Alterations in executive functions have repeatedly been found in individuals suffering from eating and weight disorders. However, less is known about how these cognitive processes might contribute to the etiology of the disorders, as large prospective population-based studies have been missing. Here, we comment on the results of Steegers et al. (2021), a study that helped to fill this gap with a focus on set-shifting abilities predicting symptoms of anorexia nervosa (AN) in children. The main goal of this commentary is to encourage further interpretation of the population-based data beyond its relevance to AN. More specifically, we discuss the role of impaired inhibition as a risk factor for weight gain and obesity.

Bei altersbedingt abnehmender kognitiver Funktion stellt das steigende Renteneintrittsalter Arbeitgeber und -nehmer vor wachsende Herausforderungen. Der Aufbau der kognitiven Reserve (CR) durch geistig stimulierende Aktivitäten verspricht eine Resilienz gegenüber neuropathologisch bedingten kognitiven Defiziten. In der vorliegenden Arbeit wird die Rolle der CR in Bezug auf die kognitive Leistungsfähigkeit und die neuronale Informationsverarbeitung gesunder Erwachsener im Berufsalter untersucht. Unter Ableitung des Elektroenzephalogramms bearbeiteten Probanden mittleren und hohen Erwerbsalters (34-45 J. und 46-62 J.) im 2-Jahres-Abstand Aufgaben zu drei Domänen exekutiver Funktionen: Arbeitsgedächtnis (AG), kognitive Flexibilität und Inhibitionskontrolle. Hoch-CR-Probanden wiesen aufgabenübergreifend schnellere Reaktionen und geringere Fehlerraten auf. Reduzierte Leistung ließ sich in der Gering-CR-Gruppe tendenziell bei älteren Probanden und in anspruchsvollen Aufgabenbedingungen beobachten. Nach 2 Jahren zeigten Gering-CR-Ältere eine numerisch abnehmende AG-Kapazität, während Hoch-CR-Ältere ihre hohe Leistung steigern konnten. Die P3-Amplitude variierte in Abhängigkeit von der CR und dem Alter. Hoch-CR-Jüngere wiesen im Vergleich zu Gering-CR-Jüngeren höhere P3-Amplituden auf, während Hoch-CR-Ältere im Gegensatz zu Gering-CR-Älteren kleinere P3-Amplituden generierten. Zudem legten kürzere P3-Latenzen in der Hoch-CR-Gruppe eine schnellere neuronale Verarbeitungsgeschwindigkeit nahe. In der Aufgabe zur kognitiven Flexibilität ließ sich bei Gering-CR-Probanden ein Anterior-Shift der P3 beobachten. Die Untersuchungsergebnisse konnten nach 2 Jahren repliziert werden. Alterungsrelevante Leistungsvariablen und neuronale Informationsverarbeitungsprozesse zeigten sich bereits im Berufsalter sensitiv gegenüber der CR. Das mittlere Erwachsenenalter sollte bei der Erarbeitung und Evaluation CR-basierter Maßnahmen zur Prävention kognitiver Defizite stärker berücksichtigt werden. / The increasing retirement date accompanied by an age-associated decline of cognitive functions poses growing challenges to employers and employees. The cognitive reserve (CR) promises a resilience to brain damage-associated cognitive deficits through intellectually stimulating lifestyle activities. The present study examines the role of CR relating to cognitive performance and neuronal information processing of healthy adults in working age. Using an electroencephalogram, subjects of middle and high working age (34-45 years and 46-62 years of age, respectively) completed tasks on three domains of executive functions: working memory, cognitive flexibility and inhibition control. Follow-up assessments were conducted after two years. High-CR subjects performed better across tasks than Low-CR subjects, with faster reaction times and lower error rates. Reduced performance in the Low-CR group tended to be more common among older participants and during the more challenging task conditions. In addition, after two years, Low-CR older workers showed a decreased working memory capacity while older High-CR individuals improved their higher performance. The P3 amplitude of the event-related brain potential varied systematically as a function of CR and age. High-CR younger individuals revealed higher P3 amplitudes compared to Low-CR younger individuals, while High-CR older individuals generated smaller P3 amplitudes than Low-CR older individuals. The shorter P3 peak-latencies of the High-CR group suggested moreover a difference in neural processing speed. When testing cognitive flexibility an anterior shift of the P3 was observed in older Low-CR subjects. The results were almost completely replicated after two years. Age-related performance variables and neuronal information processes revealed to be sensitive to CR already at working age. These findings recommend more research on early adulthood in the development and evaluation of CR-based programs to prevent cognitive deficits.

