Die psychosoziale Komponente spielt bei der ADHS v.a. in der Bewältigung von Erziehungsaufgaben eine erhebliche Rolle, da sowohl die Eltern als auch das Kind von der Störung betroffen sein können. Ziel der vorliegenden Studie war die Untersuchung von Beziehungen und Konfliktpotential in Familien, die von ADHS betroffen sind. Es wurde der Frage nachgegangen, ob eine störungsspezifische Therapie von Müttern mit ADHS und deren Kind, das ebenfalls an ADHS litt, bessere familienspezifische Messwerte erreicht als eine übliche Standardbehandlung. Die Behandlungsgruppe erhielt eine intensive Gruppenpsychotherapie und begleitende Pharmakotherapie mit Methylphenidat, die Kontrollgruppe wiederholte psychiatrische Beratungen, beide Gruppen erhielten zusätzlich ein Mutter-Kind-Training. Die Stichprobe bestand aus 144 Mutter-Kind Paaren mit ADHS, die im Rahmen einer Mutter-Kind Treatment Studie rekrutiert wurden. Es zeigten sich Verbesserungen in den untersuchten familienbezogenen Outcomes (soziales Leben, negative Gefühle gegenüber der Erziehung), nicht aber in allen erfassten Bereichen. Diese Verbesserungen zeigten jedoch keine signifikanten Gruppenunterschiede im Hinblick auf die beiden Studienbehandlungen zur Therapie der ADHS der Mütter (Pharmakotherapie plus Verhaltenstherapie vs. alleinige unspezifische Beratung). Bei Müttern, die ein Krankheitsverständnis für die ADHS, sowie eine Behandlungsmotivation hatten, verbesserte das Mutter-Kind-Training die Outcomes der Kinder, auch wenn die Mutter nur eine unterstützende Beratung erhielt. Die multimodale Therapie der Mütter mit Gruppenpsychotherapie und MPH-Medikation war bezüglich der Symptomreduktion der Mütter effektiv. Jedoch beeinflusste die multimodale Therapie im Vergleich zur unterstützenden psychiatrischen Beratung das externalisierende Verhalten des Kindes nach dem Elterntraining nicht zusätzlich. Deshalb scheint es vielversprechend, Müttern mit ADHS, welche nicht die Möglichkeit einer Medikation oder spezifischen Psychotherapie haben, auch zukünftig Elterntraining anzubieten. / In ADHD, the psychosocial component plays a crucial role, especially when it comes to coping with parenting tasks, since both the parents and the child can be affected by the disorder. The aim of the present study was to examine the interactions and the potential for conflict within families affected by ADHD. The question investigated was, whether a disorder-specific therapy for mothers with ADHD and their child, who also suffered from ADHD, achieves better family-specific results than standard treatment. The treatment group received intensive group psychotherapy and accompanying pharmacotherapy with methylphenidate, the control group received repeated supportive counseling. Both groups received additional mother-child training. The sample-size was 144 mother-child couples with ADHD who were recruited as part of a mother-child treatment study. Improvements in the examined family-related outcomes (social life, negative feelings towards parenting) could be observed, but not in all areas covered. However, no significant group differences with regard to the two study treatments for the treatment of ADHD in mothers (pharmacotherapy plus behavioral therapy vs. unspecific counseling) could be shown. In mothers who had an understanding of ADHD and who had a motivation for treatment, mother-child training improved the children's outcomes, even if the mother only received supportive counseling. The multimodal therapy of mothers in group psychotherapy and MPH medication was effective in reducing the symptoms of the mothers. However, compared to supportive psychiatric counseling, multimodal therapy did not have any additional influence on the child's externalizing behavior after parent training. It therefore seems promising to continue offering parent training to mothers with ADHD who do not have the option of medication or specific psychotherapy.

In der dargestellten Arbeit wurden verschiedene Hypothesen im Hinblick auf die berufliche und gesundheitliche Belastung von Eltern mit Kindern, die an ADHS leiden, untersucht. So wurde zunächst der Fragestellung nachgegangen, in wieweit das von ADHS betroffene Kind in der Familie selbst zu einer erhöhten Belastung der Eltern am Arbeitsplatz und somit zu einer gesteigerten gesundheitlichen Einschränkung führt. Zudem untersuchten wir die Auswirkungen einer möglichen eigenen ADHS-Symptomatik in der Kindheit laut WURS auf die gesundheitliche Verfassung und die Leistungsfähigkeit am Arbeitsplatz. Schließlich wurde in der dritten Hypothese die Frage untersucht, in wieweit ein Effekt der Anzahl betroffener Kinder mit ADHS innerhalb einer Familie feststellbar ist. Entsprechend wurde eine vergleichende Untersuchung mit einer klinischen Stichprobe (n=91) und einer gesunden Vergleichsstichprobe (n=198) durchgeführt. Um die verschiedenen Einflussfaktoren verifizierbar zu machen, wurden verschiedene Untersuchungsinstrumente in Form von Fragebögen sowohl an die klinische Stichprobe als auch an die Vergleichsstichprobe (Familien, deren Kinder als gesund beschrieben wurden) verteilt. Zur allgemeinen Einschätzung von Verhaltensauffälligkeiten der Kinder in den jeweiligen Familien wurde die Child-Behavior-Checklist von den Eltern ausgefüllt. Zudem schätzten die Eltern über den Fremdbeurteilungsbogen für hyperkinetische Störungen die ADHS-Symptomatik ihrer Kinder ein. Darüber hinaus beurteilten die Eltern eine mögliche eigene ADHS-Symptomatik in der Kindheit über die retrospektiv ausgelegte Wender Utah Rating Scale. Der individuelle Gesundheitszustand der Väter und Mütter wurde über den „EQ-5D“ erfragt, während die Belastung am Arbeitsplatz mittels der Work Limitation Questionnaire ermittelt wurde. Schließlich füllten alle teilnehmenden Eltern einen sozioökonomischen Fragebogen aus, in dem Alter, Geschlecht, Familienstand, Schulabschluss und das Haushaltsnettoeinkommen berücksichtigt wurden. In zahlreichen, im Diskussionsteil bereits erwähnten Studien wurde eine Mehrbelastung der Eltern festgestellt. In der vorliegenden Arbeit wurden darüber hinaus die konkreten Auswirkungen dieser bereits festgestellten Mehrbelastung auf den Gesundheitszustand und das berufliche Umfeld untersucht. Die Untersuchung dieser Auswirkungen auf das alltägliche Leben der betroffenen Eltern geriet bislang kaum in den Fokus wissenschaftlicher Arbeiten. Um zukünftig betroffene Familien gezielter in unterschiedlichen Lebensbereichen unterstützen zu können ist es jedoch von eminenter Bedeutung, diese Auswirkungen zu kennen und besser zu verstehen. In den Ergebnissen konnte konkret gezeigt werden, dass bezüglich der Hypothese 1 die Anwesenheit eines ADHS-Kindes innerhalb einer Familie den Gesundheitszustand