Veränderte Aktivität und Konnektivität im Theta-Frequenzband während der Emotionsregulation bei Patienten mit Depressionen

Abstract

Das Thema der Emotionsregulation hat über die letzten Jahre stetig wachsende Aufmerksamkeit nicht nur der psychologischen, sondern durch Ausbau technischer Möglichkeiten auch der bildgebenden Forschung auf sich gezogen. Die Identifikation eines neuralen Netzwerks sowie die Entwicklung eines funktionellen Modells der kognitiven Emotionsprozessierung im menschlichen Gehirn stellen ein intensiv untersuchtes Forschungsgebiet dar. Maßgeblich mithilfe der fMRT-Methodik ist es gelungen, ein solches Netzwerk aus frontoparietalen und subkortikalen Strukturen zu ermitteln und den einzelnen Akteuren Funktionen zuzuordnen. Hierbei spielt die Oszillationssynchronisation zwischen diesen Strukturen, namentlich dem linken dlPFC und der Amygdala, im Theta-Frequenzband eine tragende Rolle (Ertl et al. 2013). Das Interesse gilt jedoch nicht nur den neurophysiologischen Grundlagen der erfolgreichen Emotionsregulation. In einer Vielzahl von Forschungsarbeiten konnte eine dysfunktionale Emotionsregulation mit Psychopathologien korreliert werden (Aldao et al. 2009), was die Frage nach dessen neuralen Mechanismen bei weltweit relevanten Erkrankungen aufwirft. Durch steigende Inzidenzen, wachsende ökonomische Bedeutung und hohen subjektiven Leidensdruck Betroffener stellt die Depression eine dieser Erkrankungen dar (DGPPN et al. 2015). In der vorliegenden Arbeit wurde die Aktivität und Konnektivität der präfrontalen Hirnareale, die bereits als wichtige Zentren des Netzwerks für kognitive Emotionsregulation identifiziert wurden, im Theta-Frequenzband während der Nutzung von kognitiver Neubewertung als Strategie zur Reduktion negativen Affekts untersucht. Es wurde ein 64-Kanal-EEG von 25 Patienten mit durchschnittlich mittelschwerer depressiver Episode und 24 gesunden Kontrollprobanden unter Durchführung eines etablierten Paradigmas zur Untersuchung dieser Regulationsstrategie aufgezeichnet, das auf der Präsentation von aversiven Bildern aus dem IAPS basiert. Daraufhin wurde die induzierte Theta-Aktivität frontaler Elektroden mittels kontinuierlicher Wavelet-Transformation auf Grundlage eines Morlet-Wavelets berechnet. Die Quellenlokalisation der Stromgeneratoren erfolgte mithilfe der „Exact Low Resolution Brain Electromagnetic Tomography“ (eLORETA). Über diese Methode der Quellenlokalisation war bei depressiven Patienten eine reduzierte Aktivität des linken dlPFC und dACC bzw. PCC zu verzeichnen, deren Konnektivität sich darüber hinaus im Vergleich zu der gesunden Kontrollgruppe beeinträchtigt zeigte. Es ergab sich ein signifikanter Unterschied in der Selbsteinschätzung bezüglich Häufigkeit der Nutzung kognitiver Emotionsregulationsstrategien im Alltag sowie subjektivem Regulationserfolg im experimentellen Paradigma zugunsten der Kontrollgruppe. Zudem gaben depressive Patienten eine verstärkte Nutzung maladaptiver Emotionsregulationsstrategien wie Rumination an, wobei der entsprechende Fragebogen-Score mit der Konnektivität des rechten dlPFC und dACC korrelierte. Diese Ergebnisse unterstützen die zuvor publizierten Arbeiten zum Netzwerk der kognitiven Emotionsprozessierung sowie die Relevanz Theta-vermittelter Prozesse im Frontalhirn bei der Nutzung von kognitiver Neubewertung. Sie weisen außerdem auf eine Beeinträchtigung dieser neuralen Prozesse als möglichen Faktor für die Entstehung bzw. Aufrechterhaltung von depressiven Episoden hin. Dieser Aspekt bietet neue Möglichkeiten für innovativere Behandlungsansätze wie die Methode des Neurofeedbacks oder transkranielle Elektrostimulation. Zudem ergibt sich auf Grundlage unserer Ergebnisse eine interessante Verbindung zum häufig mit Depressionen und anderen Psychopathologien assoziierten Vorgang der Rumination. Die genauen Funktionen der einzelnen Akteure im Netzwerk für Emotionsprozessierung und deren dezidierte Bedeutung für Emotionsdysregulation im Rahmen neuropsychiatrischer Erkrankungen verbleibt jedoch zum aktuellen Zeitpunkt unklar. Diese Frage bedarf also auch in Zukunft weiterer Forschung, um neue wirkungsvolle Therapien etablieren zu können. In der vorliegenden Arbeit konnten wir zusammenfassend Hinweise für ein Defizit in der Oszillationssynchronisation zwischen wichtigen Kontrollzentren wie dem dlPFC und dACC im Theta-Frequenzband als Grundlage der vorliegenden Emotionsdysregulation bei Patienten mit depressiver Episode sammeln und ein neues Ziel für experimentelle Therapieansätze identifizieren.

