Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Treatment with antipsychotic drugs may cause tardive dyskinesia in humans and orofacial dyskinesia in rodents. Although the dopaminergic system in basal ganglia has been implicated in these movement disorders, their underlying mechanisms remain unclear. In recent years, the identification of high density of CB1 cannabinoid receptors within the basal ganglia has suggested a potential role for endocannabinoids in the control of basal ganglia-related movement disorders. Thus, the present study aimed to investigate whether CB1 receptors are involved in haloperidol-induced orofacial dyskinesia in rats. Adult male rats were treated with haloperidol decanoate (38 mg/kg, i.m., single administration). After 24 days, the animals were submitted to stereotaxic surgery for insertion of cannulas on right ventricle. After recovery, the effect of anandamide (6 nmol, i.c.v.) and/or the CB1 receptor antagonist SR141716A (30 μg, i.c.v.) on haloperidol-induced VCMs was assessed. Anandamide reversed haloperidol-induced VCMs. SR141716A (30 μg, i.c.v.) did not alter haloperidol-induced VCM per se, but prevented the effect of anandamide on VCM in rats. In conclusion, our results show that activation of CB1 receptor may prevent haloperidol-induced VCMs in rats, implicating cannabinoid signaling via CB1 receptor in orofacial dyskinesia. / O tratamento com antipsicóticos pode causar discinesia tardia em humanos e discinesia orofacial em roedores. Embora a via dopaminérgica nigroestriatal tem sido implicada nestas alterações motoras, seus mecanismos continuam não completamente esclarecidos. Recentemente, a identificação da alta densidade de receptores canabinóides (CB1) nos gânglios da base tem sugerido que os canabinoides possuem um papel importante no controle das desordens de movimento. Desta forma, o objetivo do presente estudo foi investigar se os receptores CB1 estão envolvidos na discinesia orofacial induzida por haloperidol em ratos. Ratos machos adultos receberam decanoato de haloperidol (38 mg/kg, i.m., administração única). Após 24 dias os mesmos foram submetidos a cirurgia estereotáxica para a implantação de cânula no ventrículo direito. Após um período de recuperação, o efeito da anandamida (agonista canabinóide) (6 nmol, i.c.v.) e/ou do antagonista do receptor CB1, SR141716A (30 μg, i.c.v.), sobre os MMVs foi analisado. A anandamida reverteu os MMVs induzidos por haloperidol. O SR141716A (30 μg, i.c.v.) per se não alterou os MMVs induzidos por haloperidol, mas preveniu o efeito da anandamida sobre os MMVs em ratos. Em conclusão, nossos resultados mostram que a ativação dos receptores CB1 pode prevenir os MMVs induzidos por haloperidol em ratos, sugerindo a participação da sinalização canabinóide via receptor CB1 na discinesia orofacial.

Orientador: Antonio Francisco Godinho / Resumo: O herbicida atrazina (ATR) é um praguicida usado intensivamente na agricultura, que persiste no meio ambiente e causa toxicidade em espécies não-alvo, inclusive seres humanos. Considerando o potencial da ATR para produzir efeitos no sistema nervoso central (SNC) e a falta de informações na literatura corrente sobre esse tipo de toxicidade, o objetivo deste projeto de pesquisa foi avaliar os efeitos da exposição subcrônica ao herbicida ATR sobre parâmetros neurocomportamentais específicos e estabelecer sua correlação com o estresse oxidativo (EO) em tecido cerebral de ratos e com o sistema dopaminérgico em regiões específicas do cérebro, nominalmente córtex pré-frontal (CPF), hipocampo (HIP) e corpo estriado. Ratos Wistar machos receberam solução salina (0,3 ml; controle - Ct), atrazina (ATR; 100 mg/kg), atrazina mais vitamin E (ATR; 100 mg/Kg + VE; 200 mg/kg), apenas vitamina E (VE; 200 mg/kg), atrazina mais levodopa (ATR; 100 mg/Kg + LEV; 20 mg/kg) e apenas levodopa (LEV; 20 mg/kg), por gavage, durante 28 dias. O comportamento foi avaliado utilizando arena de campo aberto (ACA), labirinto em cruz elevado (LCE) e hole-board (HB). O teste de estresse oxidativo no tecido cerebral avaliou os níveis de malondialdeído (MDA), capacidade antioxidante hidrofílica (CAH) e atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT). A dopamina (DA) foi quantificada por HPLC, em áreas cerebrais específicas (CPF, HIP e estriado). Exposição à ATR provocou ansiedade, diminuiu a coord... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Atrazine (ATR) herbicide is a pesticide used intensively in agriculture that persists in environment and causes toxicity on non-target species, include humans. Considering the potential of ATR to produce effects on the central nervous system (CNS) and the lack of information in the current literature about this type of toxicity, the aim of this research project was to evaluate the effects of subchronic exposure to ATR herbicide on specific neurobehavioral parameters and to establish its correlation with oxidative stress (OE) in rat brain tissue and with the dopaminergic system in specific brain regions, nominally prefrontal cortex (PFC), hippocampus (HIP) and striatum. Male Wistar rats received saline (0.3 ml; control - Ct), atrazine (ATR; 100 mg/kg), atrazine plus vitamin E (ATR; 100 mg/Kg + VE; 200 mg/kg) only vitamin E (VE; 200 mg/kg), atrazine plus levodopa (ATR; 100 mg/Kg + LEV; 20 mg/kg) and only levodopa (LEV; 20 mg/kg), via gavage, during 28 days. Behavior was assessed using open field arena (OF), elevated plus-maze (EPM) and hole-board (HB) apparatus. Oxidative stress assay in brain tissue evaluated malondialdehyde (MDA) levels, hydrophilic antioxidant capacity (HAC), and superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) enzymes activity. Dopamine (DA) was quantified using HPLC, in specific brain areas (PFC, HIP and striatum). ATR exposure caused anxiety-like behavior, decreased motor coordination and did not alter the locomotor activity of the animals. ATR did not chang... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

