Bei Kindern mit Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung (ADHS) konnten Defizite in der Leistung des Arbeitsgedächtnisses nachgewiesen werden. In zahlreichen funktionell bildgebenden Studien zeigte sich außerdem ein mit dem Arbeitsgedächtnis assoziierter Unterschied in der präfrontalen Aktivierung im Vergleich zu Gesunden. Bisher wurde jedoch noch nicht näher analysiert, ob diese Defizite von der Komponente (visuell-räumliches (SWM) oder visuell-bildliches Arbeitsgedächtnis (OWM)) oder dem Prozess des Arbeitsgedächtnisses (untergeordnete Speichersysteme oder zentrale Exekutive) abhängig sind. Diese Arbeit ist die erste, die mit der funktionellen Nah-Infrarot Spektroskopie (fNIRS) das Arbeitsgedächtnis bei Kindern mit ADHS untersucht. Dabei war das Hauptziel zum einen die Replikation von Gruppenunterschieden in Verhalten und präfrontaler Aktivierung und zum anderen die Gewinnung näherer Informationen über die differentielle Ausprägung der präfrontalen Defizite bei ADHS. Die Stichprobe bestand aus 19 Kindern mit ADHS vom kombinierten Typ (DSM-IV) und 19 Kontrollkindern, die vergleichbar waren nach Alter (8-15 Jahre), Geschlecht, Händigkeit und Intelligenz. Das von uns gewählte Paradigma differenzierte zwischen Aufgaben zum OWM und SWM, innerhalb derer wiederum zwei prozessabhängige Phasen (Speicherung und Abgleich) unterschieden wurden, und enthielt zusätzlich eine Kontrollaufgabe (CON). Die präfrontale Aktivierung wurde mittels fNIRS über die Konzentrationsänderungen der Chromophoren oxygeniertes Hämoglobin (O2Hb) und deoxygeniertes Hämoglobin (HHb) bestimmt. Es zeigte sich ein signifikant unterschiedliches Verhalten abhängig von der Bedingung (CON > SWM > OWM). Eine typische präfrontale Aktivierung des Arbeitsgedächtnisses mit der höchsten Aktivierung im dorsolateralen präfrontalen Kortex (DLPFC) beschränkte sich auf die Abgleichphase. Weder in Hinblick auf das Verhalten noch auf die präfrontale Aktivierung konnten signifikante Gruppenunterschiede nachgewiesen werden. Für das Nichtauftreten von Gruppenunterschieden können verschiedene mögliche Gründe angeführt werden. Unter anderem legten explorative Analysen nahe, dass Kinder mit ADHS und gesunde Kinder unterschiedlichen Reifungsprozessen unterliegen. Auch scheint die chronische Einnahme der ADHS-Standardmedikation einen Einfluss auf die Hirnaktivität zu nehmen. Die Diskussion unserer Ergebnisse stellt zusammen mit der Offenlegung von Kritikpunkten an unserer sowie an vorhergehenden Studien einen wichtigen Ansatzpunkt zur Versuchsoptimierung in zukünftigen Arbeiten dar. Darüber hinaus ist weitere Forschung nötig, um detailliertere Kenntnisse über den Einfluss von Alter, Reifungsprozessen, chronischer MPH-Medikation, ADHS-Subtypen und dem Aufgabendesign zu erlangen. / It has been reported that children with attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) have deficits in working-memory on a behavioural level. In addition numerous functional brain imaging studies have revealed a difference in prefrontal activation associated with working memory in comparison to healthy controls. So far it is unknown whether the prefrontal deficits depend on the components (object (OWM) and spatial visual working memory (SWM)) or processes (storage/rehearsal and central executive) of working memory. This study is the first to investigate working memory in children with ADHD by functional near-infrared spectroscopy. The main objectives were to replicate group differences in performance and prefrontal activation as well as to gain further information on the characteristic of prefrontal deficits in ADHD. The sample consisted of 19 children with ADHD combined type and 19 controls matched for age (8-15 years), sex, handedness, and intelligence. The working memory task included OWM and SWM and a control task. It was distinguished between two phases: storage- and matching phase. Prefrontal brain activity was measured by concentration changes of oxygenated and deoxygenated haemoglobin. Working memory performance was found to differ significantly for conditions. A typical prefrontal activation of working memory with highest amount in the dorsolateral region was detected only during the matching phase. No differences between groups were found in terms of performance and prefrontal activations. Different reasons were discussed. Explorative analyses indicate that there might be differences in the process of maturation between children with ADHD and controls. Moreover it appears that long-term medication with methylphenidate has an influence on brain activity. By considering the present data and reviewing the existing imaging literature on working memory in ADHD suggestions were given on how to optimize the design of experiment in the future. Further research is necessary to gain detailed knowledge about the influence of age, process of maturation, long-term medication and ADHD subtypes.