The topic of emotion regulation has recently attracted increasing attention, not only in psychological research but also in neuroimaging research due to the expansion of technical possibilities. The identification of a neural network and the development of a functional model of cognitive emotion processing in the human brain represent an intensively investigated field of research. With the help of fMRI methodology, it has been possible to identify such a network of frontoparietal and subcortical structures and to assign functions to the individual players. Here, the oscillation synchronisation between these structures, namely the left dlPFC and the amygdala, in the theta frequency band plays a key role (Ertl et al. 2013). However, interest is not only focused on the neurophysiological foundations of successful emotion regulation. In many papers, dysfunctional emotion regulation was correlated with psychopathologies (Aldao et al. 2009), which raises the question of its neural mechanisms in globally relevant diseases. Due to increasing incidences, growing economic importance, and intense subjective suffering of those affected, depression represents one of these diseases (DGPPN et al. 2015). In the present thesis, the activity and connectivity of prefrontal brain areas already identified as important centres of the cognitive emotion regulation network were investigated in the theta frequency band during the use of cognitive reappraisal as a strategy to reduce negative affect. A 64-channel EEG was recorded from 25 patients with average moderate MDD and 24 healthy control subjects, performing an established paradigm to study this regulatory strategy based on the presentation of aversive images from the IAPS. The induced theta activity of frontal electrodes was then calculated using continuous wavelet transform based on a Morlet wavelet. Source localisation of the current generators was performed using exact low-resolution brain electromagnetic tomography (eLORETA). Using this method of source localisation, depressed patients showed reduced activity of the left dlPFC and dACC or PCC, whose connectivity was also impaired compared to the healthy control group. There was a significant difference in the self-assessment regarding the use frequency of cognitive emotion regulation strategies in everyday life as well as subjective regulation success in the experimental paradigm in favour of the control group. In addition, depressed patients reported an increased use of maladaptive emotion regulation strategies such as rumination, with the corresponding questionnaire score correlating with the connectivity of the right dlPFC and dACC. These results support previously published work on the cognitive emotion processing network and the relevance of theta-mediated processes in the frontal brain while using cognitive reappraisal. They also point to an impairment of these neural processes as a possible factor in the development or maintenance of MDD. This aspect offers new possibilities for innovative treatment approaches such as the method of neurofeedback or transcranial electrical stimulation. Furthermore, based on our results, there is an interesting link to the process of rumination, which is often associated with depression and other psychopathologies. However, the exact functions of the individual players in the emotion processing network and their specific significance for emotion dysregulation in the context of neuropsychiatric disorders remain unclear at this stage. These questions, therefore, require further research in order to establish new effective therapies. In the present thesis, we were able to collect evidence for a deficit in oscillation synchronisation between important control centres such as the dlPFC and dACC in the theta frequency band as the basis of the emotion dysregulation in patients with MDD and identify a new target for experimental therapy approaches.