The neurotransmitter dopamine (DA) plays a critical role in regulating cognition, behavior and physiology in humans. Imbalances in DA or damage to the dopaminergic (DAnergic) system can be consequential to neurological health and lead to the progression of psychiatric and neurodegenerative disorders that include but are not limited to schizophrenia and Parkinson’s disease (PD). PD, in particular, is associated with debilitating motor symptoms that result following a considerable loss of midbrain DAnergic neurons. This loss is likely correlated to a combinatory insult of environmental exposures and genetic predisposition, as the majority of cases are idiopathic in nature. To date there remains to be a curative treatment, thus much research has been done to generate models of sporadic PD through the use of neurotoxic exposures in addition to the search for plant-derived chemicals that confer neuroprotection prior to the onset of symptoms to improve the quality of life for those at risk. Here, we established a model to mimic pathologies observed in sporadic PD using both larval and adult zebrafish. The larval model examined the neurotoxic impact of 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP), 1-methyl-4-phenyl-pyridinium (MPP+), 6-hydroxydopamine (6-OHDA), rotenone, and paraquat to delineate the optimal compound that exerts the largest degree of diencephalic DAnergic cell death and motor perturbance using Tg(dat:eGFP) transgenic zebrafish. Using this model, we also showed that between ascorbic acid (AA), ferulic acid (FA) and vanillic acid (VA), pretreatment of FA elicits that largest neuroprotective effect against MPTP-induced oxidative stress and neurodegeneration. The optimization of a reliable adult model to investigate mitochondrial impacts in vivo was then addressed through introducing MPTP into the cerebroventricular fluid of Tg(dat:tom20 MLS:mCherry) transgenic zebrafish. Gene expression and immunostaining data suggest that MPTP induces DAnergic mitochondrial fragmentation through mitophagy activation. Moreover, we sought to examine the genetic influence over DAnergic production and disorders by targeting nr4a2 paralogs for CRISPR-Cas9 mediated mutagenesis. Despite a similar deleterious effect observed in DAnergic populations, nr4a2a and nr4a2b mutants each possess variable effects on neurotrophins, metabolism, other neurotransmitters and behavior. nr4a2a mutants more closely resemble PD pathologies, whereas nr4a2b mutants exhibit phenotypes reminiscent of psychiatric disorders. Throughout DAnergic regeneration, nr4a2a was also shown to mimic shha expression patterns suggestive of a predominant role over nr4a2b in differentiation. Further gene expression data may also indicate that notch1a drives the proliferative stages of DAnergic progenitors prior to the shift to shha signaling for differentiation. In sum, we believe the sporadic and genetic models of DA deficiencies offer an opportunistic tool to study molecular mechanisms of DAnergic regeneration, potential therapeutics and to gain a better understanding of mitochondrial influence in neurological pathologies.

The brain is a major target site in acute cyanide intoxication, as indicated by several symptoms and signs. Cyanide inhibits the enzyme cytochrome oxidase. This inhibition causes impaired oxygen utilization in all cells affected, severe metabolic acidosis and inhibited production of energy. In this thesis, some neurotoxic effects of cyanide, in particular, the effects on dopaminergic pathways were studied. In a previous study, decreased levels of striatal dopamine and HVA were found after severe cyanide intoxication (5-20 mg/kg i.p.). However, increased striatal dopamine were found in rats showing convulsions after infusion of low doses of cyanide (0.9 mg/kg i.v.), at the optimal dose rate (the dose rate that gives the treshold dose). Increased striatal dopamine synthesis was observed in rats after cyanide treatment and in vitro. Furthermore, in rat, as well as in pig striatal tissue, cyanide dose- dependently increased the oxidative deamination of 5-HT (MAO-A) and DA (MAO-A and -B) but not that of PEA (MAO-B). Thus cyanide affects both the synthesis and metabolism of dopamine. In rats, sodium cyanide (2.0 mg/kg, i.p.) decreased the striatal dopamine Dj- and D2-receptor binding 1 hour after injection. Increased extracellular levels of striatal dopamine and homovanillic acid were also shown after cyanide (2.0 mg/kg; i.p.). DOPAC and 5-HIAA were slightly decreased. This indicates an increased release or an extracellular leakage of dopamine due to neuronal damage caused by cyanide. Thus the effects of cyanide on dopamine Dj- and D2~receptors could in part be due to cyanide-induced release of dopamine. Because of reported changes in intracellular calcium in cyanide-treated animals, the