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Ziel der vorliegenden Studie war es, mögliche Verbesserungen in der motorischen Performanz nach einem unilateralen motorischen Training (Arm-Fähigkeits-Training, AFT, Platz, 2004) der nicht-dominanten Hand von Gesunden sowie mögliche Transfereffekte auf die nicht-trainierte rechte Hand zu detektieren und des Weiteren mit Hilfe von funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT, durchgeführt vor und nach dem Training) zu untersuchen, inwieweit sich solche Veränderungen auf zerebraler, zerebellärer sowie Basalganglien-Ebene abbilden lassen. Im Rahmen des motorischen Trainings trainierten wir über zwei Wochen hinweg die linke Hand von stark rechtshändigen gesunden Studienteilnehmern mit einem umfangreichen Training (AFT, entwickelt für Patienten mit leichter bis mittelschwerer Armlähmung, z.B. nach Schlaganfall; bestehend aus acht unterschiedlichen Aufgaben zum Training unterschiedlicher motorischer Fähigkeiten). Die motorische Performanz wurde sowohl für die trainierte linke als auch für die nichttrainierte rechte Hand vor und nach der Trainingsperiode gemessen, wobei u.a. die folgenden funktionellen Einheiten als Maß für den Trainingserfolg und mögliche Transfereffekte gebildet wurden: sequentielle Fingerbewegungen (AFT-Tippbewegung), Griffkraft (durchschnittliche maximale Griffkraft) sowie visuell geführte Bewegungen (Durchschnittswert aus drei unterschiedlichen AFT-Aufgaben: AFT-Zielbewegungen, AFT-Kreise durchstreichen und AFT-Labyrinth). Funktionelle Bildgebung wurde sowohl bei der Ausführung von Bewegungen mit der trainierten linken als auch bei der Ausführung mit der nicht-trainierten rechten Hand durchgeführt und beinhaltete eine Kraftmodulationsaufgabe (fMRT- Faustschluss; Faustschlussbewegung), sequentielle Fingerbewegungen (fMRT-Fingersequenz, Tipp-Bewegung) und eine Schreibaufgabe (fMRT-Schreiben, visuell geführte Bewegung). Nach der Trainingsperiode waren die Verbesserungen der Ausführung von sequentiellen Finger-bewegungen für beide Hände vergleichbar, wohingegen sich für die Ausführung von visuell geführten Bewegungen ein größerer Trainingseffekt für die trainierte Hand zeigte. Für die Griffkraft konnten wir keine signifikanten Veränderungen beobachten. Bei der fMRT zeigte sich während der Ausführung der fMRT-Fingersequenz über die Zeit hinweg eine Reduktion der Aktivität im supplementär-motorischen Areal, im dorsolateralen präfrontalen Kortex, in parietalen kortikalen Arealen und lateralen zerebellären Arealen. Während des fMRT-Schreibens mit der linken Hand zeigte die laterale zerebrale Hemisphäre außerdem eine reduzierte Aktivität, wohingegen die Aktivität der anterioren zerebellären Hemisphäre zugenommen hatte. Eine initial ausgeprägte anteriore zerebelläre Aktivität stellte einen Prädiktor für ein gutes Trainingsergebnis bei der Finger-Sequenz sowie bei visuell geführten Bewegungen dar. Für die fMRT-Faustschluss-Aufgabe fanden wir eine Zunahme der Aktivität im Striatum.
Alles in allem resultierte ein umfangreiches Langzeittraining der nicht-dominanten Hand von gesunden Probanden in deutlichen Verbesserungen der motorischen Performanz und es zeigte sich ein unterschiedlicher intermanueller Lerntransfer je nach getestetem Bewegungstyp (sequentielle Fingerbewegungen, Griffkraft, visuell geführte Bewegungen). Während die Aktivität kortikaler motorischer Areale über die Zeit hinweg abnahm, schienen die Aktivität der anterioren zerebellären Hemisphäre und des Striatums zunehmende Ressourcen nach einem motorischen Langzeittraining zu repräsentieren.