Ziel dieser Arbeit war es, die Möglichkeiten zur Verwendung des Auges bzw. der Augenvorderkammer als spektroskopische Zelle für nicht-invasive In-vivo-Messungen zu untersuchen. Dabei stand vor allem die Geräte-technische Umsetzung und die Entwicklung geeigneter Auswertestrategien im Vordergrund. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die spektroskopische Untersuchung von Kammerwasser-Substanzen möglich ist. Durch den Einsatz der UV/VIS-Spektroskopie konnte Fluorescein in vivo bestimmt werden. Die Anwendung der NIR-Spektroskopie eignet sich vor allem zur Bestimmung von Glucose im Kammerwasser. Die Güte der Glucose-Bestimmung ist von verschiedenen Faktoren abhängig, wie z. B. dem verwendeten Gerät, den Parameter der Auswertung und der Temperatur. Für weitergehende Studien sollten daher die in dieser Arbeit aufgedeckten Probleme und Strategien beachtet werden. / The aim of this work was to determine the possibilities of using the human eye or more precisely the anterior chamber as spectroscopic cell for non-invasive in vivo measurements. The focus lay on the technical realization and the development of a suitable analysis strategy. This work showed that spectroscopic investigations of substances in the aqueous humor are possible. Fluorescein was determined in vivo by use of UV/VIS spectroscopy. NIR spectroscopy is a suited technique for the non-invasive glucose determination in the anterior chamber. The quality of the glucose determination depends on several factors, e. g. the instrument, the analysis parameters and the temperature. Any further studies on this field should take these factors into account.