der Eltern laut Selbsturteil im EQ-5D signifikant beeinflusst. Im Rahmen der beruflichen Belastung war feststellbar, dass ein ADHS-Kind sich signifikant auf die physische Konstitution laut WLQ der Eltern auswirkt. Die Untersuchung der Hypothese II ergab, dass eine mögliche eigene ADHS-Symptomatik in der Kindheit sich auf unterschiedliche Dimensionen im beruflichen Umfeld auswirkt, jedoch nicht signifikant auf den individuellen Gesundheitszustand. Väter und Mütter, die selbst in ihrer Kindheit ADHS-Symptome angaben, geben eine signifikante Beeinträchtigung bezüglich der mentalen Fähigkeiten, des Zeitmanagements und der allgemeinen Arbeitsproduktivität laut Selbsteinschätzung im WLQ an. Eine physische Einschränkung am Arbeitsplatz laut WLQ war bei den Vätern signifikant feststellbar, nicht jedoch bei den Müttern. Die Ergebnisse der Hypothese III ergaben, dass bezüglich der Arbeitsfähigkeit bereits bei einem oder mehr Kindern mit ADHS die kognitiven Fähigkeiten der Eltern am Arbeitsplatz laut WLQ beeinträchtigt sind. Gleichermaßen wird die Arbeitsproduktivität bereits bei einem oder mehr von ADHS betroffenen Kindern signifikant beeinflusst. Auf die physische Konstitution der Eltern laut Selbsteinschätzung im WLQ haben ein oder auch mehrere von ADHS betroffene Kinder jedoch keinen signifikanten Einfluss. Die zeitliche Organisation der Eltern am Arbeitsplatz laut WLQ ist folglich bei einem Kind mit ADHS noch nicht signifikant beeinträchtigt, wohl aber, wenn mehr als ein Kind betroffen ist. Ebenso ist der Gesundheitszustand der Eltern laut EQ-5D erst ab zwei betroffenen Kindern in einer Familie durch diesen Umstand beeinflusst. Zusammenfassend lässt sich also feststellen, dass durch die Anwesenheit eines Kindes mit ADHS in einer Familie eher der Gesundheitszustand der Eltern signifikant beeinflusst wird, wohingegen die eigene ADHS-Symptomatik der Eltern in der Kindheit viel mehr zu einer signifikanten und mehrdimensionalen Beeinträchtigung am Arbeitsplatz führt. Diese Erkenntnis zeigt, dass die eigene ADHS-Symptomatik der Eltern in der Kindheit neben der Anwesenheit eines ADHS - Kindes nicht unerhebliche Auswirkungen auf die alltäglichen Aufgaben der Betroffenen hat. Die Erkenntnis dieser neuen Zusammenhänge sollte in zukünftigen Forschungsvorhaben berücksichtigt werden. / In this present study, different hypotheses were examined with regard to the work-related and health-related burden on parents with children suffering from ADHD. First, we examined the question to what extent the child affected by ADHD in the family itself, leads to an increased burden on the parents at work and therefore to an increased health impairement. Apart from this we investigated the effects of a possible own ADHD symptomatology in childhood by using the Wender Utah Rating Scale (WURS) on the state of health and working power. Finally, the third hypothesis investigated the question to what extent an effect of the number of affected children with ADHD within a family is ascertainable. Correspondingly, a comparative study was conducted with a clinical sample (n=91) and a healthy comparison sample (n=198). In order to make the various influencing factors comprehensible, several research instruments in the form of questionnaires were distributed to both the clinical sample and the comparison sample.For the general assessment of behavioral disorders of the children in the families, the Child Behavior Checklist (CBCL) was completed by the parents. Furthermore, the parents assessed their children's ADHD symptomatology via external evaluation form for hyperkinetic disorders (FBB-HKS). In addition, parents assessed possible own ADHD symptomatology in childhood via the retrospectively designed Wender Utah Rating Scale (WURS). The individual health status of the fathers and mothers was collected via the "EQ-5D", while the individual workload was determined via the Work Limitation Questionnaire (WLQ). Finally, all parents completed a socioeconomic questionnaire that included age, gender, marital status, school degrees, and net household income. Several studies found an additional burden on parents. In addition, in this study, the specific effects of this already identified extra burden on health status and working environment were examined. The investigation of these effects on the daily life of the affected parents was little subject of scientific studies. However, in order to be able to support affected families in different areas of life in a more focused manner in the future, it is important to know these effects. In the results it could be shown that regarding hypothesis 1 the presence of an ADHD child within a family significantly influences the health status of the parents according to EQ-5D. Relating to personal workload, it was found that an ADHD child significantly affects the physical constitution according to the answers of WLQ of the parents. The examination of hypothesis II showed that a possible own ADHD symptomatology in childhood affects different dimensions in the working environment, but not significantly on the individual health status. Fathers and mothers who reported ADHD symptoms in childhood report significant disadvantages in terms of mental abilities, time management, and overall work productivity (according to self-assessment in the WLQ). Physical limitation at work according to the WLQ was significantly determinable in fathers but not in mothers. The results of hypothesis III suggested that concerning work productivity, already one or more children with ADHD have impaired cognitive abilities at work according to the WLQ. Similarly, work productivity is already significantly affected in one or more children with ADHD. However, one or more children affected by ADHD have no significant influence on the physical constitution of the parents according to the self-assessment in the WLQ. Consequently, the parents' time organization at work according to the WLQ is not yet significantly affected if one child is affected with ADHD, but it is, if more than one child is affected. Also the health status of the parents according to EQ-5D is only influenced by this circumstance when there are two children with ADHD in a family. In summary, the presence of a child with ADHD in a family is more likely to impaired the parents' health status, whereas the parents' own ADHD symptomatology in childhood is much more likely to lead to multidimensional disadvantage at work. The results show that parents' own ADHD symptomatology in childhood, in addition to the presence of an ADHD child, has a significant impact on the daily excercises of those affected. The finding of these new correlations should be taken into account in future research projects.