Eine phasische Ausschüttung des Neurotransmitters Dopamin wird u.a. mit positivem Affekt, der Reaktivität auf Neuheit und kognitiver Handlungssteuerung in Verbindung gebracht. In der vorliegenden Doktorarbeit wurde der dopaminerge Einfluss auf die Flexibilität und Stabilität der Handlungssteuerung untersucht. Für eine zielgerichtete Handlung sind beide antagonistischen Anforderungen notwendig. Einerseits müssen gewählte Handlungsabsichten gegenüber irrelevanten Ablenkungsreizen abgeschirmt und somit stabilisiert werden. Andererseits müssen diese Absichten im Falle handlungsrelevanter Änderungen der Situation flexibel angepasst werden. Als theoretische Grundlage für die vorliegende Arbeit dienten in diesem Zusammenhang folgende Kernthesen von Miller und Cohen (2001): (1) Der präfrontale Kortex (PFC) ist entscheidend an der Regulation der Handlungssteuerung beteiligt. (2) Eine phasische Dopaminausschüttung ermöglicht die Aufnahme neuer Reize im PFC und damit die Möglichkeit, gegebenenfalls aktuelle Regeln und Ziele zu ändern. (3) Eine phasische Dopaminausschüttung verschiebt demnach die Balance zwischen einer flexiblen und stabilen Handlungssteuerung in Richtung Flexibilität. In den ersten beiden Studien der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss interindividueller Unterschiede dopaminerger Aktivität auf die Flexibilität der Handlungssteuerung untersucht. Als Prädiktoren wurden die spontane Lidschlagrate (EBR), die Polymorphismen COMT Val-158-Met und DRD4 Exon III sowie das Geschlecht eingesetzt. In der dritten Studie sollte eine Dopaminausschüttung experimentell durch die Darbietung von Signalen einer potenziellen Belohnung (Geldgewinn) stimuliert werden. Hierdurch sollten die beobachteten Zusammenhänge aus den ersten beiden Studien erhärtet und in einem erweiterten theoretischen Kontext untersucht werden. In allen drei Studien zeigte sich ein signifikanter Zusammenhang von Lidschlagrate und kognitiver Flexibilität (mittleres η²=8%). Entsprechend der Vorhersage wurde mit steigender Lidschlagrate eine erhöhte Flexibilität beobachtet. Ferner ergaben sich Interaktionseffekte zwischen EBR und DRD 4 Exon III Polymorphismus bzw. EBR und Geschlecht, sowie ein Geschlechtshaupteffekt. Zur Stabilität dieser Effekte konnte jedoch jeweils keine abschließende Aussage gemacht werden. In der dritten Studie zeigte sich bei Darbietung des Belohnungssignals eine erhöhte kognitive Stabilität (η²=7%). Dieser Zusammenhang wurde vom subjektiven Erlebens des Experiments moderiert (η²=11%): Personen, die den Eindruck hatten, ohne große Anstrengung viel zu gewinnen, zeigten eine erhöhte kognitive Flexibilität. Diese beiden Befunde können innerhalb einer integrativen Theorie von Cohen et al. (2004) plausibel erklärt werden. Der Belohnungs-Haupteffekt könnte auf die Dominanz eines (noradrenergen) Wirkungspfades im Kontext der Wettkampfsituation hinweisen. Der moderierende Effekt des subjektiven Erlebens könnte gemäß der oben erläuterten Kernthesen von Miller und Cohen (2001) als gleichzeitige Flexibilisierung über den dopaminergen Wirkungspfad interpretiert werden, die insbesondere bei geringer wahrgenommener Anstrengung dominieren kann. Als wichtigstes Ergebnis der vorliegenden Arbeit kann zusammenfassend festgestellt werden, dass die Hypothese einer dopaminergen Beeinflussung der Flexibilitäts-Stabilitäts-Balance der kognitiven Handlungssteuerung durch die Ergebnisse der drei Studien unterstützt werden konnte. Dabei erwies sich insbesondere die spontane Lidschlagrate als zuverlässiger non-invasiver und effizient zu erhebender Prädiktor dopaminerger Aktivität. Der flexibilisierende Einfluss von Dopamin kann von einem stabilisierenden Einfluss überlagert werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn eine erforderliche Leistung zur Erreichung einer Belohnung als nützlich eingeschätzt und subjektiv als anstrengend wahrgenommen wird. / Converging evidence suggests a modulatory role of the neurotransmitter dopamine concerning reward, positive affect, novelty, and cognitive control. According to Miller and Cohen (2001) a phasic burst of dopamine shifts the balance between cognitive flexibility versus stability towards increased flexibility. Based on this assumption the current dissertation aimed at revealing associations between correlates of dopaminergic activity and the cognitive flexibility in an attentional set-shifting paradigm. In the first two studies we examined individual differences in the spontaneous eyeblink rate (EBR), the polymorphisms DRD4 exon III and COMT Val158Met polymorphism, as well as gender. In the third study we examined the impact of prospective monetary gains. Through this