Das Ziel dieser Studie lag darin, die Auswirkung zentraler schlafbezogener Atemstörungen (zSBA) auf die zerebrale Oxygenierung bei Kindern mit Meningomyelozele (MMC) und Chiari-II-Malformation zu untersuchen. Im Schlaflabor der Universitäts-Kinderklinik Würzburg wurden Kinder mit MMC und Chiari-II-Malformation, bei denen zuvor eine zentrale Atemstörung diagnostiziert worden war, polysomnographisch untersucht. Zusätzlich zur standardisierten Polysomnographie (PSG) wurde die zerebrale Sauerstoffsättigung mittels Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) abgeleitet. Die Nahinfrarotspektroskopie ermöglicht eine kontinuierliche, nicht-invasive Messung der zerebralen Oxygenierung. Diese Methode beruht auf der relativen Durchlässigkeit von Gewebe im Nahinfrarotbereich. Beim Durchtritt von Licht durch Gewebe kommt es zur Absorption durch die Chromophoren O2Hb und HHb. Mit Hilfe des modifizierten Lambert-Beer-Gesetzes können Veränderungen der Chromophorenkonzentration berechnet werden. Zusätzlich zu dieser Methode ist es mit dem NIRO-200-Gerät möglich, absolute Werte des Gewebeoxygenierungsindexes (TOI) zu ermitteln. Mittels Spatially Resolved Spectroscopy (SRS) wird die Änderung der Lichtabschwächung über eine Distanz gemessen und unter Verwendung einer modifizierten Diffusionsgleichung TOI berechnet. Die respiratorischen Ereignisse während der Polysomnographie wurden in Bezug auf die Dauer, den peripheren Sättigungsabfall, das Schlafstadium und die Veränderungen der zerebralen Sauerstoffsättigung ausgewertet. Die zerebralen Werte wurden mit dem NIRO-200-Gerät (Fa. Hamamatsu Phototonics) gemessen: oxygeniertes Hämoglobin (O2Hb), deoxygeniertes Hämoglobin (HHb) und der Gewebeoxygenierungsindex (TOI). Es konnte ein typisches Reaktionsmuster der zerebralen Parameter während zSBA beschrieben werden mit Abfall des O2Hb, zum Anstieg des HHb und zum Abfall des TOI. Zudem konnte gezeigt werden, dass zSBA mit sehr starken zerebralen Sauerstoffabfällen assoziiert sein können. Es zeigte sich eine starke Korrelation mit der Dauer einer Atemstörung, sowie dem Ausmaß des peripheren Sättigungsabfalls. Eine signifikante Korrelation mit dem Schlafstadium konnte nicht hergestellt werden. Je länger demnach eine Apnoe ist bzw. je stärker der peripher gemessene Sauerstoffabfall, desto stärker ist auch der zerebrale Sauerstoffabfall. Es ist zu vermuten, dass wiederkehrende Episoden von Hypoxie während zentraler Apnoen und zentraler Hypopnoen über Jahre zu Schädigungen des Gehirns führen und dadurch einen negativen Einfluss auf die Entwicklung von Kindern mit Chiari-II-Malformation haben bzw. eine neurologische Verschlechterung begünstigen. Daher erscheint es wichtig, zSBA möglichst frühzeitig aufzudecken und zu behandeln. / Central Apnea are very common in Children with Meningomyelocele and Chiari-II-Malfromation. Previous studies showed, that these central Apneas often are assotiated with peripheral Deoxygenation. To show, wether these deoxygenations are just a phenomenon of peripheral circulation or if they are affecting the cerebral oxygenation we used Near-infrared-Spectroskopy (NIRS). NIRS is a method for continously, noninvasively monitoring cerebral oxygenation (NIRO-200 Fa. Hamamatsu). This study shows, that there is a typical reaction of cerebral parameters: dedrease of oxygenatet heamoglobin, increase of deoxy-heamoglobin and decrease of tissue oxygenation index. In addition it is shown that the duration and the peripheral Desaturation have an impact on cerebral Deoxygenation.