Focus of the present work were the questions whether and how the concept of waiting impulsivity (WI), defined as the ability to regulate a response in anticipation of reward and measured by the 4-choice serial reaction time task (4-CSRTT), may contribute to our understanding of Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD) and its neurobiological underpinnings. To address this topic, two studies were conducted: in a first study, the relationship be-tween 4-CSRTT behavioral measures, neural correlates and ADHD symptom domains, i.e. inattention (IA) and hyperactivity/impulsivity (H/I) was explored in a pooled sample of 90 children and adolescents with (n=44) and without (n=46) ADHD diagnosis. As ex-pected, IA was associated with dorsolateral prefrontal brain regions linked with executive functions and attentional control, which was evident on the structural and the functional level. Higher levels of both IA and H/I covaried with decreased activity in the right ven-trolateral prefrontal cortex (PFC), a central structure for response inhibition. Moderation analyses revealed that H/I-related decreased activation in this region did not map linearly on difficulties on the behavioral level: brain activation was a significant predictor of task accuracy only, when H/I symptoms were low/absent but not for clinically relevant ADHD symptoms. Further, H/I was implicated in dysfunctional top-down control of reward eval-uation. Both symptom domains correlated positively with hippocampus (HC) activity in anticipation of reward. In addition, for high H/I symptoms, greater activation in the HC was found to correlate with higher motivation on the behavioral level, indicating that rein-forcement-learning and/or contingency awareness may contribute to altered reward pro-cessing in ADHD patients. In a second study, the possible serotonergic modulation of WI and the ADHD-WI relation-ship was addressed in a sub-sample comprising 86 children and adolescents of study I. The effects of a functional variant in the gene coding for the rate-limiting enzyme in the synthesis of brain serotonin on behavior and structure or function of the WI-network was investigated. Moderation analyses revealed that on the behavioral level, a negative corre-lation between accuracy and IA was found only in GG-homozygotes, whereas no signifi-cant relationship emerged for carriers of the T-allele. This is in line with previous reports of differential effects of serotonergic modulation on attentional performance depending on the presence of ADHD symptoms. A trend-wise interaction effect of genotype and IA for regional volume of the right middle frontal gyrus was interpreted as a hint towards an involvement of the PFC in this relationship, although a more complex mechanism includ-ing developmental effects can be assumed. In addition, interaction effects of genotype and IA were found for brain activation in the amygdala (AMY) und HC during perfor-mance of the 4-CSRTT, while another interaction was found for H/I symptoms and geno-type for right AMY volume. These findings indicate a serotonergic modulation of coding of the emotional value of reward during performance of the 4-CSRTT that varies de-pending on the extent of psychopathology-associated traits. Taken together, it was shown that the 4-CSRTT taps distinct domains of impulsivity with relevance to ADHD symptomatology: (proactive) response inhibition difficulties in relation with anticipation of reward. Furthermore, the two symptom domains, IA and H/I, contrib-ute differently to WI, which emphasizes the need to distinguish both in the research of ADHD. The results of study II emphasized the relevance of serotonergic transmission especially for attentional control and emotional processing. Although the present findings need replication and further refinement in more homogenous age groups, the use of the 4-CSRTT with a dimensional approach is a very promising strategy, which will hopefully extend our understanding of impulsivity-related mental disorders in the future. / Im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit steht das Konzept der Warte-Impulsivität (WI), definiert als die Fähigkeit der Antwort-Inhibition, während eine Belohnung erwartet wird, welche mittels des 4-choice serial reaction time task (4-CSRTT) erfasst werden kann. Es sollte untersucht werden ob und auf welche Weise WI und der 4-CSRTT genutzt werden können, um die neurobiologischen Grundlagen der Aufmerksamkeits-Defizit/Hyperaktivitäts-Störung (ADHS) besser zu verstehen. Es wurden zwei Studien durchgeführt: In einer ersten Studie wurde der Zusammenhang zwischen 4-CSRTT Verhaltensmaßen, ihren neuronalen Korrelaten und den ADHS Kern-Symptomen, Unaufmerksamkeit (IA) und Hyperaktivität/Impulsivität (H/I), überprüft. Es wurden 90 Kinder und Jugendliche mit (n=44) und ohne (n=46) ADHS-Diagnose unter-sucht. Erwartungsgemäß war IA, auf funktioneller und struktureller Ebene, mit dorsolate-ralen präfrontalen Hirnregionen assoziiert, die für Exekutivfunktionen und die Aufmerk-samkeitskontrolle zuständig sind. Stärkere Ausprägungen von IA und H/I gingen mit ver-ringerter Aktivität im rechten ventrolateralen präfrontalen Cortex (PFC), einer zentralen Struktur für die Inhibition von Antworten, einher. Moderationsanalysen ergaben, dass diese H/I-assoziierte geringere Aktivität nicht direkt mit Einschränkungen auf Verhaltens-ebene zusammenhing: Die Hirnaktivierung war nur in Abwesenheit von H/I Symptomen ein signifikanter Prädiktor der Sorgfaltsleistung, was bei stärkerer ADHS-Symptomatik nicht der Fall war. Darüber hinaus wiesen die Ergebnisse auf einen Zusammenhang zwi-schen H/I und dysfunktionaler Belohnungsverarbeitung hin. Beide Symptombereiche korrelierten während der Belohnungserwartung positiv mit Aktivität im Hippocampus (HC). Zusätzlich zeigte sich, dass bei stark ausgeprägten H/I-Symptomen eine höhere HC-Aktivierung mit höherer Motivation auf Verhaltensebene einher ging. Dies deutet da-rauf hin, dass Lernprozesse und ein Bewusstsein für Kontingenz bei der Verarbeitung von Belohnungen bei ADHS eine Rolle spielen könnten. In einer zweiten Studie wurde eine mögliche serotonerge Modulation von WI und dem WI-ADHS Zusammenhang betrachtet. Eine Teilstichprobe von 86 Probanden aus Studie I wurde untersucht. Eine funktionelle Genvariante des Enzyms, welches den entschei-denden Schritt in der Serotonin-Synthese im Gehirn katalysiert, wurde bezüglich seiner Effekte auf WI-Verhalten sowie Struktur und Funktion des WI-Netzwerks getestet. Mode-rationsanalysen zeigten, dass auf Verhaltensebene eine negative Korrelation zwischen IA und der Sorgfaltsleistung bei GG-Homozygoten, aber kein signifikanter Zusammenhang für Träger des T-Allels bestand. Unterschiedliche Effekte von serotonerger Modulation auf die Aufmerksamkeitsleistung in Abhängigkeit von ADHS-Symptomatik wurden be-reits in der Literatur berichtet. Ein Trend-Effekt für die Interaktion zwischen Genotyp und IA und dem Volumen des rechten Gyrus frontalis medius wurde als Hinweis auf eine Be-teiligung des PFC in diesem Zusammenhang interpretiert. Auf Grund möglicher Entwick-lungseffekte, ist aber ein komplexeres Zusammenspiel der verschiedenen Faktoren an-zunehmen. Interaktionseffekte von Genotyp und IA für Aktivität der Amygdala (AMY) und dem HC sowie für H/I und Genotyp bezüglich des Volumens der rechten AMY könn-ten auf eine serotonerge Modulation der emotionalen Bewertung von Belohnung hindeu-ten, die je nach ADHS-Symptomatik unterschiedlich ausfällt. Zusammenfassend zeigte sich, dass mittels des 4-CSRTT ADHS-relevante Aspekte von Impulsivität untersucht werden können: Schwierigkeiten der Antwortinhibition im Kontext von Belohnungserwartung. Sowohl IA als auch H/I hatten unterschiedlichen Einfluss auf WI. Sie sollten in der ADHS-Forschung differenziert betrachtet werden. Die Ergebnisse der zweiten Studie verdeutlichen, dass die serotonerge Transmission bei ADHS beson-ders bei Aufmerksamkeitsprozessen und emotionaler Verarbeitung eine Rolle spielt. Die vorliegenden Befunde sollten in homogeneren Alterskohorten überprüft werden. Sie ma-chen jedoch Hoffnung, dass mittels des 4-CSRTT und dimensionaler Forschungsansätze psychiatrische Störungen der Impulskontrolle besser verstanden werden können.