the findings of the first two studies should be validated and tested in an extended theoretical background. In all three studies an association between high EBR and increased cognitive flexibility was observed (mean η²=8%). Thus the main thesis of Miller and Cohen (2001) could be confirmed. Furthermore we observed interactions between EBR and DRD4 and EBR and gender, as well as a gender main effect on cognitive flexibility. In the third study we observed increased cognitive stability in the face of prospective gains (η²=7%). However, this effect was modulated by the subjective evaluation of the reward cues: participants who reported increasing their effort in response to reward cues showed increased cognitive stability whereas those who reported a positive and relaxed attitude towards the reward cues showed increased flexibility (η²=11%). The results thus suggest that the flexibility-stability-balance is modulated by the perceived effort needed to receive the potential reward.

Paradoxically enhanced cognitive processes in neurological disorders provide vital clues to understanding neural function. However, what determines whether the neurological damage is impairing or enhancing is unclear. Here we use the performance of patients with two disorders of the striatum to dissociate mechanisms underlying cognitive enhancement and impairment resulting from damage to the same system. In a two-choice decision task, Huntington\'s disease patients were faster and less error prone than controls, yet a patient with the rare condition of benign hereditary chorea (BHC) was both slower and more error prone. EEG recordings confirmed significant differences in neural processing between the groups. Analysis of a computational model revealed that the common loss of connectivity between striatal neurons in BHC and Huntington\'s disease impairs response selection, but the increased sensitivity of NMDA receptors in Huntington\'s disease potentially enhances response selection. Crucially the model shows that there is a critical threshold for increased sensitivity: below that threshold, impaired response selection results. Our data and model thus predict that specific striatal malfunctions can contribute to either impaired or enhanced selection, and provide clues to solving the paradox of how Huntington\'s disease can lead to both impaired and enhanced cognitive processes.

Background: Maintaining independence in instrumental activities of daily living (IADL) is crucial for older adults. This study explored the association between cognitive and functional performance in general and in single IADL domains. Also, risk factors for developing IADL impairment were assessed. Methods: Here, 3,215 patients aged 75–98 years were included. Data were collected during home visits. Results: Cognitive functioning was associated with IADL both cross-sectionally and longitudinally. Regarding the single IADL domains cross-sectionally, executive functioning was especially associated with shopping, while episodic memory was associated with responsibility for own medication. Conclusion: Reduced performance in neuropsychological tests is associated with a greater risk of current and subsequent functional impairment. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Paradoxically enhanced cognitive processes in neurological disorders provide vital clues to understanding neural function. However, what determines whether the neurological damage is impairing or enhancing is unclear. Here we use the performance of patients with two disorders of the striatum to dissociate mechanisms underlying cognitive enhancement and impairment resulting from damage to the same system. In a two-choice decision task, Huntington\'s disease patients were faster and less error prone than controls, yet a patient with the rare condition of benign hereditary chorea (BHC) was both slower and more error prone. EEG recordings confirmed significant differences in neural processing between the groups. Analysis of a computational model revealed that the common loss of connectivity between striatal neurons in BHC and Huntington\'s disease impairs response selection, but the increased sensitivity of NMDA receptors in Huntington\'s disease potentially enhances response selection. Crucially the model shows that there is a critical threshold for increased sensitivity: below that threshold, impaired response selection results. Our data and model thus predict that specific striatal malfunctions can contribute to either impaired or enhanced selection, and provide clues to solving the paradox of how Huntington\'s disease can lead to both impaired and enhanced cognitive processes.