Ziel dieser Arbeit war es, mögliche zerebrale Effekte einer Okklusionsschienentherapie bei der Behandlung von CMD-Patienten näher zu belichten. Wir untersuchten hierzu CMD-Patienten mit Hilfe der fMRT-Bildgebung während Kieferöffnungs- und Schließbewegungen. Aus unserer orientierenden Einzelfallstudie gab es erste Hinweise darauf, dass durch die Okklusionsschiene eine Art motorischer Lernprozess ausgelöst wird, durch den die Funktion des Kausystems optimiert wird und so wieder physiologische Bewegungen ermöglicht werden. Außerdem war eine Aktivitätsabnahme in der Insula im Therapieverlauf zu verzeichnen, die vermutlich schmerzassoziiert war. In der weiterführenden Gruppenstudie, die einen Therapiezeitraum von etwa zwei Wochen umfasste, wurden die fMRT-Messungen weiter verfeinert und um kinematographische Untersuchungen der kondylären Bewegungsbahnen sowie elektromyographische Messungen des M. masseter ergänzt. In einem Schmerztagebuch evaluierten die Patienten täglich ihre Schmerzstärke. Diese nahm im Verlauf signifikant ab und korrelierte u.a. mit einer veränderten Aktivität der rechten anterioren und linken posterioren Insula. Gerade die Assoziation mit der rechten anterioren Insula weist auf eine starke affektive Komponente des Schmerzes hin, wie sie z.B. bei chronischen Schmerzpatienten gefunden wird. Auch zeigte sich eine allgemein erhöhte Aktivität der rechten anterioren Insula zu Beginn der Therapie, welche möglicherweise mit einer Art Schmerzantizipation in Zusammenhang stand. Erneut fanden wir Hinweise auf eine durch die Aufbissschienentherapie induzierte verbesserte Koordination des Kausystems. Hierbei ging eine Symmetriezunahme der kondylären Bewegungsbahnen einher mit einer Abnahme im rechten präcentralen Gyrus und der linken cerebellären Hemisphäre. Beide Areale sind bekanntermaßen an frühen motorischen Lernvorgängen beteiligt. Unsere EMG-Daten deuten ebenfalls auf eine Verbesserung der Beißfunktion durch die Schienentherapie hin, da die Ruhe-EMG-Aktivität im Verlauf relaxierte bei gleichzeitiger Zunahme der EMG-Aktivität bei maximalem Aufbiss in die Interkuspidation. So lässt sich aus dieser Arbeit schlussfolgern, dass die Okklusionsschienentherapie nicht nur eine erfolgreiche Schmerzreduktion ermöglicht, sondern auch die motorische Funktion des Kausystems verbessert. Zukünftige Studien sollten diese Aspekte weiter erforschen.
Experimentell induzierter und chronisch neuropathischer Schmerz aktivieren unterschiedliche Hirnareale. Diese Unterschiede der Hirnaktivierungen können hilfreich sein, um die zentralen Mechanismen, die zu chronisch neuropathischem Schmerz führen, zu verstehen. Es gibt eine Vielzahl an Studien, die sowohl die experimentellen als auch die krankhaften Schmerzbedingungen untersucht haben. Neueste Programme für eine Koordinaten-basierte Meta-Analyse sind nun verfügbar und bringen random-effect-Modelle zur Anwendung. Auf deren Grundlage erstellten wir Meta-Analysen über veröffentlichte funktionelle Bildgebungsstudien, um die Muster der Aktivierung bei experimentell induziertem Schmerz mit denen bei neuropathischem Schmerz (einschließlich Fibromyalgie) zu vergleichen. Die experimentellen Studien unterteilten wir zusätzlich noch in die „thermische“ und die „nicht-thermische“ Bedingung, um eine Stimulus-Abhängigkeit der Repräsentation im Gehirn zu untersuchen. Die Konjunktionsanalyse der Bedingung „experimentell induzierter“ und „chronisch neuropathischer Schmerz“ stellte Aktivierungen des sekundär somatosensorischen Kortex beidseits, des rechtsseitigen mittleren cingulären Kortex, des Lobus parietalis inferior rechts, der supplementär motorischen Areale, der rechten kaudo-anterioren Insel sowie des Thalamus beidseits dar. Der primär somatosensorische Kortex konnte nur unter der experimentellen nicht-thermischen Bedingung Aktivierungen aufweisen. Studien chronisch neuropathischer Schmerzen wiesen Aktivierungen des sekundär somatosensorischen Kortex links, des anterioren Cingulums und der rechtsseitigen kaudo-anterioren Inselregion im Kontrast zu experimentellen Schmerzstudien auf. Die Aktivierungscluster des anterioren cingulären Kortex und der kaudo-anterioren Insel stehen dabei für eine starke emotionale Beteiligung im Umstand des chronisch neuropathischen Schmerzgeschehens. Dem Leiden und subjektiven Empfinden wird somit eine zentrale Rolle beim chronisch neuropathischen Schmerz zugeschrieben.
