EEG-Studie zur Testung der ERN bei Viel- und Wenigtrinkern mittels eines modifizierten Eriksen Flanker Task. Zusätzlich wurde der Einfluss von Alkoholbildern auf die Handlungsüberwachung getestet, um eine "Alkohol-Cue-Reaktivität" zu untersuchen. / EEG study that tests the error-related negativity of heavy and light social drinkers using a modified version of the Eriksen Flanker Task. Additionally the impact of alcoholic images was tested on the action-monitoring to examine the "alcohol-cue reactivity".

Für das zielgerichtete Verhalten des Menschen ist ein funktionierendes Handlungsüberwachungssystem eine wichtige Voraussetzung. Somit können Fehlhandlungen registriert und verarbeitet werden, um dann anschließend das Verhalten an die entsprechende Situation besser anzupassen. Ein wichtiges neuroanatomisches Korrelat dieses Handlungsüberwachungssystems ist der anteriore Anteil des mittleren cingulären Cortex (anterior midcingulate cortex, aMCC), der in der Funktion der Fehlerverarbeitung eng mit den Basalganglien und dem lateralen präfrontalen Cortex verknüpft ist. In der vorliegenden Arbeit wurde die Bedeutung des Thalamus im Netzwerk der Fehlerverarbeitung genauer untersucht. Es konnte mittels diffusionsgewichteter Traktografie bei 16 gesunden Probanden gezeigt werden, dass speziell der Nucleus ventralis anterior (VA) und der Nucleus ventralis lateralis anterior (VLa) quantitativ stärkere Faserverbindungen mit dem aMCC aufweisen, als die restlichen Thalamuskerne. Desweiteren zeigten 15 Patienten mit Läsionen im Thalamus im Vergleich zur gesunden Kontrollgruppe im Eriksen Flanker Task fehlerspezifische Verhaltensunterschiede. Obwohl die Fehlerrate zwischen diesen Patienten und den Kontrollprobanden nahezu identisch war, konnten die Patienten ihre Fehler als solche signifikant schlechter detektieren und ihr Verhalten nach einem Fehler daher auch schlechter anpassen. Die EEG Daten zeigten für die Patientengruppe eine in der Amplitude signifikant verminderte error-related negativity (ERN – ein ereignis-korreliertes Hirnpotential, ausgelöst durch Fehlhandlungen, z.B. in Flankierreizaufgaben) im Vergleich zur Kontrollgruppe. Bei 6 Patienten mit Läsionen der VA und VLa Kerngruppe war die ERN nahezu komplett erloschen, wohingegen bei den 9 Patienten, deren Läsionen nicht VA und VLa betrafen, die ERN lediglich vermindert war. / Performance monitoring is an essential prerequisite of successful goal-directed behavior. Research of the last two decades implicates the anterior midcingulate cortex (aMCC) in the human medial frontal cortex and frontostriatal basal ganglia circuits in this function. Here, we addressed the function of the thalamus in detecting errors and adjusting behavior accordingly. Using diffusion-based tractography we found that, among the thalamic nuclei, the ventral anterior and ventral lateral anterior nuclei (VA, VLa) have the relatively strongest connectivity with the RCZ. Patients with focal thalamic lesions showed diminished error-related negativity, behavioral error detection, and post-error adjustments. When the lesions specifically affected the thalamic VA/VLa nuclei these effects were significantly pronounced, which was reflected by complete absence of the error-related negativity. These results reveal that the thalamus, particularly its VA/VLa region, is a necessary constituent of the performance-monitoring network, anatomically well connected and functionally closely interacting with the aMCC.