Background: Maintaining independence in instrumental activities of daily living (IADL) is crucial for older adults. This study explored the association between cognitive and functional performance in general and in single IADL domains. Also, risk factors for developing IADL impairment were assessed. Methods: Here, 3,215 patients aged 75–98 years were included. Data were collected during home visits. Results: Cognitive functioning was associated with IADL both cross-sectionally and longitudinally. Regarding the single IADL domains cross-sectionally, executive functioning was especially associated with shopping, while episodic memory was associated with responsibility for own medication. Conclusion: Reduced performance in neuropsychological tests is associated with a greater risk of current and subsequent functional impairment. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Background: Maintaining independence in instrumental activities of daily living (IADL) is crucial for older adults. This study explored the association between cognitive and functional performance in general and in single IADL domains. Also, risk factors for developing IADL impairment were assessed. Methods: Here, 3,215 patients aged 75–98 years were included. Data were collected during home visits. Results: Cognitive functioning was associated with IADL both cross-sectionally and longitudinally. Regarding the single IADL domains cross-sectionally, executive functioning was especially associated with shopping, while episodic memory was associated with responsibility for own medication. Conclusion: Reduced performance in neuropsychological tests is associated with a greater risk of current and subsequent functional impairment.

Eine phasische Ausschüttung des Neurotransmitters Dopamin wird u.a. mit positivem Affekt, der Reaktivität auf Neuheit und kognitiver Handlungssteuerung in Verbindung gebracht. In der vorliegenden Doktorarbeit wurde der dopaminerge Einfluss auf die Flexibilität und Stabilität der Handlungssteuerung untersucht. Für eine zielgerichtete Handlung sind beide antagonistischen Anforderungen notwendig. Einerseits müssen gewählte Handlungsabsichten gegenüber irrelevanten Ablenkungsreizen abgeschirmt und somit stabilisiert werden. Andererseits müssen diese Absichten im Falle handlungsrelevanter Änderungen der Situation flexibel angepasst werden. Als theoretische Grundlage für die vorliegende Arbeit dienten in diesem Zusammenhang folgende Kernthesen von Miller und Cohen (2001): (1) Der präfrontale Kortex (PFC) ist entscheidend an der Regulation der Handlungssteuerung beteiligt. (2) Eine phasische Dopaminausschüttung ermöglicht die Aufnahme neuer Reize im PFC und damit die Möglichkeit, gegebenenfalls aktuelle Regeln und Ziele zu ändern. (3) Eine phasische Dopaminausschüttung verschiebt demnach die Balance zwischen einer flexiblen und stabilen Handlungssteuerung in Richtung Flexibilität. In den ersten beiden Studien der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss interindividueller Unterschiede dopaminerger Aktivität auf die Flexibilität der Handlungssteuerung untersucht. Als Prädiktoren wurden die spontane Lidschlagrate (EBR), die Polymorphismen COMT Val-158-Met und DRD4 Exon III sowie das Geschlecht eingesetzt. In der dritten Studie sollte eine Dopaminausschüttung experimentell durch die Darbietung von Signalen einer potenziellen Belohnung (Geldgewinn) stimuliert werden. Hierdurch sollten die beobachteten Zusammenhänge aus den ersten beiden Studien erhärtet und in einem erweiterten theoretischen Kontext untersucht werden. In allen drei Studien zeigte sich ein signifikanter Zusammenhang von Lidschlagrate und kognitiver Flexibilität (mittleres