Pathologisches Glücksspiel (PG) ist eine psychiatrische Erkrankung, die gerade erst im DSM-5 der gleichen Kategorie wie substanzgebundene Suchterkrankungen zugeordnet wurde. Bildgebungsstudien zu Substanzabhängigkeit beobachteten funktionelle und strukturelle Veränderungen im präfrontalen Kortex (PFC) und mesolimbischen Belohnungssystem (d.h. Striatum). Für PG wurden ähnliche Veränderungen berichtet; jedoch gibt es kaum Studien, die sich mit verschiedenen Aspekten funktioneller und struktureller Korrelate in diesen Regionen beschäftigen. Diese Arbeit untersuchte PG Patienten, alkoholabhängige (AD) Patienten und Kontrollpersonen (HC) mit Magnetresonanztomografie. In Analyse I wurden funktionelle Gehirndaten während der Belohnungsaufgabe zwischen den drei Gruppen verglichen. In Analyse II wurde das Volumen grauer Substanz mit voxelbasierter Morphometrie und in Analyse III die intrinsische Gehirnaktivität mit einer seedbasierten funktionellen Konnektivitätsanalyse von PG Patienten und HC ausgewertet. Die Analysen ergaben veränderte Aktivierungen in frontostriatalen Arealen während der Verarbeitung von Verlustvermeidung für PG Patienten im Vergleich zu HC. PG Patienten unterschieden sich dabei in ihrer Aktivierung von AD Patienten während der Antizipation von Geldverlust. Weiterhin zeigten PG Patienten erhöhte Volumina grauer Substanz und eine erhöhte funktionelle Konnektivität in frontostriatalen Arealen im Vergleich zu HC. Die Ergebnisse liefern weitere Hinweise für eine veränderte Belohnungsverarbeitung in PG und betonen die Bedeutung der Verlustvermeidungsverarbeitung. Die Volumenveränderungen im und die erhöhte Konnektivität zwischen dem PFC and Belohnungssystem deuten auf eine veränderte Interaktion zwischen diesen Regionen hin. Da solche Veränderungen in kortikostriatalen Systemen Ähnlichkeiten zu denen in Substanzabhängigkeiten aufweisen, unterstützen die Ergebnisse die neue Klassifikation des PG im DSM-5. / Pathological gambling (PG) is a psychiatric disorder newly classified under the same category as substance use disorders in the DSM-5. Neuroimaging studies on substance-related addictions reported functional and structural changes in the prefrontal cortex (PFC) and the mesolimbic reward system (i.e., striatum). For PG, findings are not that extensive, but also demonstrate altered reward processing and prefrontal function. However, there is a lack of studies focusing on different aspects of functional and structural correlates within these areas in PG. This thesis investigated PG patients, alcohol dependent (AD) patients and healthy controls with magnetic resonance imaging (MRI). In analysis I, functional brain data of a reward paradigm was compared between the three groups. In analysis II, local gray matter volume of PG patients and controls was processed via voxel-based morphometry. Resting-state data of PG patients and controls was analyzed via seed-based functional connectivity in analysis III. Results revealed altered brain responses in fronto-striatal areas during loss avoidance processing in PG patients as compared to controls. Importantly, PG patients differed in their brain responses from AD patients during the prospect of monetary loss. Moreover, PG patients showed an increase in local gray matter volume and functional connectivity in frontal-striatal areas as compared to controls. Our results add further evidence for an altered reward processing in PG and underline the importance of loss avoidance processing. Moreover, our findings of volumetric alterations within and increased connectivity between PFC and reward system, suggest an altered interaction between these brain regions. Since such alterations in cortico-striatal circuits resemble those reported for substance-related addictions, our findings support the new classification of PG in the DSM-5.

Diese Dissertation fasst drei wissenschaftliche Arbeiten (Artikel) zusammen, welche sich mit veränderten Entscheidungsprozessen bei substanzgebundenen- und substanzungebundenen Abhängigkeitserkrankungen beschäftigen. In Artikel I wurde beobachtet, dass Probanden mit Alkoholkonsumstörung (AD) und Probanden mit Glücksspielstörung (GD) eine ähnlich reduzierte Verlustaversion gegenüber gesunden Kontrollen (HC) aufweisen. Beide Gruppen zeigten jedoch unterschiedliche neuronale Korrelate dieser reduzierten Verlustaversion: Während AD-Probanden eine unterschiedliche funktionelle Aktivität im dorsal-lateralen-präfrontalen Kortex im Vergleich zu HC aufwiesen, zeigten GD-Probanden eine veränderte funktionelle Konnektivität zwischen Amygdala und orbito-frontalem Kortex (OFC) bzw. medial-präfrontalem Kortex. In den Artikeln II und III wurde untersucht, ob das Verhalten und die neuronale Aktivität bei einer Verlustaversionsaufgabe bei GD-Probanden moduliert wird, wie dies in ähnlichen Studien bei AD-Probanden beobachtet wurde. Tatsächlich konnten GD-Probanden von HC-Probanden auf Grundlage ihrer veränderten Glücksspielannahme während der Präsentation spielbezogener Hinweisreize unterschieden werden. Auf neuronaler Ebene (Artikel III) konnten GD-Probanden von HC-Probanden durch die neuronalen Korrelate der reizinduzierten Veränderungen im Spielverhalten in einem Netzwerk aus Amygdala, Nucleus Accumbens und OFC unterschieden werden. Da in den Studien der Fokus auf Glücksspielabhängigkeit lag, also auf einer Abhängigkeit, welche unabhängig von Substanzmissbrauch existiert, deuten die hier diskutierten Ergebnisse darauf hin, dass verminderte Verlustaversion, sowie erhöhte reizinduzierte Veränderungen im Entscheidungsverhalten – welches beides bekannte Phänomene von Substanzabhängigkeiten sind – nicht durch Substanzmissbrauch zustande kommen. Beide Phänomene scheinen vielmehr erlernte Merkmale oder sogar prädisponierende Faktoren von Abhängigkeitserkrankungen zu sein. / This dissertation summarizes three papers concerned with decision-making impairments in a substance-based and a non-substance-based addictive disorder. In Paper I, it was observed that subjects with alcohol use disorder (AD) and subjects with gambling disorder (GD) show similarly reduced loss aversion. Both groups, however, showed different neural correlates of this reduced loss aversion: While AD subjects showed different functional activity in dorsal-lateral-prefrontal cortex compared to healthy controls (HC), GD subjects showed different amygdala-orbital-frontal and amygdala-medial-prefrontal connectivity. Paper II and III investigated whether behavior and neural activity in a loss aversion task is modulated in GD subjects, as has been observed in similar studies in AD subjects. The data showed that GD subjects can be distinguished from HC subjects using a behavioral pattern of increased cue-induced gamble increase when gambling-related cues are presented in the background. On neural level (Paper III), GD subjects could be distinguished from HC subjects by neural correlates of cue-induced changes in gambling behavior in a network of amygdala, nucleus accumbens and orbital-frontal cortex. Since the focus of the studies was GD, an addiction that is independent of substance abuse, the results suggest that reduced loss aversion and increased cue-induced changes in gambling behaviors, two phenomena related to substance-based addictions, are not dependent on a substance of abuse but rather on learned characteristics or even on predisposing traits of addictive disorders.