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07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE Markus Ullsperger Die Rolle des Dopamins bei der Handlungsüberwachung des Menschen.

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Präsentation zum Thema: "07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE Markus Ullsperger Die Rolle des Dopamins bei der Handlungsüberwachung des Menschen."—  Präsentation transkript:

1 07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE Markus Ullsperger Die Rolle des Dopamins bei der Handlungsüberwachung des Menschen MAX PLANCK INSTITUTE FOR NEUROLOGICAL RESEARCH COLOGNE INDEPENDENT JUNIOR RESEARCH GROUP COGNITIVE NEUROLOGY

2 07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE Errare humanum est

3 07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE Reaktion ms - µV + falsch richtig Rückmeldung Korrelate der Fehlerverarbeitung error-related negativity (ERN, N e ) ms, 5-15 µV Quellenlokalisation, simultanes EEG/fMRT pMFC Dehaene et al., 1994; Ullsperger & von Cramon, 2001; Gehring & Willoughby, 2002; Debener, Ullsperger, Siegel, Fiehler, von Cramon, Engel, 2005

4 07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE posteriorer frontomedianer Kortex (pMFC) Metaanalyse –58 bildgebende Studien 1997 – 04/2004 –eingeschlossen: 38 fMRT-Studien 71 Koordinaten 34Handlungskonflikt 6 Entscheidungsunsicherheit 23Handlungsfehler 8 negative Rückmeldung Ridderinkhof, Ullsperger, Crone, Nieuwenhuis, Science, 2004 fMRT-Signalanstieg bei Fehlern: rostral cingulate zone (RCZ)

5 07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE Verstärkungslernen und Handlungsüberwachung

6 07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE Handlungsüberwachung und Dopamine Satoh et al., 2003; Schultz et al firing rate of DA neurons D'Ardenne et al., 2007

7 07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE Dopamin D2 Receptor (DRD2) Gen Noble, 2003

8 07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE G A SNP in Taq IA mit funktionellem Effekt Genotyp:Prävalenz:D2-Rezeptordichte: A1A12-3% A1A227% A2A270% A1+ zeigen Reduktion der DRD2-Dichte um ca. 30% linkage disequilibrium mit exonischen SNPs des D2 Rezeptorgens (Zhang et al., PNAS, 2007) A1+ A1- DRD2 TAQ IA Polymorphismus (ANKK1)

9 07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE Auswahl der Stichprobe Genotypisierung: –> 75 gesunde männliche Probanden –Mitteleuropäer –18-30 Jahre –Ausbildung > 12 Jahre 26 Versuchspersonen in fMRT-Studie: –A1- (A2/A2)n=14; 27.7 Jahre –A1+ (A1/A2, A2/A2)n=12; 26.0 Jahre

10 07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE Lernaufgabe nach M. J. Frank et al. (2004) besserschlechter AB 80%20% CD 70%30% EF 60%40% jedes Paar 140x präsentiert 462 Durchgänge mit null events A1- (A2/A2)n=14; 27.7 Jahre A1+ (A1/A2, A2/A2)n=12; 26.0 Jahre

11 07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE Post-Test Verhaltenstest der Lernleistung nach der Lernphase im MRT Neukombination der Symbole A-C, A-D, A-E, A-F; B-C, B-D, B-E, B-F nach "Bauchgefühl" antworten, keine Rückmeldung Bevorzugung des 'guten' 80%-Gewinn Symbols vs. Vermeidung des 'schlechten' 20%-Gewinn Symbols A B 80% 20% C D 70% 30% E F 60% 40%

12 07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE Post-Test Interaktion Genotyp * Symbolpaarung A1-: stärkere Vermeidung des schlechten Symbols 'B' als A1+ A1+: stärkere Bevorzugung des guten Symbols 'A' als Vemeidung des schlechten Symbols 'B' * *

13 07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE Rückmeldungsverarbeitung Insula RCZ NAC MFG group differences (A1- > A1+): RCZ, NAC, MFG RCZ Klein, Neumann, Reuter, Hennig, von Cramon, Ullsperger, Science, 2007

14 07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE PPI: Interaktion Überwachung – Gedächtnis Kopplung der RCZ mit anderen Hirnregionen (1. Drittel > 3. Drittel) Klein, Neumann, Reuter, Hennig, von Cramon, Ullsperger, Science, 2007

15 07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE Zusammenfassung Träger des A1+ Genotyps (weniger D2 Rezeptoren) zeigen: geringere Vermeidung von Handlungen mit negativen Folgen geringere Entscheidungssicherheit geringere rückmeldungsbezogene Aktivität im pFMC und NAC geringere hippocampale Aktivität geringere Interaktion der Überwachungs- und Gedächtnissysteme Dopamin ist wichtig für die Verarbeitung negativer Handlungs- ergebnisse geringere D2-Rezeptordichte assoziiert mit geringerer Nutzung negativer Rückmeldungen für das Regel-/Vermeidungslernen

16 07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE Probabilistische Antwortumkehraufgabe Fixation: variable length 300, 700, 1200, 1800, 2500 ms Stimulus: max ms Feedback delay (100 ms) after response Feedback: 800 ms duration Fixation until 5 s from trial start elapsed Rev.

17 07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE Verhalten * * A1+N = 13 A1-N = 15

18 07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE Beibehalten der neuen Regel nach Wechsel

19 07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE Negative vs. positive Rückmeldung x = 4y = 27z = 2 A1 - A1 + Jocham, Klein, Neumann, von Cramon, Reuter, Ullsperger, subm. z-score > 3.09 RCZant. Ins.MFG

20 07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE Final reversal error vs. reversal error A1 - A1 + Jocham, Klein, Neumann, von Cramon, Reuter, Ullsperger, subm. z = - 11 z = - 4 y = 6 y = 7 z-score > 3.09 A1 - vs A1 + OFC

21 07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE Integration über mehrere Durchgänge A1 - vs A1 + Neg+2 > Neg+0 HRF amplitude NEG+0 NEG+1 NEG+2 HRF amplitude (base to peak, mean + SEM) 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 · · · neg neg neg *

22 07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE Zusammenfassung und Schlußfolgerung reduzierte striatale D2-Rezeptordichte (A1+) –kein Anstieg der RCZ Aktivität mit der Anzahl vorausgegangender negativer Rückmeldungen –weniger wechselbezogene Aktivität im ventr. Striatum u. OFC –weniger stabile Regelrepräsentation, mehr Exploration? DA spielt wichtige Rolle bei Handlungsüberwachung und resultierenden Anpassungs- und Lernprozessen Veränderungen im gesamten Netzwerk (RCZ, Striatum, OFC) direkte oder indirekte DA-Wirkung?

23 07/2008 MPI F OR N EUROLOGICAL R ESEARCH, C OLOGNE independent junior research group "Cognitive Neurology" MPI f. Neurological Research, Cologne MPI f. Human Cognitive & Brain Sciences, Leipzig Claudia Danielmeier Sabrina Döring Theo O.J. Gründler Jan R. Wessel Gerhard JochamAdrian Fischer Tilmann A. KleinYansong Li collaborators D. Yves von Cramon (Leipzig, Cologne) Jane Neumann (Leipzig) Martin Reuter (Bonn) K. Richard Ridderinkhof (Amsterdam) Stefan Debener (Southampton) Joseph A. King Sebastian Seifert funding DFG BMBF MaxnetAging


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