L., Kobiella, A., Grimm, O., Vollstädt-Klein, S., Wolfensteller, U., ... Smolka, M. N. (2013). (Still) longing for food: Insulin reactivity modulates response to food pictures. Human Brain Mapping, 34(10), 2367-2380. doi:10.1002/hbm.22071
  • Müller, K. U., Mennigen, E., Ripke, S., Banaschewski, T., Barker, G. J., Büchel, C., ... Smolka, M. N. (2013). Altered reward processing in adolescents with prenatal exposure to maternal cigarette smoking. JAMA Psychiatry, 70(8), 847-856. doi:10.1001/jamapsychiatry.2013.44
  • Papenberg, G., Haemmerer, D., Müller, V., Lindenberger, U., & Li, S.-C. (2013). Lower theta inter-trial phasecoherence during performance monitoring is related to reaction time variability: A lifespan study. NeuroImage, 83, 912-920. doi:10.1016/j.neuroimage.2013.07.032

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Solveig Otto
Letzte Änderung: 27.08.2024