Die neuronale Steuerung des Zeichnens umfasst Aufmerksamkeitsprozesse, koordinierte Bewegungen der Hände und Augen und einen ständigen Abgleich des Gezeichneten mit dem Original. Motivation für diese Studie war, herauszufinden welche Gehirnareale beim Vorgang des Portraitzeichnens aktiviert werden. Wir haben für unsere Studie 20 Studenten rekrutiert, die alle keine nähere Erfahrung mit dem Zeichnen hatten. Während der Messungen mit dem MRT-Gerät haben die Teilnehmer verschiedene Portraits abgezeichnet. Um mögliche Unterschiede zwischen der Art und Weise des Zeichnens zu untersuchen, haben wir die Aufgaben variiert. So sollten die Teilnehmer das ihnen dargebotene Gesicht in einer Hauptbedingung so genau wie möglich (naturalistisch) zeichnen. Die zweite Hauptaufgabe bestand darin, ein Gesicht zu skizzieren, um die Charakteristika eines Gesichtes dazustellen. Als Kontrollbedingungen haben wir die Aufgaben „Ansehen des Gesichtes“ und „Nachziehen der Konturen“ gewählt. Wie schon in ähnlichen vorausgegangenen Studien gezeigt wurde, erwarteten auch wir Aktivierungen, welche primär und sekundär motorische und somatosensorische sowie visuelle Areale umfassen. Weiterhin vermuten wir, dass Gebiete aktiv sind, die den Abgleich des Gezeichneten mit dem Original erfordern. Mutmaßlich könnte das naturalistische Zeichnen vermehrt Aktivierungen in visuellen und somatosensorischen Arealen aufweisen, da hier ein erhöhter Abgleich mit dem Objekt stattfindet. Das skizzierende Zeichnen dagegen könnte verstärkt Gebiete in präfrontalen Gebieten anregen, da hierbei eher planerisch-gestalterisches Denken ablaufen sollte. Da nur wenige Studien vorliegen, die sich mit dem Zeichnen von Gesichtern beschäftigt haben, erhoffen wir uns durch unsere Studie dazu beizutragen, einen besseren Überblick über Gebiete zu bekommen, die bei der Wahrnehmen und dem zeichnerischen Wiedergeben von Gesichtern von Bedeutung sind.