effects of cyanide on inositol phospholipid breakdown was studied. Cyanide seemed not to affect the inositol phospholipid breakdown in vitro. The effects of cyanide on the synthesis and metabolism of brain GAB A were also examined. A decreased activity of both GAD and GAB A-T were found in the rat brain tissue. The reduced activity of GAB A-T, but not that of GAD returned to the control value after adding PLP in the incubation media. The cyanide-produced reduction of GABA levels will increase the susceptibility to convulsions, and could partly be due to GAD inhibition. In conclusion, cyanide affects the central nervous system in a complex manner. Some effects are probably direct. The main part, however, appears to be secondary, e.g. hypoxia, seizures, changes in calcium levels or transmitter release produced by cyanide. / <p>Diss. (sammanfattning) Umeå : Umeå universitet, 1993, härtill 7 uppsatser</p> / digitalisering@umu

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Pain is a complex, multifactorial and protective process essential to the preservation of the integrity of the organisms, but when it becomes persistent its presence is devastating, which considerably reduces the well-being and requires immediate interventions. However, even the drug available therapy exerts relative efficacy, there are some limitations about its use. Taking it into account and the potential pharmacological effects already been described to synthetic organoselenium compounds, the aims of this study were to evaluate the antinociceptive effect of a selenosteroid devirated, p-chloro-selenosteroid (PCS), in acute animal models of nociception as well as to propose the mechanisms by which PCS elicits antinociception and if treatment with PCS triggers any toxic effect. The results showed that the administration of PCS (10 mg/kg, intragastrically, i.g.) significantly reduced nociception behaviours in chemical nociception tests, writhing test induced by acetic acid, glutamate test and formalin test, and thermal nociception test, tail-immersion test. Pre-treatment with caffeine (3 mg/kg, intraperitoneally [i.p.], a non-selective antagonist at adenosinergic receptors), SCH58261 (3 mg/kg, i.p., a selective antagonist at A2A adenosinergic receptors), SCH23390 (0.05 mg/kg, i.p., a selective antagonist at D1 dopaminergic receptors) and sulpiride (5 mg/kg, i.p., a selective antagonist at D2 and e D3 dopaminergic receptors) caused a reduction in the antinociceptive action of PCS. By contrast, pretreatment with WAY100635 (0.7 mg/kg, i.p., a selective antagonist at 5-HT1 dopaminergic receptors), ketanserin (0.3 mg/kg, i.p., a selective antagonist at 5-HT2A/2C dopaminergic receptors), ondasentron (0.5 mg/kg, i.p., a selective antagonist at 5-HT3 dopaminergic receptors), L-arginine (600 mg/kg, i.p.) and naloxone (1 mg/kg, subcutaneous [s.c.], a non-selective antagonist at opiod receptors) did not abolish the antinociceptive effect caused by PCS administration. Besides, PCS administration did not caused any alteration neither in plasma aspartate and alanine aminotransferase activities (AST and ALT, respectively), nor in plasma levels of urea, cholesterol and triglycerides, as well as in locomotor and exploratory activities in the animals. In conclusion, the results showed that PCS had antinociceptive action in different models of pain without causing acute toxic effects in mice. The contribution of adenosinergic and dopaminergic systems was demonstrated in PCS action. / A dor é uma sensação complexa, multifatorial e de caráter protetor, mas quando prolongada traz desconforto e reduz consideravelmente a qualidade de vida, requerendo controle imediato. O tratamento farmacológico disponível para essas condições apesar de eficiente é, muitas vezes, também limitado e insuficiente. Tendo isso em vista e considerando o potencial farmacológico já reportado de compostos orgânicos sintéticos de selênio, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito antinociceptivo do p-cloro-selenoesterol (PCS), um um derivado de selenoesterol, em modelos de nocicepção aguda em camundongos, assim como propor mecanismos de ação para este efeito e concomitante a avaliação de possíveis efeitos tóxicos decorrentes de sua administração. Os resultados demonstraram que o tratamento com PCS (10 mg/kg, pela via intragástrica [i.g.]) reduziu significativamente o comportamento nociceptivo tanto nos modelos de nocicepção química, teste das contorções induzidas pelo ácido acético, teste do glutamato e teste da formalina, como no de nocicepção térmica, imersão da cauda. O pré-tratamento dos animais com cafeína (3 mg/kg, intraperitoneal [i.p.], antagonista não seletivo dos receptores adenosinérgicos), SCH58261 (3 mg/kg, i.p., antagonista seletivo de receptores adenosinérgicos A2A), SCH23390 (0,05 mg/kg, i.p., antagonista seletivo de receptores dopaminérgicos do subtipo D1) e sulpirida (5 mg/kg, i.p., antagonista seletivo de receptores dopaminérgicos do subtipo D2 e D3), reduziu a ação antinociceptiva do PCS. O pré-tratamento com os antagonistas do sistema serotoninérgico (WAY100625, 0,7 mg/kg, i.p., antagonista seletivo de receptores do subtipo 5-HT1, Ketanserina, 0,3 mg/kg, i.p., antagonista seletivo de receptores do subtipo 5-HT2A/2C, e Ondasentrona, 0,5 mg/kg, i.p., antagonista seletivo de receptores do subtipo 5-HT3) e opioide (naloxona, 1 mg/kg, subcutâneo, antagonista não-seletivo de receptores opioides) e a via do óxido nítrico (ʟ-Arginina, 600 mg/kg, i.p., substrato da enzima óxido nítrico sintase) não alteraram o efeito antinociceptivo exercido pela administração do PCS. Além disso, o tratamento com o PCS (10 mg/kg, i.g.) não causou alteração na atividade das enzimas aspartato e alanina aminotransferase (AST e ALT, respectivamente), nem nos níveis plasmáticos de ureia, colesterol e triglicerídeos, e na atividade locomotora e exploratória dos animais. Dessa forma, os resultados obtidos demonstram que a administração do PCS apresentou efeito antinociceptivo em distintos modelos animais de dor aguda, com possível participação dos sistemas adenosinérgico e dopaminérgico nesta ação, sem desencadear efeitos tóxicos.