η²=8%). Entsprechend der Vorhersage wurde mit steigender Lidschlagrate eine erhöhte Flexibilität beobachtet. Ferner ergaben sich Interaktionseffekte zwischen EBR und DRD 4 Exon III Polymorphismus bzw. EBR und Geschlecht, sowie ein Geschlechtshaupteffekt. Zur Stabilität dieser Effekte konnte jedoch jeweils keine abschließende Aussage gemacht werden. In der dritten Studie zeigte sich bei Darbietung des Belohnungssignals eine erhöhte kognitive Stabilität (η²=7%). Dieser Zusammenhang wurde vom subjektiven Erlebens des Experiments moderiert (η²=11%): Personen, die den Eindruck hatten, ohne große Anstrengung viel zu gewinnen, zeigten eine erhöhte kognitive Flexibilität. Diese beiden Befunde können innerhalb einer integrativen Theorie von Cohen et al. (2004) plausibel erklärt werden. Der Belohnungs-Haupteffekt könnte auf die Dominanz eines (noradrenergen) Wirkungspfades im Kontext der Wettkampfsituation hinweisen. Der moderierende Effekt des subjektiven Erlebens könnte gemäß der oben erläuterten Kernthesen von Miller und Cohen (2001) als gleichzeitige Flexibilisierung über den dopaminergen Wirkungspfad interpretiert werden, die insbesondere bei geringer wahrgenommener Anstrengung dominieren kann. Als wichtigstes Ergebnis der vorliegenden Arbeit kann zusammenfassend festgestellt werden, dass die Hypothese einer dopaminergen Beeinflussung der Flexibilitäts-Stabilitäts-Balance der kognitiven Handlungssteuerung durch die Ergebnisse der drei Studien unterstützt werden konnte. Dabei erwies sich insbesondere die spontane Lidschlagrate als zuverlässiger non-invasiver und effizient zu erhebender Prädiktor dopaminerger Aktivität. Der flexibilisierende Einfluss von Dopamin kann von einem stabilisierenden Einfluss überlagert werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn eine erforderliche Leistung zur Erreichung einer Belohnung als nützlich eingeschätzt und subjektiv als anstrengend wahrgenommen wird. / Converging evidence suggests a modulatory role of the neurotransmitter dopamine concerning reward, positive affect, novelty, and cognitive control. According to Miller and Cohen (2001) a phasic burst of dopamine shifts the balance between cognitive flexibility versus stability towards increased flexibility. Based on this assumption the current dissertation aimed at revealing associations between correlates of dopaminergic activity and the cognitive flexibility in an attentional set-shifting paradigm. In the first two studies we examined individual differences in the spontaneous eyeblink rate (EBR), the polymorphisms DRD4 exon III and COMT Val158Met polymorphism, as well as gender. In the third study we examined the impact of prospective monetary gains. Through this the findings of the first two studies should be validated and tested in an extended theoretical background. In all three studies an association between high EBR and increased cognitive flexibility was observed (mean η²=8%). Thus the main thesis of Miller and Cohen (2001) could be confirmed. Furthermore we observed interactions between EBR and DRD4 and EBR and gender, as well as a gender main effect on cognitive flexibility. In the third study we observed increased cognitive stability in the face of prospective gains (η²=7%). However, this effect was modulated by the subjective evaluation of the reward cues: participants who reported increasing their effort in response to reward cues showed increased cognitive stability whereas those who reported a positive and relaxed attitude towards the reward cues showed increased flexibility (η²=11%). The results thus suggest that the flexibility-stability-balance is modulated by the perceived effort needed to receive the potential reward.