Diese Arbeit widmet sich der Untersuchung einer Kopienzahlvariante (CNV) im Erbgut, die zu einer genomischen Duplikation des SLC2A3-Gens führt. Die Auswirkungen der SLC2A3- Duplikation wurden im Zellkulturmodell und durch bildgebende Verfahren untersucht. Für die SLC2A3-Duplikation konnte eine populationsspezifische Assoziation mit ADHS gezeigt werden (Merker et al. 2017). SLC2A3 kodiert für den neuronalen Glukosetransporter GLUT3, der u.a. Prozesse der Neurotransmitterfreisetzung und Synaptogenese vermittelt und daher wichtig für die Hirnreifung ist. Mögliche Endpunkte für Endophänotypen, die auf einem alterierten Glukosemetabolismus basieren, sind dysfunktionale Hungerregulationsmechanismen ebenso wie eine veränderte neurale Reaktivität gegenüber emotionalen Stimuli und Belohnungsreizen. In zwei peripheren Zellmodellen konnte gezeigt werden, dass die SLC2A3-Duplikation Gen-Dosis-abhängig zu einer Steigerung der basalen SLC2A3-mRNA Expression führt. Ein Expressionsunterschied auf Proteinebene konnte jedoch nicht gefunden werden. Metabolischer Zellstress durch Aushungern der Zellkulturen und eine niedrige Glukosekonzentration im Zellkulturmedium führten zu einer signifikanten Erhöhung des schon unter basalen Bedingungen vorhandenen SLC2A3-Expressionsunterschiedes zwischen Duplikations- und Kontrollzelllinien. Dies deutet darauf hin, dass die SLC2A3-Duplikation bei verminderter zellulärer Energiezufuhr zu einer Überkompensation der Glukoseaufnahme führt. In einer fMRT-Untersuchung wurden erwachsene ADHS-Patienten mit SLC2A3- Duplikation mit ADHS-Patienten und gesunden Kontrollen mit jeweils 2 Genkopien hinsichtlich ereigniskorrelierter neuraler Aktivität als Antwort auf emotionale Stimuli und Essensreize verglichen. Es konnte gezeigt werden, dass die SLC2A3-Duplikation zu einer veränderten Reaktivität gegenüber hochkalorischen Essensreizen führt, was sich in einem durch maschinelles Lernen identifizierten multivariaten neuralen Antwortmuster und einer relativen Unterschätzung des Kaloriengehaltes hochkalorischer Nahrung zeigt. Bei der univariaten Gesamthirn-Analyse der Bilddaten wurden keine signifikanten Gruppenunterschiede gefunden, was darauf hinweist, dass unter den gewählten Versuchsbedingungen keine fokal umschriebenen Gruppenunterschiede der Hirnaktivierung bestehen. Diese Arbeit zeigt, dass die SLC2A3-Duplikation zu einer Erhöhung der SLC2A3- Genexpression mit bisher unbekannten Auswirkungen auf nachgeschaltete Stoffwechselwege und zu einem komplex veränderten neuralen Antwortmuster führt, das durch einen linearen Zusammenhang nicht zu beschreiben ist. Weitere Untersuchungen auf Zellebene und eine Erweiterung der bildgebenden Verfahren könnten zu einer besseren Einordnung der SLC2A3- Duplikation bezüglich ihres Anteils an der endophänotypischen Varianz der ADHS führen. / This thesis is dedicated to the investigation of a genomic copy number variant (CNV) which leads to a duplication of the SLC2A3 gene. The effects of the SLC2A3 duplication were examined in cell culture models and by imaging genetics. The SLC2A3 duplication is associated with ADHD on a population level (Merker et al. 2017). SLC2A3 encodes the neuronal glucose transporter GLUT3 which mediates processes of neurotransmitter release and synaptogenesis and therefore is crucial for brain development. Dysfunctional mechanisms of hunger regulation and an altered neural reactivity towards emotional and reward associated stimuli are possible endophenotypic end points based on an altered glucose metabolism. In two peripheral cell models the SLC2A3 duplication could be shown to lead to a significant increase in basal SLC2A3 mRNA expression levels. On protein level, however, the expression did not differ. Metabolic cell stress induced by cell starving and low glucose concentrations in cell culture media led to a significant increase of SLC2A3 expression differences between duplication and control cell lines. It was concluded that in states of decreased cellular energy supply the SLC2A3 duplication triggers an overcompensation of glucose uptake. Adult ADHD patients with SLC2A3 duplication were compared to ADHD patients and healthy controls each with 2 gene copies of SLC2A3 by means of fMRI regarding event related neural activity towards emotional stimuli and food cues. It could be shown, that the SLC2A3 duplication leads to an altered reactivity towards high caloric food cues which was indicated by a multivariate neural response pattern and relative underestimation of calories of high caloric food. The whole brain univariate standard analysis showed no significant group differences. Therefore, it was concluded that under the experimental conditions the SLC2A3 duplication does not induce alterations in focal brain activity. This work shows that the SLC2A3 duplication is associated with an increase in SLC2A3 gene expression with so far unknown consequences on downstream metabolic pathways. Furthermore the SLC2A3 duplication leads to a complex change in neural response that can not be described by a linear association. Further investigation on cellular level and extension of the imaging studies might elucidate the contribution of the SLC2A3 duplication to the endophenotypic variance in ADHD.

Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD) is characterized by symptoms of inattentiveness and hyperactivity/impulsivity. Besides, increasing evidence points to ADHD patients showing emotional dysfunctions and concomitant problems in social life. However, systematic research on emotional dysfunctions in ADHD is still rare, and to date most studies lack conceptual differentiation between emotion processing and emotion regulation. The aim of this thesis was to systematically investigate emotion processing and emotion regulation in adult ADHD in a virtual reality paradigm implementing social interaction. Emotional reactions were assessed on experiential, physiological, and behavioral levels. Experiment 1 was conducted to develop a virtual penalty kicking paradigm implying social feedback and to test it in a healthy sample. This paradigm should then be applied in ADHD patients later on. Pleasant and unpleasant trials in this paradigm consisted of hits respectively misses and subsequent feedback from a virtual coach. In neutral trials, participants were teleported to different spots of the virtual stadium. Results indicated increased positive affectivity (higher valence and arousal ratings, higher zygomaticus activations, and higher expression rates of positive emotional behavior) in response to pleasant compared to neutral trials. Reactions to unpleasant trials were contradictory, indicating increased levels of both positive and negative affectivity, compared to neutral trials. Unpleasant vs. neutral trials revealed lower valence ratings, higher arousal ratings, higher zygomaticus activations, slightly lower corrugator activations, and higher expression rates of both positive and negative emotional behavior. The intensity of emotional reactions correlated with experienced presence in the virtual reality. To better understand the impact of hits or misses per se vs. hits or misses with coach feedback healthy participants’ emotional reactions, only 50% of all shots were followed by coach feedback in experiment 2. Neutral trials consisted of shots over the free soccer field which were followed by coach feedback in 50 % of all trials. Shots and feedback evoked more extreme valence and arousal ratings, higher zygomaticus activations, lower corrugator activations, and higher skin conductance responses than shots alone across emotional conditions. Again, results speak for the induction of positive emotions in pleasant trials whereas the induction of negative emotions in unpleasant trials seems ambiguous. Technical improvements of the virtual reality were reflected in higher presence ratings than in experiment 1. Experiment 3 investigated emotional reactions of adult ADHD patients and healthy controls after emotion processing and response-focused emotion regulation. Participants successively went through an ostensible online ball-tossing game (cyber ball) inducing negative emotions, and an adapted version of the virtual penalty kicking game. Throughout cyber ball, participants were included or ostracized by two other players in different experimental blocks. Participants were instructed to explicitly show, not regulate, or hide their emotions in different experimental blocks. Results provided some evidence for deficient processing of positive emotions in ADHD. Patients reported slightly lower positive affect than controls during cyber ball, gave lower valence ratings than controls in response to pleasant penalty kicking trials, and showed lower zygomaticus activations than controls especially during penalty kicking. Patients in comparison with controls showed slightly increased processing of unpleasant events during cyber ball (higher ratings of negative affect, especially in response to ostracism), but not during penalty kicking. Patients showed lower baseline skin conductance levels than controls, and impaired skin conductance modulations. Compared to controls, patients showed slight over-expression of positive as well as negative emotional behavior. Emotion regulation analyses revealed no major difficulties of ADHD vs. controls in altering their emotional reactions through deliberate response modulation. Moreover, patients reported to habitually apply adaptive emotion regulation strategies even more frequently than controls. The analyses of genetic high-risk vs. low-risk groups for ADHD across the whole sample revealed similar results as analyses for patients vs. controls for zygomaticus modulations during emotion processing, and for modulations of emotional reactions due to emotion regulation. To sum up, the virtual penalty kicking paradigm proved to be successful for the induction of positive, but not negative emotions. The importance of presence in virtual reality for the intensity of induced emotions could be replicated. ADHD patients showed impaired processing of primarily positive emotions. Aberrations in negative emotional responding were less clear and need further investigation. Results point to adult ADHD in comparison to healthy controls suffering from baseline deficits in autonomic arousal and deficits in arousal modulation. Deficits of ADHD in the deliberate application of response-focused emotion regulation could not be found. / Die Aufmerksamkeitsdefizit-/hyperaktivitätsstörung (ADHS) ist gekennzeichnet durch Symptome der Unaufmerksamkeit und Hyperaktivität/Impulsivität. Zudem sprechen zunehmende Befunde für emotionale Defizite und damit einhergehende soziale Probleme bei ADHS. Bisher gibt es jedoch kaum systematische Untersuchungen zu emotionalen Defiziten bei ADHS, und die meisten bisherigen Studien trennen nicht klar zwischen den Konzepten der Emotionsverarbeitung und Emotionsregulation. Das Ziel dieser Arbeit war es, Emotionsverarbeitung und Emotionsregulation bei erwachsenen ADHS Patienten in einem Paradigma in virtueller Realität mit sozialer Interaktion zu untersuchen. Emotionale Reaktionen wurden auf Erlebnisebene, physiologischer Ebene und Verhaltensebene erfasst. In Experiment 1 wurde ein virtuelles Elfmeterparadigma mit sozialem Feedback entwickelt und an einer gesunden Stichprobe getestet. Dieses Paradigma sollte später mit ADHS Patienten verwendet werden. Angenehme und unangenehme Versuchsdurchgänge bestanden aus Treffern bzw. gehaltenen Torschüssen und einer darauffolgenden Rückmeldung von einem virtuellen Trainer. In neutralen Durchgängen wurden die Teilnehmer zu verschiedenen Punkten im virtuellen Stadion teleportiert. Die Ergebnisse sprechen für erhöhte positive Affektivität (höhere Valenz- und Arousalratings, höhere Zygomaticusaktivität, mehr positiver emotionaler Ausdruck) durch angenehme im Vergleich zu neutralen Durchgängen. Reaktionen auf unangenehme im Vergleich zu neutralen Durchgängen waren widersprüchlich und sprechen für erhöhte positive und negative Affektivität. Unangenehme vs. neutrale Durchgänge führten zu niedrigeren Valenzratings, höheren Arousalratings, höherer Zygomaticusaktivität, etwas niedrigerer Corrugatoraktivität und mehr positivem und negativem emotionalen Ausdruck. Die Intensität emotionaler Reaktionen korrelierte mit dem Präsenzerleben in der virtuellen Realität. Um den Einfluss von Torschüssen allein vs. Torschüssen mit Trainerrückmeldung auf emotionale Reaktionen bei Gesunden besser zu verstehen, folgte