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Carvacrol (5-Isopropil-2-metilfenol) Ã um monoterpeno fenÃlico presente nos Ãleos essenciais de diversas plantas. Ã o principal constituinte dos Ãleos essenciais de orÃgano e thyme. Este trabalho apresenta as aÃÃes comportamentais do carvacrol em modelos animais de ansiedade, depressÃo, sedaÃÃo e convulsÃo, tais como labirinto em cruz elevado (LCE), campo aberto, rota rod, tempo de sono induzido por pentobarbital, convulsÃo induzida por pentilenotetrazol, nado forÃado e suspensÃo da cauda. Carvacrol (CVC) foi administrado oralmente, em camundongos machos, em doses Ãnicas de 12,5; 25 e 50 mg/kg. Os resultados mostraram que o CVC, nas trÃs doses estudadas, nÃo alterou a atividade motora no teste do rota rod nem o nÃmero de cruzamentos no teste do campo aberto. Entretanto, CVC diminuiu o nÃmero de grooming no teste do campo aberto. No LCE, CVC nas doses estudadas aumentou todos os parÃmetros observados, sugerindo um possÃvel efeito ansiolÃtico. O flumazenil, um antagonista dos receptores GABAA/BenzodiazepÃnico, foi capaz de reverter esse efeito. CVC nÃo alterou a latÃncia de sono e a duraÃÃo do sono no teste do tempo de sono induzido por pentobarbital. CVC tambÃm apresenta um efeito antidepressivo, pois o tratamento agudo desta substÃncia diminuiu o tempo de imobilidade nos testes do nado forÃado e da suspensÃo da cauda, sem apresentar mudanÃas da ambulaÃÃo no teste do campo aberto. Este efeito do CVC (25 mg/kg) nÃo foi revertido pelo prÃ-tratamento dos animais com p-clorofenilalanina (PCPA, um inibidor da sÃntese de serotonina), prasozina (um antagonista dos receptores &#945;1-adrenÃrgicos) e ioimbina (um antagonista dos receptores &#945;2-adrenÃrgicos). Em contrapartida, o prÃ-tratamento dos animais com SCH23390 (um antagonista dos receptors D1-dopaminÃrgicos) ou sulpirida (um antagonista dos receptors D2-dopaminÃrgicos) reverteu completamente o efeito antidepressivo do CVC (25 mg/kg) no teste do nado forÃado. No teste da convulsÃo induzida por pentilenotetrazol, CVC nÃo foi capaz de proteger os animais das convulsÃes ou diminuir a latÃncia de morte. Os dados obtidos sugerem que o CVC apresenta efeitos ansiolÃticos, provavelmente relacionados com o sistema GABAÃrgico e efeitos antidepressivos, que parecem depender da sua interaÃÃo com o sistema dopaminÃrgico, mas nÃo com os sistemas serotonÃrgico e noradrenÃrgico. / Carvacrol (5-Isopropyl-2-methylphenol) is a monoterpenic phenol present in the essencial oil of many plants. It is the major component of the essential oil fraction of oregano and thyme. This work presents the behavioral effects of carvacrol in animal models of anxiety, depression, sedation and convulsion, such as, elevated plus maze (EPM), open field, rota rod, barbiturate-induced sleeping time, pentilenetetrazole-induced seizures, forced swimming and tail suspension tests. Carvacrol (CVC) was administered orally, to male mice, at single doses of 12.5; 25 and 50 mg/kg. The results showed that CVC had no effect on the spontaneous motor activity in the rota rod test nor in the number of squares crossed in the open field test. However, CVC decreased the number of groomings in the open field test. In the plus maze test, CVC increased all the observed parameters in the EPM test, suggesting a possible anxiolytic effect. Flumazenil, an antagonist of GABAA/Benzodiazepinic receptors, was able to reverse these effects of CVC. Therefore, CVC did not alter the sleep latency and sleeping time in the barbiturate-induced sleeping time test. CVC also presented an antidepressant activity since that the acute treatment of this substance decreased the immobility time in the forced swimming and tail suspension tests without accompanying changes in ambulation in the open-field test. The anti-immobility effect of CVC (25 mg/kg) was not prevented by pre-treatment of mice with p-chlorophenylalanine (PCPA, an inhibitor of serotonin synthesis), prazosin (an &#945;1-adrenoceptor antagonist) and yohimbine (&#945;2-adrenoceptor antagonist). On the other hand, the pre-treatment of mice with SCH23390 (a dopamine D1 receptor antagonist) or sulpiride (a dopamine D2 receptor antagonist) completely blocked the antidepressant-like effect of CVC (25 mg/kg) in the forced swimming test. In the pentilenetetrazole induced seizures test CVC was not able to protect the animals from seizures nor increase the death time. The data suggest that CVC presents anxiolytic effects, probably related with GABAergic system and antidepressant effects that seems to be dependent on its interaction with the dopaminergic system, but not with the serotonergic and noradrenergic systems.