Für das zielgerichtete Verhalten des Menschen ist ein funktionierendes Handlungsüberwachungssystem eine wichtige Voraussetzung. Somit können Fehlhandlungen registriert und verarbeitet werden, um dann anschließend das Verhalten an die entsprechende Situation besser anzupassen. Ein wichtiges neuroanatomisches Korrelat dieses Handlungsüberwachungssystems ist der anteriore Anteil des mittleren cingulären Cortex (anterior midcingulate cortex, aMCC), der in der Funktion der Fehlerverarbeitung eng mit den Basalganglien und dem lateralen präfrontalen Cortex verknüpft ist. In der vorliegenden Arbeit wurde die Bedeutung des Thalamus im Netzwerk der Fehlerverarbeitung genauer untersucht. Es konnte mittels diffusionsgewichteter Traktografie bei 16 gesunden Probanden gezeigt werden, dass speziell der Nucleus ventralis anterior (VA) und der Nucleus ventralis lateralis anterior (VLa) quantitativ stärkere Faserverbindungen mit dem aMCC aufweisen, als die restlichen Thalamuskerne. Desweiteren zeigten 15 Patienten mit Läsionen im Thalamus im Vergleich zur gesunden Kontrollgruppe im Eriksen Flanker Task fehlerspezifische Verhaltensunterschiede. Obwohl die Fehlerrate zwischen diesen Patienten und den Kontrollprobanden nahezu identisch war, konnten die Patienten ihre Fehler als solche signifikant schlechter detektieren und ihr Verhalten nach einem Fehler daher auch schlechter anpassen. Die EEG Daten zeigten für die Patientengruppe eine in der Amplitude signifikant verminderte error-related negativity (ERN – ein ereignis-korreliertes Hirnpotential, ausgelöst durch Fehlhandlungen, z.B. in Flankierreizaufgaben) im Vergleich zur Kontrollgruppe. Bei 6 Patienten mit Läsionen der VA und VLa Kerngruppe war die ERN nahezu komplett erloschen, wohingegen bei den 9 Patienten, deren Läsionen nicht VA und VLa betrafen, die ERN lediglich vermindert war. / Performance monitoring is an essential prerequisite of successful goal-directed behavior. Research of the last two decades implicates the anterior midcingulate cortex (aMCC) in the human medial frontal cortex and frontostriatal basal ganglia circuits in this function. Here, we addressed the function of the thalamus in detecting errors and adjusting behavior accordingly. Using diffusion-based tractography we found that, among the thalamic nuclei, the ventral anterior and ventral lateral anterior nuclei (VA, VLa) have the relatively strongest connectivity with the RCZ. Patients with focal thalamic lesions showed diminished error-related negativity, behavioral error detection, and post-error adjustments. When the lesions specifically affected the thalamic VA/VLa nuclei these effects were significantly pronounced, which was reflected by complete absence of the error-related negativity. These results reveal that the thalamus, particularly its VA/VLa region, is a necessary constituent of the performance-monitoring network, anatomically well connected and functionally closely interacting with the aMCC.

Die zugrunde liegenden Prozesse altersbedingter Veränderungen exekutiver Funktionen werden vielfach untersucht. Für eine flexible Anpassung ist die Überwachung von Handlungen und deren Konsequenzen notwendig. Handlungsüberwachung wird mit ereigniskorrelierten Potentialen (EKP) wie der error-related negativity/error negativity (ERN/Ne) und der correct-related negativity/correct negativity (CRN) gemessen. Die Arbeit untersucht die Handlungsüberwachung bei jüngeren und älteren Erwachsenen mit dem Ziel, das Wissen über kompensatorische Strategien bei Älteren und deren Auswirkung auf die EKP Befunde zu erweitern. Ältere zeigten reduzierte ERN/Ne und größere oder vergleichbar große CRN Amplituden im Vergleich zu Jüngeren. Während nur die Jüngeren eine Reduktion der ERN/Ne mit größerer Aufgabenschwierigkeit zeigten, zeigten beide Gruppen eine ERN/Ne Reduktion unter der Instruktion, die Geschwindigkeit anstatt Genauigkeit erforderte. Nur bei Jüngeren variierte die CRN mit der Kompatibilität der Trials, mit der Aufgabenschwierigkeit und Instruktion. Ältere wiesen geringere Fehlerraten und längere Reaktionszeiten als Jüngere auf. Dieses Muster deutet auf eine kompensatorische oder strategische Anpassung in Folge von Defiziten in der Nutzung einer erfolgreichen Kombination von proaktiver und reaktiver Kontrolle hin. Es wird postuliert, dass ERN/Ne und CRN einen gemeinsamen Prozess darstellen, der allgemeine Überwachungsfunktionen reflektiert. Die ERN/Ne beinhaltet zusätzlich einen Prozess, der Fehlerüberwachung signalisiert. Daraus ergibt sich die Vermutung, dass die reduzierte ERN/Ne bei Älteren entweder auf eine Verringerung spezifischer Fehlerprozesse oder auf eine Beeinträchtigung allgemeiner Überwachungsfunktionen zurückzuführen ist. Altersbezogene Veränderungen der EKP Befunde könnten den veränderten Einsatz von kompensatorischer Kontrolle bei Älteren im Vergleich zu Jüngeren reflektieren. Dieser Frage sollte in zukünftigen Studien nachgegangen werden. / Executive functions decline with age and a growing body of research aims at investigating age-related changes of the underlying processes. One important function is to monitor actions and action outcomes, which is necessary for flexible adjustments and learning. This so-called performance monitoring can be measured with event-related potentials (ERP), namely the error-related negativity/error negativity (ERN/Ne) and the correct-related negativity/correct negativity (CRN). This work examined performance monitoring in younger and older adults with the aim to advance knowledge about compensatory strategies in older adults and their implications for ERP results. Findings revealed reduced ERN/Ne and larger or similar-sized CRN in older compared to younger adults. While only younger adults showed a decrease of ERN/Ne with higher task difficulty, both age groups showed a reduction of ERN/Ne in the speed compared to the accuracy condition. Additionally, only younger adults showed variations, in that the CRN was smaller for compatible compared to incompatible trials, in the easy compared to the difficult condition, and in the speed compared to the accuracy condition. Behaviorally, older adults had less errors and longer response latencies than younger adults. This pattern may reflect compensatory or strategic adjustments with age which may be due to deficits in the use of a successful combination of proactive and reactive control. It was further assumed that ERN/Ne and CRN share a common process that reflects general monitoring functions and ERN/Ne includes an additional process that reflects error-specific monitoring. Accordingly, the ERN/Ne attenuation in older adults is either caused by reduced error-specific processing or compromised general monitoring functions. Age-related changes in ERP findings indicate altered engagement of compensatory cognitive control in older compared to younger adults. However, this question has to be further clarified in future studies.