in Experiment 2 nur auf 50 % aller Schüsse eine Trainerrückmeldung. Neutrale Durchgänge bestanden aus freien Schüssen über das Fußballfeld, auf die zu 50 % eine Trainerrückmeldung folgte. Schüsse mit Rückmeldung führten durchgängig zu stärkeren Valenz- und Arousalratings, höherer Zygomaticusaktivität, niedrigerer Corrugatoraktivität, und höheren Hautleitfähigkeits- reaktionen als Schüsse allein. Auch diese Ergebnisse sprechen für die Induktion positiver Emotionen durch angenehme Durchgänge, während die Induktion negativer Emotionen durch unangenehme Durchgänge uneindeutig scheint. Technische Verbesserungen der virtuellen Realität schlugen sich in höherem Präsenzerleben als in Experiment 1 nieder. Experiment 3 untersuchte emotionale Reaktionen von erwachsenen ADHS Patienten und gesunden Kontrollen nach Emotionsverarbeitung und reaktionsfokussierter Emotions- regulation. Versuchsteilnehmer absolvierten nacheinander ein vorgebliches Online-Ballspiel (Cyber Ball) welches negative Emotionen induzierte, und eine weiterentwickelte Version des virtuellen Elfmeterspiels. Während Cyber Ball wurden die Teilnehmer von zwei anderen Mitspielern in verschiedenen Versuchsblöcken entweder eingeschlossen oder ausgeschossen. Die Teilnehmer wurden in verschiedenen Versuchsblöcken instruiert, ihre Emotionen entweder deutlich zu zeigen, nicht zu regulieren, oder zu verbergen. Einige Ergebnisse sprechen für eine defizitäre Verarbeitung positiver Emotionen bei ADHS. Patienten berichteten niedrigeren positiven Affekt als Kontrollen während Cyber Ball, niedrigere Valenzratings als Kontrollen nach angenehmen Elfmeterdurchgängen, und zeigten niedrigere Zygomaticusaktivität als Kontrollen insbesondere während des Elfmeterschießens. Im Vergleich zu Kontrollen zeigten Patienten eine leicht verstärkte Verarbeitung von unangenehmen Ereignissen beim Cyber Ball (höhere Ratings von negativem Affekt v.a. nach Ausschluss), aber nicht beim Elfmeterschießen. Patienten zeigten eine niedrigere Baseline- Hautleitfähigkeit als Kontrollen, sowie beeinträchtigte Hautleitfähigkeitsmodulationen. Im Vergleich zu Kontrollen zeigten Patienten leicht erhöhten Ausdruck von positiven und negativen Emotionen. Emotionsregulationsanalysen zeigten keine bedeutenden Einschränkungen von ADHS vs. Kontrollen im Verändern ihrer emotionalen Reaktionen durch absichtliche reaktionsfokussierte Emotionsregulation. Außerdem gaben Patienten an, gewohnheitsmäßig sogar häufiger als Kontrollen adaptive Emotionsregulationsstrategien anzuwenden. Der Vergleich einer genetischen Hochrisikogruppe mit einer Niedrigrisikogruppe für ADHS über die gesamte Stichprobe zeigte ähnliche Ergebnisse wie die Analysen für Patienten vs. Kontrollen in der Modulation von Zygomaticusaktivität während der Emotionsverarbeitung, sowie in der Modulation emotionaler Reaktionen durch Emotionsregulation. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das virtuelle Elfmeterparadigma geeignet scheint, um positive, aber nicht negative Emotionen zu induzieren. Die Bedeutsamkeit von Präsenzerleben in einer virtuellen Realität für die Intensität von induzierten Emotionen konnte repliziert werden. ADHS Patienten zeigten Beeinträchtigungen v.a. in der Verarbeitung von positiven Emotionen. Abweichungen in der negativen emotionalen Reagibilität waren weniger eindeutig und sollten weiter untersucht werden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass erwachsene ADHS Patienten im Vergleich zu gesunden Kontrollen eine niedrigere autonome Erregbarkeit bei Baseline und Defizite in der Erregbarkeitsmodulation zeigen. Es zeigten sich keine Defizite von ADHS in der absichtlichen Anwendung von ausdrucksfokussierter Emotionsregulation.

Es wurden mögliche frühzeitige Immunoseneszenzparameter bei Kindern mit Autismus und ADHS im Vergleich zu gesunden Kontrollen mittels real-time quantitativer PCR ermittelt. Zusätzlich wurden T-Zell-spezifische Transkriptionsfaktoren mittels real-time quantitativer PCR gemessen. Es zeigte sich bei Autismus, im Vergleich zu gesunden Kontrollen, eine signifikant erniedrigte Anzahl von TRECs und eine signifikant erhöhte Expression des Th2-Zell-Transkriptionsfaktors GATA3. Schlußendlich scheint es eine schnellere Alterung des Thymus bei Kindern mit Autismus zu geben. Weitere Untersuchungen zur genaueren Differenzierung sind notwendig. / Possible early immunosenescence parameters in children with autism and ADHD were measured in comparison to healthy controls via real-time quantitative PCR. Additionally the expression of t-cell-specific transcriptionfactors were measured via real-time quantitative PCR. A significant lower level of TRECs and a significant higher expression of the th2-cell transcriptionfactor GATA3 was found in children with autism compared to healthy controls. In conclusion, the thymus seems to grow older faster in children with autism. Further studies are necessarsy for more exact differentiation.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der Impulsivität bei adulten Patienten mit ADHS. Es wurden 19 adulte Patienten mit ADHS und 20 gesunde Kontrollprobanden, die nach Alter, Geschlecht und Schulabschluss vergleichbar waren, untersucht. Wir nutzten ein kognitives Set Shifting Paradigma und erfassten die Verhaltensdaten (Reaktionszeit und Fehler) sowie hirnphysiologische Änderungen mittels funktioneller Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS). Als „Region of Interest“ (ROI) legten wir den dorsolateralen präfrontalen Kortex (dlPFC) fest. Zusätzlich erfolgte eine Selbsterfassung der Impulsivität mittels BIS 11, SPSRQ und UPPS Fragebogen. Auf der Verhaltensebene zeigten die Patienten mit ADHS im Vergleich zu den gesunden Kontrollprobanden eine verlängerte Reaktionszeit. Die Bearbeitung einer Shift Aufgabe führte bei beiden Probandengruppen zu einer verlängerten Reaktionszeit sowie einer erhöhten Fehlerzahl im Verhältnis zu einer No Shift Aufgabe. In der Erhebung der funktionellen Daten konnten wir einen signifikanten Unterschied zwischen den Gruppen im Bereich der ROI feststellen. Die gesunden Kontrollprobanden wiesen eine erhöhte Hirnaktivität im dlPFC auf. In den Fragebögen zur Selbsterfassung der Impulsivität erreichten die Patienten in den meisten Unterskalen Werte, die mit erhöhter Impulsivität einhergehen. / The aim of this study was to investigate impulsivity in adult patients with ADHD. We examined 19 adult patients with ADHD and 20 healthy subjects, which were of comparable age, gender and level of education. We used a cognitive Set Shifting paradigm, recorded behavioral data (reaction time and mistakes) and as well as changes in brain activation with a functional near-infrared spectroscopy. As „region of interest“ we used the dorsolateral prefrontal cortex. Additionally, the impulsivity was measured with self-rated impulsivity questionnaires BIS 11, SPSRQ and UPPS. Behavioral results showed a heightened reaction time for the ADHD group as compared with the healthy subjects. We saw an extended reaction time and error rate in all subjects solving Shift trials compared to No Shift trials. Brain activity showed a robust dorsolateral prefrontal activity pattern for the healthy subjects. The ADHD patients reached significantly higher values for impulsivity in the most subscales of the questionnaires.