Neuronal alterations resulting from exposure to Parkinsonian-inducing 1-methyl-4- phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) in an in vitro model SH-SYSY human neuroblastoma cells were explored using cytotoxic effects, neurochemical changes and pathological injury as endpoints. The results suggested that: MPTP entered the SH-SYS5Y human neuroblastoma cells through a non-dopamine transport mechanism, and was metabolized to 1-methyl-4-phenyl-2,3-dihydropyridium (MPDP⁺) and 1-methyl-4-phenylpyridium (MPP⁺) by monoamine oxidase (MAO). MPP⁺, the neurotoxic analog of MPTP, was taken up into cells through a dopamine (DA) uptake mechanism. MPTP, via its metabolite MPP⁺, inhibited NADH dehydrogenase activity. The MPTP-induced alterations of morphology included formation of blebs, attenuated neutrites, abnormal mitochondria with electron-density of matrix and disorganization of cristae, and abnormal aggregation of filamentous material of the cytoskeleton. MPTP was neurotoxic to the dopaminergic system, inhibiting monoamine oxidase (MAO) activity, and decreasing levels of dopamine (DA) and other catecholamines. In addition, MPTP enhanced ³H-DA release from cells, and its metabolite MPP⁺ inhibited ³H-DA uptake. MPTP was found to directly act on the cholinergic system in SH-SY5Y cells, causing dose-related decreases in the binding at muscarinic and nicotinic receptors. MPTP also inhibited acetylcholinesterase (AChE) activity and increased choline levels. The MPTP-induced increase in DA release and the decreases in catecholamines in SH-SYSY cells were blocked by pretreatment with acetylcholine receptor antagonists atropine and d-tubocurarine. MPTP caused increases in tau proteins, and also caused an increased expression of the reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) product after treatment for 2 to 5 days at 10⁻³ to 10⁻⁴ M. The results, for the first time, demonstrated that MPTP affected cytoskeletal associated tau protein and altered its mRNA. These results demonstrated that the human neuroblastoma cell line, SH-SYSY, can be used as an in vitro model for the study of the neurotoxicity of MPTP, including the mechanisms associated with exposure to this neurotoxicitant. / Ph. D.

Täglich treffen Menschen zahlreiche Entscheidungen. Häufig stellt sich dabei die Frage, ob man einer direkt verfügbaren Versuchung nachgibt oder versucht, ein in der Zukunft liegendes Ziel zu erreichen. Impulsivität und Selbstkontrolle können dabei als konfligierende Persönlichkeitseigenschaften im Entscheidungsprozess gesehen werden. In der Entscheidungsforschung wird postuliert, dass zwei getrennte Systeme existieren, die bei jeder Wahl berücksichtigt werden: ein eher impulsives und ein reflektives System. Je nach Stärke der Anteile der beiden Systeme werde eine Entscheidung getroffen. Neben behavioralen Theorien haben die Befunde der kognitiven Neurowissenschaften dazu beigetragen, den beschriebenen Systemen relevante Hirnregionen zuzuschreiben: limbische Regionen, vor allem das ventrale Striatum, werden dabei vor allem mit dem impulsiven System in Verbindung gebracht, während kortikale Strukturen, im Besonderen dorsolateraler präfrontaler (DLPFC) und anteriorer cingulärer Kortex (ACC), mit Selbstkontrolle assoziiert werden. Das Belohnungssystem ist eng mit dopaminergen Signalübertragungswegen verbunden, die unter anderem durch Gene für Dopamin- Rezeptor, -Transporter und -Abbau beeinflusst werden. Studien zur Erforschung der behavioralen Grundlagen und neuronalen Zusammenhänge menschlicher Entscheidungen haben bislang vor allem Forced-Choice-Paradigmen verwendet, bei denen sich die Probanden zwischen einer sofort verfügbaren, kleineren Belohnung und einer späteren, größeren Belohnung entscheiden müssen. Bei dieser Operationalisierung erfolgt bei jeder Entscheidung eine eindeutige Zuordnung zum impulsiven oder selbstkontrollierten System, alltägliche Entscheidungen hingegen sind meist deutlich weniger eindeutig und transparent. Aus diesem Grund wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein fMRT-Paradigma entwickelt, das menschliche Entscheidungen abbildet, ohne auf diese dichotome Einteilung zurückzugreifen. So sollten mithilfe des Versuchsresistenz-Paradigmas (VR-Paradigma) sowohl Belohnungsareale aktiviert, als auch schwierige Entscheidungen abgebildet werden. Dabei wurden den Probanden in neun Blöcken jeweils zwanzig kleine Geldbeträge (zwischen einem und 99 Cent) angeboten, von denen pro Block nur fünf gutgeschrieben werden konnten. Es wurden zwei aufeinander aufbauende Studien an unterschiedlichen Stichproben durchgeführt: Im Rahmen der ersten Studie wurden 53 männliche Studenten untersucht. Neben dem VR-Paradigma wurden psychologische Fragebögen erhoben, bei 30 Probanden erfolgte außerdem eine genetische Analyse hinsichtlich dreier Dopamin-assoziierter Polymorphismen (COMT Val158Met, DAT1 und DRD2/ANKK1 Taq 1A). In einer zweiten Studie wurden die Daten 16 männlicher alkoholabhängiger Patienten sieben bis 14 Tage nach Beginn eines Entzugs und 16 männlicher Kontrollprobanden analysiert. Diese wurden ebenfalls dem VR-Paradigma unterzogen und begleitend mithilfe psychologischer Fragebögen untersucht. Bei der Auswertung wurden die Entscheidungen im Sinne eines 2x2-Designs nach Antwort (Ja oder Nein) und Höhe (Hoch (≥ individuellem Median der gutgeschriebenen Beträge) oder Niedrig (< individuellem Median) eingeteilt. Dabei sollten Belohnungsreaktionen vor allem bei höheren Beträgen auftreten, während schwierige Entscheidungen und Versuchungsresistenz über die Ablehnung hoher Beträge und die Annahme niedriger Beträge abgebildet werden. Die Auswertung der ersten Studie erbrachte einen signifikanten Unterschied der Reaktionszeiten im VR-Paradigma bezogen auf die Höhe der angebotenen Beträge und die Interaktion von Antwort und Höhe, wobei die Ablehnung eines hohen Betrags die längsten Reaktionszeiten hervorrief. Bei hohen im Vergleich zu niedrigen Beträgen konnten Aktivierungen im bilateralen ventralen Striatum, rechten DLPFC, ACC, in der bilateralen Insula und im inferioren parietalen Lobus (IPL) nachgewiesen werden. Bei der Ausübung von Versuchungsresistenz (Interaktion der Haupteffekte) wurde dagegen der linke DLPFC aktiviert. Im Rahmen einer Konnektivitätsanalyse (psychophysiologische Interaktionen) konnte eine Korrelation der Aktivierung des linken DLPFC mit dem ventralen Striatum nur bei hohen abgelehnten Beträgen, nicht aber bei niedrigen zurückgewiesenen Beträgen gefunden werden. Bezüglich der Verbindung zwischen neuronaler Aktivierung und Persönlichkeit konnten Zusammenhänge der Belohnungsreaktion mit hohen Werten auf Impulsivitätsskalen und für Risikoverhalten sowie niedrigen Werten für Selbstkontrolle nachgewiesen werden. Für die Aktivierung in Kontrollarealen bei Versuchungsresistenz konnte ein entgegengesetzter Effekt beobachtet werden. Die Auswertung der genetischen Daten ergab eine signifikante stärkere Aktivierung des ventralen Striatums bei 10R- Homozygoten. Bei 10R-Homozygoten liegt eine erhöhte Zahl von Dopamin-Transportern an der Synapse vor, was am ehesten zu einer verringerten Verfügbarkeit von Dopamin im synaptischen Spalt führt. Die Auswertung von Studie 2 erbrachte signifikante Unterschiede der Reaktionszeiten nur bezüglich der Höhe der angebotenen Belohnung, die Gruppenzugehörigkeit (Patient- Kontrolle) und die Interaktion der Haupteffekte hatten keinen Einfluss. Die Patienten behielten signifikant häufiger eine Kaufoption bis zum Ende eines Blocks übrig. Bei der neuronalen Aktivierung konnte eine stärkere Aktivierung des linken DLPFC und linken IPL bei Patienten nachgewiesen werden. Außerdem fanden sich signifikant höhere Werte auf impulsivitätsassoziierten Persönlichkeitsskalen für Patienten im Vergleich zu Kontrollen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnten mit dem neu entwickelten VR-Paradigma neuronale Aktivierungen in Belohnungs- (v.a. ventrales Striatum) und Kontrollarealen (v.a. linker DLPFC und ACC) nachgewiesen werden. Außerdem scheint eine Konnektivität zwischen DLPFC und ventralem Striatum abhängig von der Notwendigkeit zur Ausübung kognitiver Kontrolle zu bestehen. Das Ausmaß neuronaler Aktivierung war mit Persönlichkeitsmaßen von Impulsivität und Selbstkontrolle korreliert, hier haben also interindividuelle Unterschiede in neuronaler Aktivierung Auswirkungen auf die Persönlichkeit. Der gefundene Einfluss des DAT1-Gens steht im Gegensatz zu bisherigen Befunden, dies kann mit der unterschiedlichen Operationalisierung zusammenhängen. Unterschiede zwischen alkoholabhängigen Patienten und Kontrollen hinsichtlich einer stärkeren Aktivierung in Kontrollarealen bei Patienten lassen vermuten, dass Patienten einen höheren kognitiven Aufwand zur Kontrollausübung aufwenden müssen. Mithilfe des neuartigen Versuchungsresistenz-fMRT-Paradigmas zur Versuchungsresistenz werden bekannte Hirnregionen im Entscheidungsprozess angesprochen und es bietet darüber hinaus neue Einblicke in Interaktionseffekte. Weiterführende Studien können über eine Anwendung des Paradigmas an einer größeren klinischen Stichprobe in Verbindung mit genetischer Analytik neue Einblicke in Suchtmechanismen und deren Aufrechterhaltung ermöglichen.