Eine überaktive Überwachung eigener Handlungen, welche sich in erhöhten Amplituden der error-related negativity (ERN) zeigt, scheint eine zentrale Rolle in der Pathophysiologie der Zwangsstörung zu spielen. Die funktionelle Bedeutsamkeit der ERN, die Mechanismen, die zur erhöhten ERN bei Zwangsstörungen beitragen und der Nutzen der ERN als Ansatzpunkt für Interventionen sind jedoch nicht vollständig geklärt. Diese Dissertation umfasst drei Studien, deren Ziel es war, diese Aspekte zu untersuchen. Studie 1 untersuchte die affektive Bewertung eigener Handlungen und zeigte, dass Handlungen automatisch affektive Valenz zugeschrieben wird. Darauf aufbauend untersuchte Studie 2, ob die ERN die Valenzbewertung von Fehlern widerspiegelt und ob eine veränderte Fehlerbewertung zur erhöhten ERN bei Zwangsstörungen beiträgt. Die Ergebnisse zeigten, dass Personen mit Zwangsstörung eine verminderte Valenzbewertung von Fehlern aufweisen, lieferten aber keine Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen ERN und Fehlerbewertung, was nahelegt, dass eine veränderte Fehlerbewertung nicht der erhöhten ERN bei Zwangsstörungen zugrunde liegt. Studie 3 untersuchte, ob die ERN durch nicht-invasive Hirnstimulation modulierbar ist und lieferte Hinweise darauf, dass kathodale transkranielle Gleichstromstimulation über dem prä-supplementär motorischen Areal die ERN bei gesunden Personen und Personen mit Zwangsstörung reduziert. Zusammenfassend zeigen die Studien, dass die Handlungsüberwachung die affektive Bewertung eigener Handlungen umfasst und dass dieser Prozess bei Zwangsstörungen verändert ist; eine veränderte Fehlerbewertung scheint jedoch nicht der erhöhten ERN bei Zwangsstörungen zugrunde zu liegen. Diese Erkenntnisse tragen zum Verständnis neurokognitiver Veränderungen bei dieser Störung bei. Zudem zeigen die Ergebnisse, dass nicht-invasive Hirnstimulation das Potenzial hat, die ERN bei Personen mit Zwangsstörung abzuschwächen. Dies könnte den Weg für neue Interventionsstrategien ebnen. / Overactive performance monitoring, as indicated by increased amplitudes of the error-related negativity (ERN), is considered to play a central role in the pathophysiology of obsessive-compulsive disorder (OCD). However, the functional significance of the ERN, the mechanisms contributing to increased ERN amplitudes in OCD, and the utility of the ERN as a target for intervention are not fully understood. This dissertation comprises three studies that aimed to shed light on these questions. Study 1 examined the affective evaluation of own actions, revealing that affective valence is automatically assigned to actions. Building upon this, Study 2 investigated whether the ERN reflects the valence evaluation of errors and whether altered error evaluation contributes to heightened ERN magnitude in OCD. The results indicated that individuals with OCD show reduced valence evaluation of errors, yet they provided no evidence for an association between ERN and error evaluation, suggesting that altered error evaluation may not underlie elevated ERN magnitude in OCD. Study 3 investigated whether the ERN can be modulated by non-invasive brain stimulation, and provided tentative evidence that cathodal transcranial direct current stimulation over the presupplementary motor area reduces the ERN in healthy individuals and individuals with OCD. In summary, the studies provide evidence that performance monitoring encompasses the affective evaluation of own actions and demonstrate that this process is altered in OCD; however, aberrant error evaluation does not seem to underlie heightened ERN amplitudes in OCD. These insights contribute to the understanding of neurocognitive alterations in this disorder. Additionally, the results suggest that non-invasive brain stimulation has the potential to attenuate the ERN in individuals with OCD, which may pave the way for novel intervention strategies.