Die Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung ist eine der häufigsten psychiatrischen Erkrankung des Kindesalters, die eine hohe Heritabilität aufweist und häufig bis ins Erwachsenenalter persistiert und lebenslang zu sozialen, gesundheitlichen und ökonomischen Problemen führt. Die ADHS tritt bei vielen Patienten in Kombina-tion mit anderen psychiatrischen und nicht-psychiatrischen Erkrankungen auf. In den letzten Jahren rückte zunehmend die häufig zur ADHS komorbid auftretende Adipositas in den Fokus der Forschung. Auf der Suche nach copy number variations in Zusammenhang mit ADHS, wurde eine Duplikation auf Chromosom 7p15 – dem Genlocus des NPY – entdeckt. NPY, ist ein endogenes orexigenes Peptid, welches physiologischerweise die Nahrungsaufnahme stimuliert und neben zahlreichen Effekten, wie Blutdruck- und Knochenregulation, auch in Zusammenhang mit neuropsychiatrischen Erkrankungen gebracht werden konnte. Diese Duplikation auf einem Genort, dessen Produkt für die Regulation von Energiehaushalt und Körpergewicht zuständig ist, bildete die Grundlage, eine Assoziationsuntersuchung zu NPY-Genvarianten und dem Körpergewicht bei Kindern durchzuführen. Untersucht wurden bei 269 an ADHS erkrankten Kindern und 142 gesunden Kontrollkindern die Assoziation zwischen NPY-Genvarianten (rs16147, rs16139, rs5574, rs16124) und ADHS, sowie die Assoziation zwischen NPY-Genvarianten und BMI-Perzentilen bei ADHS. Es ergab sich keine signifikante Assoziation bezüglich der aufgestellten Hypothesen. / The attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) is one of the most frequent psychiatric disorders in children. It is highly heritable, often persists until adulthood and causes social, economic and health problems. While psychiatric comorbidities of ADHD have been extensively explored, in the last decade mounting evidence pointed to a possible association between ADHD and obesity. In search of copy number variations related to ADHD and this new comorbidity, a duplication on chromosome 7p15 – the gene of Neuropeptide Y (NPY) - has been identified. NPY is an orexigenic peptide, which stimulates food intake and it has also been implicated in other psychiatric diseases. Therefor we performed an association study in a case contol study design including 269 children with ADHD and 142 healthy controls. The objectiv of our investigation was to study the association between four single nucleotid polymorphisms of the NPY- gene (rs16147, rs16139, rs5574, rs16124) and ADHD, and the association between the NPY-polymorphisms and the bmi-percentiles in children with ADHD. Results: No association between the polymorphisms and ADHD in children was found. No association between bmi-percentiles and the polymorphisms was found in children with ADHD.

Die Entwicklung hochauflösender Fluoreszenzmikroskopiemethoden hat die Lichtmikroskopie revolutioniert. Einerseits ermöglicht die höhere erzielte räumliche Auflösung die Abbildung von Strukturen, die deutlich unterhalb der beugungsbedingten Auflösungsgrenze liegen. Andererseits erhält man durch Einzelmoleküllokalisationsmikroskopiemethoden wie dSTORM (Direct Stochastic Optical Reconstruction Microscopy) Informationen, welche man für quantitative Analysen heranziehen kann. Aufgrund der sich dadurch bietenden neuen Möglichkeiten, hat sich die hochauflösende Fluoreszenzmikroskopie rasant entwickelt und kommt mittlerweile zur Untersuchung einer Vielzahl biologischer und medizinischer Fragestellungen zum Einsatz. Trotz dieses Erfolgs ist jedoch nicht zu verleugnen, dass auch diese neuen Methoden ihre Nachteile haben. Dazu zählt die Notwendigkeit relativ hoher Laserleistungen, welche Voraussetzung für hohe Auflösung ist und bei lebenden Proben zur Photoschädigung führen kann. Diese Arbeit widmet sich sowohl dem Thema der Photoschädigung durch Einzelmoleküllokalisationsmikroskopie, als auch der Anwendung von dSTORM und SIM (Structured Illumination Microscopy) zur Untersuchung neurobiologischer Fragestellungen auf Proteinebene. Zur Ermittlung der Photoschädigung wurden lebende Zellen unter typischen Bedingungen bestrahlt und anschließend für 20−24 h beobachtet. Als quantitatives Maß für den Grad der Photoschädigung wurde der Anteil sterbender Zellen bestimmt. Neben der zu erwartenden Intensitäts- und Wellenlängenabhängigkeit, zeigte sich, dass die Schwere der Photoschädigung auch von vielen weiteren Faktoren abhängt und dass sich Einzelmoleküllokalisationsmikroskopie bei Berücksichtigung der gewonnenen Erkenntnisse durchaus mit Lebendzellexperimenten vereinbaren lässt. Ein weiteres Projekt diente der Untersuchung der A- und B-Typ-Glutamatrezeptoren an der neuromuskulären Synapse von Drosophila melanogaster mittels dSTORM. Dabei konnte eine veränderte Anordnung beider Rezeptortypen infolge synaptischer Plastizität beobachtet, sowie eine absolute Quantifizierung des A-Typ-Rezeptors durchgeführt werden. Im Mittelpunkt eines dritten Projekts standen Cadherin-13 (CDH13) sowie der Glucosetransporter Typ 3 (GluT3), welche beide mit der Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung in Verbindung gebracht werden. CDH13 konnte mittels SIM in serotonergen Neuronen, sowie radiären Gliazellen der dorsalen Raphekerne des embryonalen Mausgehirns nachgewiesen werden. Die Rolle von GluT3 wurde in aus induzierten pluripotenten Stammzellen differenzierten Neuronen analysiert, welche verschiedene Kopienzahlvariation des für GluT3-codierenden SLC2A3-Gens aufwiesen. Die Proteine GluT3, Bassoon und Homer wurden mittels dSTORM relativ quantifiziert. Während die Deletion des Gens zu einer erwartenden Verminderung von GluT3 auf Proteinebene führte, hatte die Duplikation keinen Effekt auf die GluT3-Menge. Für Bassoon und Homer zeigte sich weder durch die Deletion noch die Duplikation eine signifikante Veränderung. / The emergence of super-resolution microscopy techniques caused a revolution of light microscopy. On the one hand, the higher achieved structural resolution allows for the visualization of structures below the diffraction limit. On the other hand, single molecule localization microscopy methods like dSTORM (Direct Stochastic Optical Reconstruction Microscopy) provide information that can be used for quantitative analysis. The new possibilities, offered by these approaches, lead to rapid development of the same and by now they are applied to investigate a broad range of biological and medical questions. Besides this success, it can’t be denied, that these methods also have some disadvantages like the necessity of relative high laser intensities that are needed for the high resolution and might cause photodamage in living samples. This work deals with the issue of photodamage induced by single molecule localization microscopy methods as well as the examination of neurobiological problems on protein level by the usage of dSTORM and SIM (Structured Illumination Microscopy). To identify photodamage, living cells were irradiated at typical conditions and were observed for 20−24 h afterwards. As a quantitative measure for the severity of photodamage, the fraction of dying cells was determined. Besides the expected dependency on intensity and wavelength, a lot of other factors showed to affect the severity. It could be demonstrated that single molecule localization microscopy can be combined with live-cell imaging if one takes those results into account. Another project aimed for the investigation of A- and B-type Glutamate receptors at the neuromuscular junction of Drosophila melanogaster via dSTORM. Thus, an altered arrangement of both receptor types could be observed and A-type receptors could be quantified absolutely. A third project focused on cadherin-13 (CDH13) and glucose transporter 3 (GluT3), which are connected with attention deficit hyperactivity disorder. CDH13 could be detected in serotonergic neurons and radial glial cells of dorsal raphe in embryonic mouse brains using SIM. The role of GluT3 was analyzed in neurons, differentiated from induced pluripotent stem cells, which possessed different copy-number variations of the gene SLC2A3, which codes for GluT3. Proteins GluT3, Bassoon and Homer were quantified relatively using dSTORM. While the deletion of the gene resulted in an expected decrease of GluT3 at the protein level, the duplication didn’t affect the amount of GluT3. In the case of Homer and Bassoon, neither the deletion, nor the duplication caused any significant changes.