Regulating our immediate feelings, needs, and urges is a task that we are faced with every day in our lives. The effective regulation of our emotions enables us to adapt to society, to deal with our environment, and to achieve long‐term goals. Deficient emotion regulation, in contrast, is a common characteristic of many psychiatric and neurological conditions. Particularly anxiety disorders and subclinical states of increased anxiety are characterized by a range of behavioral, autonomic, and neural alterations impeding the efficient down‐regulation of acute fear. Established fear network models propose a downstream prefrontal‐amygdala circuit for the control of fear reactions but recent research has shown that there are a range of factors acting on this network. The specific prefrontal cortical networks involved in effective regulation and potential mediators and modulators are still a subject of ongoing research in both the animal and human model. The present research focused on the particular role of different prefrontal cortical regions during the processing of fear‐relevant stimuli in healthy subjects. It is based on four studies, three of them investigating a different potential modulator of prefrontal top‐down function and one directly challenging prefrontal regulatory processes. Summarizing the results of all four studies, it was shown that prefrontal functioning is linked to individual differences in state anxiety, autonomic flexibility, and genetic predisposition. The T risk allele of the neuropeptide S receptor gene, a recently suggested candidate gene for pathologically elevated anxiety, for instance, was associated with decreased prefrontal cortex activation to particularly fear‐relevant stimuli. Furthermore, the way of processing has been found to crucially determine if regulatory processes are engaged at all and it was shown that anxious individuals display generally reduced prefrontal activation but may engage in regulatory processes earlier than non‐anxious subjects. However, active manipulation of prefrontal functioning in healthy subjects did not lead to the typical behavioral and neural patterns observed in anxiety disorder patients suggesting that other subcortical or prefrontal structures can compensate for an activation loss in one specific region. Taken together, the current studies support prevailing theories of the central role of the prefrontal cortex for regulatory processes in response to fear‐eliciting stimuli but point out that there are a range of both individual differences and peculiarities in experimental design that impact on or may even mask potential effects in neuroimaging research on fear regulation. / Tagtäglich sind wir gefordert, die Kontrolle über unsere unmittelbaren Gefühle und Bedürfnisse zu bewahren und diese zu regulieren. Die effektive Kontrolle unserer Emotionen ermöglicht es uns, uns unserer Umgebung und Gesellschaft anzupassen und langfristige Ziele zu erreichen. Defizitäre Emotionsregulation, im Gegensatz, charakterisiert eine Reihe von psychiatrischen und neurologischen Erkrankungen. Vor allem Angststörungen und subklinisch erhöhte Ängstlichkeit zeichnen sich durch eine Reihe von behavioralen, vegetativen und neuronalen Abweichungen aus, welche sich störend auf die effiziente Furchtregulation auswirken. Gängige Modelle des Furchtnetzwerks gehen davon aus, dass Furchtreaktionen durch eine top‐down Verschaltung von Präfrontalkortex und Amygdala reguliert werden. Neure Studien jedoch haben gezeigt, dass dieses Netzwerk durch eine Reihe von Faktoren beeinflusst wird. Die spezifischen präfrontalen kortikalen Netzwerke, die an einer effektiven Regulation beteiligt sind und deren potentielle Mediatoren und Modulatoren sind jedoch noch immer Gegenstand heutiger Forschung, sowohl im Tier‐, als auch im Menschenmodell. Der Fokus der vorliegenden Arbeit richtete sich speziell auf die Rolle verschiedener Regionen des Präfrontalkortex während der Verarbeitung furchtrelevanter Reize bei gesunden Probanden. Die Arbeit basiert auf vier Studien, von denen drei jeweils einen potentiellen Modulator präfrontaler top-down Funktion näher untersuchten, während jene regulatorischen Prozesse in einer weiteren Studie gezielt manipuliert wurden. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass die Präfrontalfunktion mit individuellen Unterschieden in Ängstlichkeit, vegetativer Flexibilität und genetischer Prädisposition assoziiert ist. So wurde beispielsweise das T Risikoallel des Neuropeptid S Rezeptor Gens, ein erst kürzlich entdecktes Kandidatengen für pathologisch erhöhte Ängstlichkeit, speziell während der Darbietung furchtrelevanter Reize mit geringerer Präfrontalkortex Aktivierung in Verbindung gebracht. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die Art der Verarbeitung im Wesentlichen bestimmt, ob überhaupt regulatorische Vorgänge in Gang gesetzt werden und dass insbesondere ängstliche Probanden eine allgemein verminderte präfrontale Aktivierung zeigen. Die Ergebnisse deuten jedoch auch darauf hin, dass diese regulatorischen Prozesse bei Ängstlichen möglicherweise früher aktiviert werden als bei weniger Ängstlichen. Das aktive Eingreifen in die Präfrontalfunktion bei Gesunden führte jedoch nicht zu den typischen neuronalen und Verhaltensmustern, wie sie bei Patienten mit Angststörungen beobachtet werden, was wiederum die Annahme nahe legt, dass andere subkortikale oder präfrontale Strukturen für eine Aktivitätsverringerung in einer bestimmten Region kompensieren können. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die vorliegenden Ergebnisse aktuelle Theorien einer zentralen Rolle des Präfrontalkortex in Bezug auf regulatorische Prozesse während der Konfrontation mit furchtrelevanten Reizen untermauern, jedoch auch zeigen, dass es eine Reihe an individuellen Charakteristika und Feinheiten im jeweiligen experimentellen Design gibt, die potentielle Effekte in Bildgebungsstudien zur Furchtregulation beeinflussen oder sogar maskieren können.

Zugl.: Kassel, Univ., Diss., 2006

Zugl.: Kassel, Univ., Diss., 2006 / Download lizenzpflichtig

Universiẗat, Diss., 2003--München.

University, Diss., 2006--Kassel. / Download lizenzpflichtig.

University, Diss., 2001--Bremen.

University, Diss., 2001--Bremen.