A côté de la triade motrice symptomatologique de la maladie de Parkinson (MP), des troubles comportementaux et cognitifs sont également fréquemment observés, incluant notamment l'apathie, définie comme une importante diminution des comportements motivés et qui est souvent associée à de l'anxiété et de la dépression. De façon intéressante, ces troubles neuropsychiatriques sont souvent observés chez des patients parkinsoniens traités par la stimulation cérébrale à haute fréquence du noyau sous-thalamique. Bien que les mécanismes physiopathologiques à l'origine de ces troubles restent aujourd'hui encore inconnus, il a été récemment suggéré qu'il pouvait exister un lien entre la diminution du traitement dopaminergique (DA) (rendue possible par les effets bénéfiques sur le plan moteur de la stimulation cérébrale profonde) et la résurgence du syndrome d'apathie chez ces patients parkinsoniens stimulés. Dans une première partie expérimentale, nous avons voulu déterminer le rôle du système DA dans l'émergence de ces troubles neuropsychiatriques d'identifier les projections DA ascendantes qui pourraient préférentiellement être impliquées. Notre modèle animal chez le rat, obtenu par des lésions neurotoxiques sélectives, bilatérales et partielles des différentes régions du continuum DA mésencéphalique nous a permis de mettre en évidence un rôle déterminant de la voie DA nigrostriatale dans les processus motivationnels et dans la régulation des comportements de type dépressif et anxieux, tout en s'affranchissant d'une altération des fonctions motrices. Dans une deuxième partie, une approche pharmacologique par des traitements chroniques à la L-DOPA ou au Ropinirole (agoniste D2/D3) nous a permis de vérifier de la bonne valeur prédictive de notre modèle animal vis-à-vis des traitements utilisés en clinique. L'administration de différents agonistes DA sélectifs des récepteurs de type D1, D2 et D3 nous a permis par la suite de montrer une implication majeure des récepteurs D3 dans la capacité à corriger le phénotype induit par la lésion de la voie nigrostriatale, ce qui ouvre ainsi la voie à de nouvelle cible thérapeutique. Au final, les données obtenues au cours de ce travail doctoral apportent de nouveaux arguments en faveur d'une implication de la voie DA nigrostriée dans l'émergence des troubles apathiques. Le modèle lésionnel mis en place pourra permettre de mieux appréhender le rôle de la dopamine dans les processus qui sous-tendent ces troubles motivationnels et thymiques dans la MP et identifier de nouvelles stratégies thérapeutiques mieux adaptées pour leur traitement. / Beyond the classical triad of motor symptoms observed in Parkinson's disease (PD), behavioural and cognitive disturbances are also commonly observed, including apathy, defined as a decrease in motivated directed behaviours, and which is often associated with anxiety and depression. Interestingly, these neuropsychiatric symptoms are frequently observed in parkinsonian patients with high frequency stimulation of the subthalamic nucleus. Although the pathophysiological mechanisms behind these troubles are still unknown, a link has been recently suggested between the reduction of dopaminergic drugs (DA) (made possible by the benefits on the motor ability of deep brain stimulation) and the resurgence of the apathetic syndrome in these stimulated patients. In a first set of experiments, we set out to determine the role of the DA system in the emergence of such neuropsychiatric symptoms and which part of the DA ascending pathway is more specifically involved. Our lesion model in rats, by neurotoxic partial, selective and bilateral lesions of different regions of the DA midbrain continuum were performed allowed us to highlight a key role of the nigrostriatal DA pathway in the motivational processes and in regulating depressive- and anxiety-like behaviours, while avoiding motor impairments. In the second part, a pharmacological approach by chronic treatment with L-DOPA or Ropinirole (D2/D3 agonist) allowed us to verify the predictive value of our animal model in regard to treatment classically used in clinic. The administration of different selective agonists of the D1, D2 and D3 DA receptors has allowed us to show the major involvement of the D3 receptors in the efficiency to reverse the phenotype induced by the nigrostriatal pathway lesion, which opens the way for new therapeutic targets. Finally, the data obtained during this doctoral work provides new arguments for an involvement of the nigrostriatal DA pathway in the emergence of the apathetic syndrome in PD. The lesion model developed can lead to a better understanding of the role of DA in the processes underlying these motivational and mood disorders in PD and to identify new therapeutic strategies, more suitable for further treatment.

Täglich treffen Menschen zahlreiche Entscheidungen. Häufig stellt sich dabei die Frage, ob man einer direkt verfügbaren Versuchung nachgibt oder versucht, ein in der Zukunft liegendes Ziel zu erreichen. Impulsivität und Selbstkontrolle können dabei als konfligierende Persönlichkeitseigenschaften im Entscheidungsprozess gesehen werden. In der Entscheidungsforschung wird postuliert, dass zwei getrennte Systeme existieren, die bei jeder Wahl berücksichtigt werden: ein eher impulsives und ein reflektives System. Je nach Stärke der Anteile der beiden Systeme werde eine Entscheidung getroffen. Neben behavioralen Theorien haben die Befunde der kognitiven Neurowissenschaften dazu beigetragen, den beschriebenen Systemen relevante Hirnregionen zuzuschreiben: limbische Regionen, vor allem das ventrale Striatum, werden dabei vor allem mit dem impulsiven System in Verbindung gebracht, während kortikale Strukturen, im Besonderen dorsolateraler präfrontaler (DLPFC) und anteriorer cingulärer Kortex (ACC), mit Selbstkontrolle assoziiert werden. Das Belohnungssystem ist eng mit