Orbitofrontale Quellen ereigniskorrelierter Potentiale bei der Zwangsstörung unter einem probabilistischen Object Reversal Paradigma

Abstract

Einleitung: Bei Patienten mit Zwangserkrankung weisen zahlreiche hirnfunktionelle und -strukturelle Befunde auf eine gestörte Funktion und Struktur des orbitofrontalen Kortex (OFC) hin. In aktuellen pathophysiologischen Modellen wird daher der Funktionsstörung des orbitofrontalen Kortex im Zusammenhang mit der Funktionsstörung kortikal- subkortikaler Regelschleifen eine wesentliche Bedeutung zugewiesen. In zahlreichen Studien zeigte sich bei Patienten mit Zwangserkrankung orbitofrontale Hyperaktivität im Ruhezustand und unter Paradigmen mit Symptomprovokation. Neuropsychologische Studien unter Anwendung von Reversal- learning-Paradigmen beschreiben in zahlreichen Fällen funktionelle Defizite von Patienten mit Zwangserkrankung. Das Ziel unserer Studie war, den genauen Zeitablauf orbitofrontaler Aktivierung unter Anwendung eines probabilistischen Object-Reversal-learning Paradigmas bei Patienten mit Zwangserkrankung zu untersuchen. Außerdem sollte untersucht werden, ob Patienten mit Zwangsstörung funktionelle Defizite bei der Durchführung des Paradigmas pORT zeigen. Methoden: Wir untersuchten 23 Patienten mit Zwangserkrankung und 27 gesunde Kontrollen unter Anwendung des pORT und zeichneten dabei die ereigniskorrelierten Potentiale mit 32 Elektroden auf. Zur Lokalisation der orbitofrontalen Quellen der ereigniskorrelierten Potentiale wandten wir die Low Resolution Brain Electromagnetic Tomography (LORETA) an. Den Zeitraum von 80 bis 480 ms post Stimulus untersuchten wir in Abschnitten von 20 ms. Ergebnisse: Bei der Auswertung des Testverhaltens im pORT fanden wir keine signifikanten Unterschiede zwischen den Patienten mit Zwangserkrankung und den Gesunden. Beim Vergleich der orbitofrontalen Aktivierung unter belohnenden und bestrafenden Stimuli mit dem Prästimulusbereich zeigte sich bei Patienten mit Zwangsstörung ein um 20 ms früherer Beginn der orbitofrontalen Aktivierung. Der Vergleich der Stromdichtemaxima von belohnenden mit neutralen Rückmeldestimuli zeigte relative orbitofrontale Mehraktivität im frühen Zeitbereich (100–120 ms) und im späten Zeitbereich (360–460 ms) post Stimulus in der Patientengruppe. Im Gruppenvergleich zwischen Patienten mit Zwangserkrankung und Gesunden für die Bedingung Belohnung fand sich signifikante Mehraktivität in der rechten medialen OFC-Hemisphäre nur im frühen Zeitbereich (100-120 ms) post Stimulus bei Patienten. Diskussion: In dieser Studie gelang es erstmals, orbitofrontale Hyperaktivität bei Patienten mit Zwangserkrankung bei Durchführung eines probabilistischen Reversal- learning Paradigmas unter Anwendung von EEG und LORETA zu zeigen. Außerdem gelang erstmalig der Nachweis, dass signifikante orbitofrontale Mehraktivität bei Patienten mit Zwangserkrankung zu einem sehr frühen Zeitpunkt der Informationsverarbeitung visueller Stimuli vorhanden ist. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass der OFC eine aktivere Rolle bei der Verarbeitung visueller Stimuli spielt als bisher vermutet.

Introduction: Previous neuroimaging research has provided evidence of the involvement of frontal-subcortical circuits in the pathophysiology of obsessive-compulsive disorder (OCD). Most studies have shown orbitofrontal hyperactivation in patients with OCD in resting states and in paradigms with symptom provocation. Neuropsychological studies using reversal-learning paradigms frequently disclosed functional deficits in patients with OCD. The objective of this study was to analyze the exact time course of orbitofrontal activation and to assess the neuropsychological performance of patients with OCD during performance of a probabilistic object reversal learning task (pORT). Methods: 23 patients with OCD and 27 healthy controls performed the pORT while recording 32-channel electroencephalogram (EEG). Visual event- related potentials (ERP) were topographically analyzed and cortical mapping using low resolution brain electromagnetic tomography (LORETA) was applied to localize generators of ERP. The exact time course of orbitofrontal activation under rewarding, punishing and neutral feedback was analyzed in periods of 20 ms from 80 – 480 ms after occurance of the visual stimulus. Results: We did not find any significant differences between patients and controls in the neuropsychological test measures in the pORT. Comparison of orbitofrontal activity under rewarding, punishing and neutral feedback with prestimulus condition demonstrated an earlier onset of orbitofrontal activation in patients with OCD compared with controls. Comparison of reward feedback with neutral feedback disclosed relative orbitofrontal hyperactivity in an early time range (100 – 120 ms) and in a late time range (360 – 460 ms) post stimulus in patients with OCD. Comparison of the two groups, OCD and controls, for the reward condition revealed significant hyperactivity in the right orbitofrontal hemisphere in the early time range (100 – 120 ms) post stimulus in patients with OCD. Conclusions: In this study significant obitofrontal hyperactivity in patients with OCD was shown for the first time in a probabilistic reversal learning task (pORT) using EEG and LORETA. Furthermore we succeeded for the first time in disclosing significant orbitofrontal hyperactivation in patients with OCD at a very early stage of the processing of visual stimuli. Our results provide support for the assumption that the OFC plays a more active role in the processing of visual stimuli as previously supposed.