Neuropsychiatric disorders, such as attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD), represent a burden which deeply impair the patient’s life. Neurobiological research has therefore increasingly focused on the examination of brain neurotransmitter systems, such as the serotonin (5-HT) system, since a dysfunction has been repeatedly implicated in the pathology of these diseases. However, investigation of functional human neurons in vitro has been restricted by technical limitations for a long time until the discovery of human induced pluripotent stem cells (iPSCs) revolutionized the field of experimental disease models. Since the pathogenesis of neuropsychiatric disorders involves a complex genetic component, genome-wide association studies (GWAS) revealed numerous risk genes that are associated with an increased risk for ADHD. For instance, the novel ADHD candidate gene SLC2A3 which encodes the glucose transporter-3 (GLUT3), facilitates the transport of glucose across plasma membranes and is essential for the high energy demand of several cell types, such as stem cells and neurons. Specifically, copy number variants (CNVs) of SLC2A3 might therefore impact cerebral glucose metabolism as well as the assembly of synaptic proteins in human neurons which might contribute to the pathogenesis of ADHD. We hypothesized that an altered SLC2A3 gene dosage in human neurons can exert diverse protective or detrimental effects on neurodevelopmental processes as well as the coping of glucometabolic stress events, such as hypo- and hyperglycaemic conditions. The generation of specific iPSC lines from ADHD patients and healthy probands served as basis to efficiently differentiate stem cells into 5-HT specific neurons. Using this neuronal culture, we were able to examine effects of SLC2A3 CNVs on the basal expression of SCL2A3 and GLUT3 in human neurons. Furthermore, the focus was on potentially altered coping of the cells with glucose deprivation and the treatment with specific high- and low glycaemic media. High-resolution fluorescence imaging in combination with electrophysiological and molecular biological techniques showed that: 1) The generated human iPSCs are fully reprogrammed human stem cells showing typical characteristics of embryonic stem cell-like morphology, growth behaviour, the ability to differentiate into different cell types of the human body and the expression of pluripotency-specific markers. 2) The neuronal subtype derived from our stem cells display typical characteristics of 5-HT specific median and dorsal neurons and forms synapses reflected by the expression of pre- and postsynaptic proteins. 3) Even if SLC2A3 CNVs influence SLC2A3 and GLUT3 basal expression, no significant alterations in gene and protein expression caused by hyper- and hypoglycaemic conditions, nor in the assembly of proteins associated with synapse formation could be observed in human iPSC-derived neurons. / Neuropsychiatrische Erkrankungen, wie das Aufmerksamkeits-Defizit/Hyperaktivitäts-Syndrom (ADHS), stellen eine Belastung dar, die das Leben des Patienten schwerwiegend beeinträchtigen. Die neurobiologische Forschung hat sich deshalb zunehmend auf die Untersuchung der Neurotransmittersysteme des Gehirns, wie das serotonerge (5-HT) System fokussiert, da eine Dysfunktion wiederholt in Zusammenhang mit der Pathogenese solcher Erkrankungen gebracht wurde. Die in vitro-Untersuchung funktioneller humaner Neurone war jedoch lange Zeit durch technische Limitierungen eingeschränkt, bis die Entdeckung humaner induzierter pluripotenter Stammzellen (iPSCs) das Feld der experimentellen Krankheitsmodelle revolutionierte. Da die Pathogenese neuropsychiatrischer Erkrankungen eine komplexe genetische Komponente einschließt, haben genomweite Assoziationsstudien zahlreiche Risikogene aufgedeckt, die mit einem erhöhten Risiko für ADHS assoziiert werden. Das Kandidatengen SLC2A3, das den Glukosetransporter-3 (GLUT3) codiert, ermöglicht beispielsweise den Transport von Glukose über Plasmamembranen und ist somit essenziell für die hohe Energieanforderung verschiedenster Zelltypen, wie etwa Stammzellen und Neurone. Im Besonderen könnten die Kopienzahlvarianten (CNVs) des Gens SLC2A3 daher den cerebralen Glukosemetabolismus, sowie die Ansammlung synaptischer Proteine beeinflussen und so zur Pathogenese des ADHS beitragen. Wir nahmen an, dass eine veränderte SLC2A3-Gendosis in humanen Neuronen diverse protektive oder schädliche Effekte auf Neuroentwicklungsprozesse, sowie den Umgang mit glukometabolischen Stress-Ereignissen, wie etwa hypo- und hyperglykämische Bedingungen haben könnte. Die Generierung spezieller iPSC-Linien von ADHS-Patienten und gesunden Probanden diente als Basis, um Stammzellen effizient in 5-HT spezifische Neurone zu differenzieren. Diese neuronale Kultur ermöglichte uns die Untersuchung der Effekte der SLC2A3 CNVs auf die Basalexpression von SLC2A3 und GLUT3 in humanen Neuronen. Des Weiteren war der Focus auf einen potenziell veränderten Umgang der Zellen mit Glukoseentzug und der Behandlung mit speziellen hoch- und niederglykämischen Medien. Hochauflösende Fluoreszenzaufnahmen in Kombination mit elektrophysiologischen und molekularbiologischen Techniken zeigten, dass: 1) Die generierten human iPSCs vollständig reprogrammierte humane Stammzellen sind, die die typischen Merkmale der embryonalen Stammzell-Morphologie, des Wachstumsverhaltes, der Fähigkeit in verschiedenste Zelltypen des menschlichen Körpers zu differenzieren und der Expression Pluripotenz-assoziierter Marker aufweisen. 2) Der neuronale Subtyp, der aus unseren Stammzellen generiert wurde, die typischen Charakteristiken medianer und dorsaler 5-HT Neurone aufweist und Synapsen formt, verdeutlicht durch die Expression prä- und postsynaptischer Proteine. 3) Selbst wenn die SLC2A3 CNVs einen Einfluss auf die basale Gen- und Proteinexpression haben, zeigte sich jedoch in humanen iPSC-erzeugten Neuronen keine signifikante Veränderung der Gen- und Proteinexpression aufgrund hyper- und hypoglykämischer Konditionen, noch der Ansammlung der Proteine, die mit der Formation der Synapsen assoziiert sind.