Theory of Mind (ToM) is the ability to infer others’ mental states and thus to predict their behavior (Perner, 1991). Therefore, ToM is essential for the adequate adjustment of behavior in social situations. ToM can be divided into: 1) cognitive ToM encompassing inferences about intentions and beliefs and 2) affective ToM encompassing inferences about emotions (Shamay-Tsoory, Harari, Aharon-Peretz, & Levkovitz, 2010). Well-functioning skills of both ToM aspects are much-needed in the developmental period of adolescence because in this age phase peer relationships become more important and romantic relationships arise (Steinberg & Morris, 2001). Importantly, affective psychopathological disorders often have their onset in adolescence. ToM development in adolescence might be based on underlying cognitive mechanisms such as the ability to inhibit one’s own thoughts in order to understand another person’s thoughts (Carlson & Moses, 2001). Another possible mechanism relates to functional brain development across adolescence (Blakemore, 2008). Therefore, neurocognitive mechanisms may underlie ongoing ToM development in adolescence. First studies indicate an ongoing behavioral and functional brain development of ToM (e.g. Blakemore, 2008). However, ToM development in adolescence and how this might relate to underlying (neuro)cognitive functions remains largely underexamined. The major aims of the current thesis were first to answer the overall question whether there is an ongoing development of ToM in adolescence. This question relates to both behavioral and functional brain development. As a second major aim, the present work sought to elucidate possible (neuro)cognitive mechanisms of ongoing ToM development across adolescence. Specifically, these cognitive mechanisms might be basic cognitive functions as well as executive functions. Additionally, the present work aimed at exploring potential (neuro)cognitive mechanisms through an integration of both behavioral and functional brain studies. The current experimental work spans three cross-sectional studies investigating adolescents (aged around 12-15 years) and young adults (aged around 18-22 years) to examine for the first time both the behavioral (studies I and II) and functional brain development of ToM (study III) in adolescence and its underlying (neuro)cognitive mechanisms. In all three studies, more complex, advanced ToM tasks were employed to avoid ceiling effects. Study I was aimed at investigating if cognitive and affective ToM continues to develop in adolescence and at exploring if basic cognitive variables such as verbal ability, speed of processing, and working memory capacity underlie such development. Hence, two groups of adolescents and young adults completed tasks of ToM and basic cognitive abilities. Large age effects were revealed on both measures of ToM: adolescents performed lower than adults. These age differences remained significant after controlling for basic cognitive variables. However, verbal ability covaried with performance in affective ToM. Overall, results support the hypothesis of an ongoing development of ToM from adolescence to adulthood on both cognitive and affective aspects. Results may further indicate verbal ability being a basic cognitive mechanism of affective ToM. Study II was designed to further explore if affective ToM, as measured with a dynamic realistic task, continues to develop across adolescence. Importantly, this study sought to explore executive functions as higher cognitive mechanisms of developing affective ToM across adolescence. A large group spanning adolescents and young adults evaluated affective mental states depicted by actors in video clips. Additionally, participants were examined with three subcomponents of executive functions, inhibition, updating, and shifting following the classification of Miyake et al. (2000). Affective ToM performance was positively related to age and all three executive functions. Specifically, inhibition explained the largest amount of variance in age related differences of affective ToM performance. Overall, these results indicate the importance of inhibition as key underlying mechanism of developing an advanced affective ToM in adolescence. Study III set out to explore the functional brain development of affective ToM in adolescence by using functional magnetic resonance imaging (fMRI). The affective ToM measure was the behavioral developmentally sensitive task from study II. An additional control condition consisted of the same emotional stimuli with the instruction to focus on physical information. This study faced methodical challenges of developmental fMRI studies by matching performance of groups. The ventromedial prefrontal cortex (vMPFC) was significantly less deactivated in adolescents in comparison to adults, which might suggest that adolescents seem to rely more on self-referential processes for affective ToM. Furthermore, adolescents compared to adults showed greater activation in the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) in the control condition, indicating that adolescents might be distracted by the emotional content and therefore needed to focus more on the physical content of the stimulus. These findings suggest affective ToM continues to develop on the functional brain level and reveals different underlying neurocognitive strategies for adolescents in contrast to adults. In summary, the current thesis investigated whether ToM continues to develop in adolescence until young adulthood and explored underlying (neuro)cognitive mechanisms. Findings suggest that there is indeed an ongoing development of both the cognitive and affective aspect of ToM, which importantly contributes to the conceptual debate. Moreover, the second benefit to the debate is to demonstrate how this change may occur. As a basic cognitive mechanism verbal ability and as an executive functioning mechanism inhibition was revealed. Furthermore, neurocognitive mechanisms in form of different underlying neurocognitive strategies of adolescents compared to adults were shown. Taken together, ToM development in adolescence seems to mirror a different adaptive cognitive style in adolescence (Crone & Dahl, 2012). This seems to be important for solving the wealth of socio-emotional developmental tasks that are relevant for this age span.