Attention deficit hyperactivity disorder is a chronic childhood onset neuropsychiatric disorder characterized by developmentally inappropriate inattentiveness, impulsivity and hyperactivity, impairing multiple areas of life. Distinct deficits in cool and hot EF were proposed to represent a source of impairment in ADHD and shown to relate to the core symptoms of ADHD. In particular, deficits in cool EF, including set shifting and working memory, were proposed to compromise self-regulation, managing multiple tasks of daily life, and academic and occupational outcome. Deficits in hot EF, including reward anticipation processing, represent a second pathway of impairment in ADHD and were shown to compromise motivation and may thus impede learning abilities and work performance. Diminished reward anticipation processing was shown to contribute to impulsive behavior that can trigger adverse and dangerous life events typically experienced by individuals with ADHD. The central role of cool and hot EF in ADHD was the starting point of the studies presented in this thesis with the aim to address limitations of previous findings in children and adults with ADHD. Three cross-sectional studies investigating individuals with ADHD-CT were conducted. To address limitations of the previous literature, distinct age groups were chosen to investigate cool EF (Study I) and hot EF (Study II and III) in drug-free individuals with ADHD-CT. Study I investigated cool EF, in particular set shifting and working memory in adults with ADHD-CT. Compared to healthy controls, adults with ADHD showed significant alterations in both attributes. Subgroup comparisons between patients with pure ADHD and patients with ADHD plus comorbidity revealed no significant differences. These results suggest that alterations in set shifting and working memory are rather related to ADHD than to comorbidity. Study II evaluated a child-friendly incentive delay (CID) task in comparison to the MID task by Knutson, Adams et al. (2001). In line with my hypothesis, both tasks elicited significant ventral striatal activity in healthy adults during reward anticipation. Accordingly, no differential behavioral task effects appeared (i.e. reaction times, accuracy rates or the total amount of gain). Moreover, the CID task elicited significant ventral striatal activity in healthy children. Taken together, these findings demonstrate evidence for the validity of the CID task. Thus, the CID task can be recommended for the application in future studies in reward anticipation processing in children and adults. Study III investigated reward anticipation processing in children and adults with ADHD using the MID and the CID task. Reward anticipation elicited decreased ventral striatal responsiveness in adults but not in children with ADHD-CT. Moreover, children and adults with ADHD showed reduced ventral striatal grey matter volumes. Taking these grey matter differences into account, the results remained stable. These results suggest that decreased ventral striatal responsiveness during reward anticipation is present in adults but not in children with ADHD-CT, irrespective of structural characteristics. Longitudinal studies should therefore examine whether ventral striatal hypoactivity is an ADHD correlate that develops during the course of illness. Taken together, the presented findings support the view of ADHD as a heterogeneous disorder related to cool and hot EF deficits. In particular, the results suggest cool EF impairments in set shifting and working memory in adults with ADHD-CT, irrespective of comorbidity. Findings in hot EF, in particular reward anticipation processing, suggest diminished reward sensitivity in adults with ADHD-CT, whereas no significant differences emerged between children with ADHD-CT and healthy controls. To the best of my knowledge, this is the first study on reward anticipation in drug-naïve children with ADHD-CT that also considers potential effects of brain structure. The cross-sectional results of this thesis facilitate hypothesis driven longitudinal studies that combine investigations of cool and hot EF in individuals with ADHD-CT.
