Introduction: Alcohol use disorder (AUD) is a chronically relapsing disorder and characterized by dysfunctional learning or in other words the continued intake of alcohol despite negative consequences. Cognitive processes of decision-making, information-updating and set- shifting are associated with the prefrontal cortex (PFC) that is involved in these so called executive functions (EF). The dopaminergic (DA) neurotransmitter system plays a significant role in the modulation of reward learning and can be disrupted in AUD. D2/3 receptor (D2/3R) availability in the striatum has been positively associated with performance on laboratory tests that reflect and rely on EF. Also, striatal D2/3R availability is typically lower in detoxified AUD patients than in healthy controls. It has been shown that chronic alcohol consumption can have an effect on extrastriatal D2/3R availability. This is especially of interest in areas connected to prefrontal integrity and EF. However, only a few studies have examined extrastriatal D2/3R availability in AUD and its relation to performance in laboratory measures of EF. We aim to determine this relationship with a focus on group differences between low risk controls (LR), high risk subjects (HR) with a score > 8 in the Alcohol Use Disorder Identification Test (AUDIT) and AUD patients. Methods: We included 58 subjects (19 LR, 19 HR and 20 AUD) who were equally assessed in EF performance. Extrastriatal D2/3R availability was examined with (18F)-Fallypride (FAL) positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) and magnetic resonance imaging (MRI) and brought in relation to performance on common laboratory measures of EF. Results: Differences in extrastriatal non-displaceable binding potential (BPND) for FAL were observed in several regions of interest (ROIs) (bilateral dorsal anterior cingulate cortex (ACC), bilateral rostral ACC, left dorsolateral prefrontal cortex (PFC) and left ventrolateral PFC). Patients presented significantly less BPND in a number of these areas when compared to HR. EF tests amongst the groups differed in a Digit Span Backwards task. AUD showed a significantly better performance when compared to LR. Performance in the Trail-Making Test Part B (TMT-B) showed a trend to be decreased amongst LR compared to HR and AUD. Extrastriatal BPND in several ROIs was negatively correlated with TMT-B performance. Conclusion: Alcohol consumption has an impact on extrastriatal D2/3R availability and can influence DA transmission in subregions of the ACC and the PFC. This study is adding evidence to a growing body of work with heterogeneous results of responses to chronic alcohol consumption and its impact on EF performance.
Einleitung: Alkoholabhängigkeit (AUD) ist eine chronische Erkrankung, die im Krankheitsverlauf durch Rückfälle gekennzeichnet ist. Dies wird zum Teil auf dysfunktionales Lernverhalten zurückgeführt, da der Konsum trotz negativer Konsequenzen weitergeführt wird und keine Verhaltensanpassung erfolgt. Dafür wichtige Prozesse wie Entscheidungsfindung, mentale Flexibilität und Anpassungsfähigkeit werden mit dem präfrontalen Kortex (PFC) assoziiert und unter dem Begriff Exekutiv Funktionen (EF) zusammengefasst. Diese können bei AUD geschwächt sein. Der Neurotransmitter Dopamin (DA) spielt eine Rolle bei der Modulation von Lernvorgängen im Gehirn, vor allem im Belohnungslernen. Das DA-System kann bei chronischem Alkohol Konsum stark verändert sein. So korreliert beispielsweise eine höhere D2/3-Rezeptorverfügbarkeit (D2/3R) im Striatum mit besserem Abschneiden in Tests, die EF testen. Die D2/3-Rezeptorverfügbarkeit im Striatum ist bei AUD typischerweise erniedrigt. Es lässt sich also vermuten, dass auch extrastriatale DA- vermittelte Veränderungen bei chronischem Alkoholkonsum eine Rolle spielen. Diese Veränderungen können in Bereichen wie dem PFC auftreten, die für EF wichtig sind. Jedoch haben nur wenige Studien die extrastriatale D2/3-Rezeptorverfügbarkeit in AUD untersucht. Auch die Verbindung zum Abschneiden in EF Tests ist bisher nicht eingehend untersucht worden. In dieser Studie wollen wir eine Assoziation von D2/3-Rezeptorverfügbarkeit und dem Abschneiden in EF Tests überprüfen. Dies geschieht mit einem Fokus auf die Unterscheidung in Kontrollen (LR), Hochrisiko-Konsumenten (HR) mit einem Score > 8 im Alcohol Use Disorder Identification Test (AUDIT) und alkoholabhängige Patienten (AUD). Methoden: Es wurden 58 Subjekte eingeschlossen (19 LR, 19 HR, 20 AUD). Alle Teilnehmenden durchliefen eine Abfolge von neuropsychologischen Tests. Die extrastriatale D2/3-Rezeptorverfügbarkeit wurde mittels (18F)-Fallypride (FAL) Positronen-Emissions-Tomographie/Computertomographie (PET/CT) und Magnetresonanztomographie (MRI) gemessen und mit den experimentellen Messergebnissen in Verbindung gesetzt. Ergebnisse: Das extrastriatale non-displaceable binding potential (BPND) unterscheidet sich im Gruppenvergleich in mehreren ROIs (bilateraler dorsaler anteriorer zingulärer Kortex (ACC) und rostraler ACC; linker dorsolateraler PFC und linker ventrolateraler PFC). Bei Patienten zeigte sich ein signifikant geringeres BPND im Vergleich zu HR. In den EF Tests wurde ein Unterschied im Abschneiden im Digit Span Backwards Test gefunden, wobei Patienten signifikant besser abschnitten als LR. Auch beim Trail-Making Test Part B (TMT-B) konnte ein entsprechender Trend beobachtet werden. Das BPND war in mehreren Regionen negativ mit dem Abschneiden im TMT-B korreliert. Schlussfolgerung: Alkoholkonsum kann einen Einfluss auf die extrastriatale Verfügbarkeit von DA Rezeptoren haben und dopaminerge Signalübermittlung vor allem in den Unterregionen des ACC sowie des PFC beeinflussen. Diese Arbeit fügt weitere Erkenntnisse zu den heterogenen Ergebnissen in diesem Feld hinzu, auch bezüglich der Beziehung zu EF.