Decision making in everyday purchase situations requires mental processing of factors that are related to the items on display. These influencing factors – called persuasive information – can take various forms, like the price level, the design of the package or the display of certain product attributes. Despite the existence of persuasive information trying to influence our buying behavior, almost nothing is known about the underlying neural mechanisms responsible for processing this information. In this thesis functional magnetic resonance imaging was used to investigate neural activity correlated with product related persuasive information. As persuasive information organic, light and regular labeled food was chosen. The 1st experiment investigated the neural correlates of visually inspected organic and regular labeled food and the influence on willingness to pay (WTP) for the displayed items. It was hypothesized that organic compared to regular labeled food will be perceived as more rewarding which should be visible by an increased activity in the ventral striatum as a central area for reward processing and by a heightened WTP. As organic label information the national German eco emblem 'Bio-Siegel' was chosen (for stimuli details see 2.1). As there is no emblem indicating regular food, an artificially created logo was used for indicating a conventional product. 40 well- known food products (e.g. milk, bread, eggs etc.) were presented to the subjects. These products were marked with the organic emblem and the same 40 products with the regular label. We found that visual inspection of organic labeled food indeed led to an increase in neural activity in the ventral striatum and to a heightened WTP, suggesting a higher subjective value for these products. The 2nd experiment investigated the neural correlates of actually administered food stimuli labeled organic, light or regular and the influence on expected and experienced taste. For organic compared to regular labeled food we hypothesized an increase in expected and experienced taste pleasantness. Furthermore, light compared to regular labeled food should lead to a decrease in expected and perceived pleasantness and intensity ratings. During the active tasting process this should be accompanied by an increase in reward-related (e.g. organic vs. regular; regular vs. light) areas like the ventral striatum medial orbitofrontal cortex or aversion-related (e.g. regular vs. organic; light vs. regular) areas as the lateral orbitofrontal cortex (lOFC) and operculum/insula. As organic label information the national German eco emblem 'Bio-Siegel' was chosen. Light label information was issued in form of the internationally used 'Bewusst-Wählen®' ('Healthy Choice') label (for stimuli details see 2.2). However, inside the scanner the written forms 'Bio', 'Light' or 'Normal' (indicating regular food) were chosen. Subjects were randomly assigned in two groups and were either confronted with the organic or the regular label (organic group) or with the light or the regular label (light group) but otherwise identical milk drink. The results show that organic compared to regular labeling of identical food stimuli indeed led to an increase in expected and experienced taste pleasantness for organic labeled food. Light compared to regular labeling of identical food stimuli led to a decrease in expected and experienced taste pleasantness and intensity for light labeled food. Moreover, taste-related activity was found in aversion related areas like the operculum insula and the lOFC for food labeled regular compared to organic and in reward-related areas like the ventral striatum for food labeled regular compared to light. The results show that persuasive food-related information influences human cognition on the behavioral and neural level; the effects were shown during visual and gustatory evaluation of the stimuli. Taken together the results demonstrate that the same stimulus can vary dramatically in personal valuation depending on the applied information.
A paradigm was developed to experimentally investigate the dysregulation of affective reactivity in clinical depression. The literature so far reported evidence for three directions of dysregulation - negative potentiation, positive attenuation, and emotion context insensitivity. Therefore a paradigm was designed to allow to test all three hypotheses simultaneously. Furthermore, to enable generalization across the specific stimuli used in the experiment, stimuli of two sensory modalities were used - pictures and sounds. Because it was hypothesized, that the specificity of affective reactivity of depressed patients will be especially prominent in long lasting affective situations, a categorically blocked presentation mode was chosen. Regarding the dependent variables, a multimethod approach was conducted. Besides self-report ratings of the feeling state, startle responses, skin conductance responses, heart rate, and the electromyogram of the corrugator and zygomatic muscle were recorded. In a separate session, BOLD-responses during picture viewing were collected by functional magnetic resonance imaging (fMRI). Both sessions were conducted with three samples: a healthy student sample, a depressed outpatient sample, and a healthy age and gender matched control sample. The results of the patient sample support an integration of the emotion context insensitivity and the negative potentiation hypothesis. Patients reported generally to feel more unpleasant and more aroused than healthy controls. Skin conductance and startle responses were modulated by valence to a smaller degree in the patients than in the controls. No group differences were found in the facial muscle activity. BOLD-responses were potentiated during unpleasant compared to neutral pictures in the patient but not in the control group in the amygdala, the insular cortex and the orbito frontal cortex. A model to integrate these results is developed. Its central assumption is, that the inability to respond to affective stimuli is an aversive experience and therefore leads to a negativity bias in attention and cognition. Direction of further research and implications for psychotherapies are discussed.