Einfluss dopaminerger Neurotransmission und Stress auf Lernfunktionen und ihre Relevanz für Psychosen

Abstract

Dopaminerge Neurotransmission ist maßgeblich für menschliches Belohnungslernen und steht im Zusammenhang mit psychotischen Erkrankungen. Traditionell wird dopaminerge Neurotransmission in vivo mit molekularer Bildgebung untersucht, die invasiv, teuer und zeitaufwändig ist und damit in Patientengruppen selten Anwendung findet. Neue Methoden wie die quantitative Bildgebung von Neuromelanin (qMRI) könnten hier Abhilfe schaffen. Bisher durchgeführte Originalstudien zu qMRI mit kleinen Stichprobengrößen bedürfen aber noch einer statistischen Aggregation. Daher wurde eine Metaanalyse durchgeführt, in der sich eine eindeutige Erhöhung von Neuromelanin in Patientenstichproben mit psychotischen Symptomen zeigt. Wie genau sich Belohnungslernen unter psychotischen Symptomen verändert, ist noch unklar und in chronisch erkrankten Stichproben durch Faktoren wie antipsychotische Medikation oder Krankheitsdauer konfundiert. Aus diesen Gründen sind Onlinestudien in subklinischen Stichproben gut geeignet, ein mechanistisches Verständnis von Belohnungslerndefiziten zu erlangen. In der durchgeführten Onlinestudie zeigten sich spezifische Lerndefizite im Zusammenhang mit subklinischen psychotischen Symptomen vor allem in verlangsamtem Lernen und veränderter Gewichtung der Vorhersagefehler. Akuter Stress ist häufig in der Entstehung psychotischer Erkrankungen relevant und kann ebenfalls Auswirkungen auf Lernfunktionen haben. Daher wurden in der hier vorliegenden Studie neuronale Korrelate des Belohnungslernen bei gesunden männlichen Probanden nach einer standardisierten Stressinduktion untersucht. Während sich Stress nur leicht auf die Lernfunktionen auswirkte, waren insbesondere dopaminerge Gehirnareale wie das Striatum unter Stress stärker aktiviert, wenn es um Belohnungslernen von Gewinnen ging. Die aufgeführten Studien tragen zu einem verbesserten Verständnis von dopaminerger Neurotransmission, Lernfunktionen und Stress bei und sind daher sowohl für die Diagnostik als auch Prognose und Behandlung psychotischer Erkrankungen relevant.

Dopaminergic neurotransmission is crucial for human reward learning and related to psychiatric disorders. Traditionally, dopaminergic neurotransmission has been investigated in vivo using molecular imaging, which is highly invasive, time-consuming and expensive and therefore rarely used in patient samples. New methods, such as quantitative magnetic imaging of neuromelanin (qMRI) may be a solution to this problem. Several studies on qMRI with small samples have not been aggregated statistically so far. Therefore, we conducted a meta-analysis, which clearly shows an increase of neuromelanin in patient samples with psychotic symptoms. It is unclear how exactly reward learning is altered in relation to psychotic symptoms and chronically ill patient samples may be confounded by factors such as antipsychotic medication and long illness duration. For this reason, online studies in subclinical samples are well-suited to attain a mechanistic understanding of reward learning deficits. In our online study subclinical symptoms were related to slower learning and an aberrant weighing of reward prediction errors. Another crucial factor to the aetiology of psychosis is acute stress, which also affects reward learning. Based on these findings we investigated the neural correlates of reward learning after a standardized stress induction. While stress only subtly affected behavioral learning, dopaminergic brain areas such as the striatum were particularly affected in learning from wins. The studies described above improve our understanding of dopaminergic neurotransmission, reward learning and stress and are therefore relevant for the diagnosis, prognosis and treatment of psychotic illness.