Die Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) ist eine chronische neuropsychiatrische Erkrankung mit Beginn im Kindesalter, die durch entwicklungsunangemessene Unaufmerksamkeit, Impulsivität und Hyperaktivität charakterisiert ist. Eine potentielle Quelle der Beeinträchtigungen bei ADHS stellen spezifische Defizite sogenannter kalter und heißer exekutiver Funktionen (EF) dar, die zudem in Verbindung mit Kernsymptomen des ADHS gebracht werden. Im Fokus stehen Defizite kalter EF, insbesondere Set Shifting und Arbeitsgedächtnis, die zu Einschränkungen in der Selbstregulation führen sowie die Organisation multipler Aufgaben des täglichen Lebens und die akademische und berufliche Performanz beeinträchtigen. Einen zweiten Pfad der Beeinträchtigungen bei ADHS stellen Defizite heißer EF dar, die sich vor allem auf die Verarbeitung belohnungsanzeigender Stimuli (Belohnungsantizipation) beziehen. Es wurde gezeigt, dass Defizite der Belohnungsantizipation mit einer beeinträchtigten Motivation einhergehen und infolge Lernen und Arbeitsperformanz einschränken. Mithilfe von drei querschnittlichen Studien werden spezifische kalte und heiße EF untersucht. Entsprechend der Limitationen bisheriger Studien werden homogene Stichproben (Alter, ADHS Subtyp, Medikationsstatus) einbezogen um kalte (Studie I) und heiße (Studie II und III) EF bei unmedizierten Personen mit ADHS-CT zu untersuchen. Studie I untersucht ausgewählte kalte EF (Set Shifting, Arbeitsgedächtnis) bei Erwachsenen mit ADHS-CT. Im Vergleich zu gesunden Kontrollprobanden zeigt die Patientengruppe signifikante Beeinträchtigungen im Set Shifting und im Arbeitsgedächtnis. Subgruppenvergleiche zwischen Patienten mit purem ADHS und Patienten mit psychischen Komorbiditäten zeigen keine signifikanten Unterschiede. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass Beeinträchtigungen im Set Shifting und Arbeitsgedächtnis eher mit der ADHS als mit Komorbiditäten in Verbindung stehen. Studie II evaluiert eine altersadäquate Version des MID Paradigmas von Knutson, Adams et al. (2001) für Kinder (CID) im Vergleich zur Originalversion. Entsprechend der Erwartungen induzieren beide Paradigmen während der Belohnungsantizipation bei gesunden Erwachsenen signifikante ventral-striatale Aktivierungen. Damit übereinstimmend zeigen sich keine behavioralen Task-Effekte (Reaktionszeiten, Fehlerraten, Gesamtgewinn). Darüberhinaus zeigen sich unter Verwendung der CID Ausgabe bei gesunden Kindern signifikante ventral-striatale Aktivierungen. Insgesamt sprechen diese Ergebnisse für die Validität des CID Paradigmas. Schlussfolgernd kann das CID Paradigma für die Untersuchung der Belohnungsantizipation bei Kindern und Erwachsenen empfohlen werden. Unter Zuhilfenahme des MID- und des CID- Paradigmas untersucht Studie III die neuronale Belohnungsantizipation bei Kindern und Erwachsenen mit ADHS-CT. Während der Belohnungserwartung zeigen sich bei Erwachsenen, aber nicht bei Kindern mit ADHS-CT verminderte ventral- striatale Aktivierungen. Darüberhinaus zeigen Kinder und Erwachsene mit ADHS- CT verminderte ventral-striatale Volumina der Grauen Substanz. Auch unter Einbezug dieser strukturellen Unterschiede bleiben die funktionellen Ergebnisse bestehen. Diese Befunde weisen auf strukturunabhängige verminderte ventral-striatale Aktivierungen bei unmedizierten Erwachsenen mit ADHS-CT hin, während medikamenten-naive Kinder mit ADHS-CT keine Unterschiede zu gesunden Probanden zeigen. Längsschnittstudien sollten ermitteln, inwiefern ventral- striatale Hypoaktivität während der Belohnungsantizipation ein Korrelat der ADHS darstellt, das sich im Verlauf der Erkrankung entwickelt. Insgesamt unterstreichen die dargestellten Befunde die Sicht auf ADHS als heterogenes Störungsbild, das mit Defiziten kalter und heißer EF in Verbindung steht.