dopaminergen Signalübertragungswegen verbunden, die unter anderem durch Gene für Dopamin- Rezeptor, -Transporter und -Abbau beeinflusst werden. Studien zur Erforschung der behavioralen Grundlagen und neuronalen Zusammenhänge menschlicher Entscheidungen haben bislang vor allem Forced-Choice-Paradigmen verwendet, bei denen sich die Probanden zwischen einer sofort verfügbaren, kleineren Belohnung und einer späteren, größeren Belohnung entscheiden müssen. Bei dieser Operationalisierung erfolgt bei jeder Entscheidung eine eindeutige Zuordnung zum impulsiven oder selbstkontrollierten System, alltägliche Entscheidungen hingegen sind meist deutlich weniger eindeutig und transparent. Aus diesem Grund wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein fMRT-Paradigma entwickelt, das menschliche Entscheidungen abbildet, ohne auf diese dichotome Einteilung zurückzugreifen. So sollten mithilfe des Versuchsresistenz-Paradigmas (VR-Paradigma) sowohl Belohnungsareale aktiviert, als auch schwierige Entscheidungen abgebildet werden. Dabei wurden den Probanden in neun Blöcken jeweils zwanzig kleine Geldbeträge (zwischen einem und 99 Cent) angeboten, von denen pro Block nur fünf gutgeschrieben werden konnten. Es wurden zwei aufeinander aufbauende Studien an unterschiedlichen Stichproben durchgeführt: Im Rahmen der ersten Studie wurden 53 männliche Studenten untersucht. Neben dem VR-Paradigma wurden psychologische Fragebögen erhoben, bei 30 Probanden erfolgte außerdem eine genetische Analyse hinsichtlich dreier Dopamin-assoziierter Polymorphismen (COMT Val158Met, DAT1 und DRD2/ANKK1 Taq 1A). In einer zweiten Studie wurden die Daten 16 männlicher alkoholabhängiger Patienten sieben bis 14 Tage nach Beginn eines Entzugs und 16 männlicher Kontrollprobanden analysiert. Diese wurden ebenfalls dem VR-Paradigma unterzogen und begleitend mithilfe psychologischer Fragebögen untersucht. Bei der Auswertung wurden die Entscheidungen im Sinne eines 2x2-Designs nach Antwort (Ja oder Nein) und Höhe (Hoch (≥ individuellem Median der gutgeschriebenen Beträge) oder Niedrig (< individuellem Median) eingeteilt. Dabei sollten Belohnungsreaktionen vor allem bei höheren Beträgen auftreten, während schwierige Entscheidungen und Versuchungsresistenz über die Ablehnung hoher Beträge und die Annahme niedriger Beträge abgebildet werden. Die Auswertung der ersten Studie erbrachte einen signifikanten Unterschied der Reaktionszeiten im VR-Paradigma bezogen auf die Höhe der angebotenen Beträge und die Interaktion von Antwort und Höhe, wobei die Ablehnung eines hohen Betrags die längsten Reaktionszeiten hervorrief. Bei hohen im Vergleich zu niedrigen Beträgen konnten Aktivierungen im bilateralen ventralen Striatum, rechten DLPFC, ACC, in der bilateralen Insula und im inferioren parietalen Lobus (IPL) nachgewiesen werden. Bei der Ausübung von Versuchungsresistenz (Interaktion der Haupteffekte) wurde dagegen der linke DLPFC aktiviert. Im Rahmen einer Konnektivitätsanalyse (psychophysiologische Interaktionen) konnte eine Korrelation der Aktivierung des linken DLPFC mit dem ventralen Striatum nur bei hohen abgelehnten Beträgen, nicht aber bei niedrigen zurückgewiesenen Beträgen gefunden werden. Bezüglich der Verbindung zwischen neuronaler Aktivierung und Persönlichkeit konnten Zusammenhänge der Belohnungsreaktion mit hohen Werten auf Impulsivitätsskalen und für Risikoverhalten sowie niedrigen Werten für Selbstkontrolle nachgewiesen werden. Für die Aktivierung in Kontrollarealen bei Versuchungsresistenz konnte ein entgegengesetzter Effekt beobachtet werden. Die Auswertung der genetischen Daten ergab eine signifikante stärkere Aktivierung des ventralen Striatums bei 10R- Homozygoten. Bei 10R-Homozygoten liegt eine erhöhte Zahl von Dopamin-Transportern an der Synapse vor, was am ehesten zu einer verringerten Verfügbarkeit von Dopamin im synaptischen Spalt führt. Die Auswertung von Studie 2 erbrachte signifikante Unterschiede der Reaktionszeiten nur bezüglich der Höhe der angebotenen Belohnung, die Gruppenzugehörigkeit (Patient- Kontrolle) und die Interaktion der Haupteffekte hatten keinen Einfluss. Die Patienten behielten signifikant häufiger eine Kaufoption bis zum Ende eines Blocks übrig. Bei der neuronalen Aktivierung konnte eine stärkere Aktivierung des linken DLPFC und linken IPL bei Patienten nachgewiesen werden. Außerdem fanden sich signifikant höhere Werte auf impulsivitätsassoziierten Persönlichkeitsskalen für Patienten im Vergleich zu Kontrollen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnten mit dem neu entwickelten VR-Paradigma neuronale Aktivierungen in Belohnungs- (v.a. ventrales Striatum) und Kontrollarealen (v.a. linker DLPFC und ACC) nachgewiesen werden. Außerdem scheint eine Konnektivität zwischen DLPFC und ventralem Striatum abhängig von der Notwendigkeit zur Ausübung kognitiver Kontrolle zu bestehen. Das Ausmaß neuronaler Aktivierung war mit Persönlichkeitsmaßen von Impulsivität und Selbstkontrolle korreliert, hier haben also interindividuelle Unterschiede in neuronaler Aktivierung Auswirkungen auf die Persönlichkeit. Der gefundene Einfluss des DAT1-Gens steht im Gegensatz zu bisherigen Befunden, dies kann mit der unterschiedlichen Operationalisierung zusammenhängen. Unterschiede zwischen alkoholabhängigen Patienten und Kontrollen hinsichtlich einer stärkeren Aktivierung in Kontrollarealen bei Patienten lassen vermuten, dass Patienten einen höheren kognitiven Aufwand zur Kontrollausübung aufwenden müssen. Mithilfe des neuartigen Versuchungsresistenz-fMRT-Paradigmas zur Versuchungsresistenz werden bekannte Hirnregionen im Entscheidungsprozess angesprochen und es bietet darüber hinaus neue Einblicke in Interaktionseffekte. Weiterführende Studien können über eine Anwendung des Paradigmas an einer größeren klinischen Stichprobe in Verbindung mit genetischer Analytik neue Einblicke in Suchtmechanismen und deren Aufrechterhaltung ermöglichen.