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Titelaufnahme

Titel
Influence of ketamine on brain structure and function - investigations in healthy volunteers using pharmacological MRI / submitted by Anna Höflich
Weitere Titel
Der Einfluss von Ketamin auf Hirnstruktur und Hirnfunktion - Untersuchungen in gesunden ProbandInnen unter Verwendung pharmakologischer Magnetresonanztomographie
Verfasser / VerfasserinHöflich, Anna
GutachterLanzenberger, Rupert
Erschienen2017
Umfang83 Blatt : Illustrationen
HochschulschriftMedizinische Universität Wien, Diss., 2017
Anmerkung
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Datum der AbgabeDezember 2017
SpracheEnglisch
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Ketamin / Konnektivität / pharmaco-MRI / Thalamus / VBM
Schlagwörter (EN)Thalamus / Ketamine / connectivity / VBM / pharmacological-MRI
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-17301 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
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Influence of ketamine on brain structure and function - investigations in healthy volunteers using pharmacological MRI [8.19 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

In den letzten Jahren hat sich Ketamin zunehmend als möglicher Prototyp einer neuen Klasse schnell wirksamer antidepressiver Substanzen erwiesen, welche nicht über monoaminerge Transmittersysteme, sondern durch Modulation des glutamatergen Systems wirken. Aufgrund der Relevanz, sowohl für Depression als auch für Schizophrenie, wurden sowohl präklinische als auch klinische Studien durchgeführt, um die neurobiologischen Korrelate von Ketamin zu untersuchen. Ergebnisse dieser Untersuchungen lassen auf eine Modulation struktureller und neurofunktioneller Parameter schließen. Ziel der Dissertation war es unter Anwendung von pharmakologischer Magnetresonanztomographie (MRT) zusätzliche Daten über kurzfristige Effekte von Ketamin auf die Hirnstruktur und -funktion zu erhalten. Zu diesem Zweck wurde eine doppel-blinde, randomisierte, plazebo-kontrollierte, crossover Studie durchgeführt um Ketamin-spezifische Veränderungen der grauen Substanz, der neuronalen Aktivierung und der funktionellen Konnektivität zu ermitteln. Jede Studienteilnehmerin/jeder Studienteilnehmer unterzog sich 2 MRT-Sitzungen mit einem zeitlichen Abstand von etwa 1 Woche. Dabei wurde je nach Randomisierung bei der ersten Sitzung Ketamin und bei der zweiten Placebo verabreicht oder umgekehrt. Es erfolgte die Infusion einer an das Körpergewicht angepassten Dosis von Ketamin bzw. Plazebo mittels eines MR-kompatiblen automatischen Infusionssystems während eines 55-minuten langen Ruhescans; unmittelbar vor und nach Infusion wurden strukturelle T1-gewichte MRT-Bilder angefertigt. In der ersten Studie konnten wir eine signifikante Veränderung der Thalamus-Funktion durch Ketamingabe im Vergleich zu Placebo zeigen, genauer beschrieben eine Verstärkung der funktionellen Konnektivität des somatosensorischen und temporalen Kortex zum Thalamus, sowie des Netzwerk-Knoten des Thalamus. In der zweiten Studie zeigte sich eine Steigerung der neuronalen Aktivierung im mittleren zingulären Kortex, der Insula beidseits und dem Thalamus unter Ketamingabe im Vergleich zu Plazebo. Im Gegensatz dazu führte die Ketamingabe im Bereich des subgenualen Teils und Area subcallosa des anterioren zingulären Kortex, dem orbitofrontalen Kortex, sowie dem Gyrus rectus zu einer signifikanten Abnahme der Aktivierung. In der dritten Studie konnten wir keine unmittelbare Veränderung des Signals der grauen Substanz durch Ketamingabe nachweisen. Interessanterweise zeigte sich sowohl in der Ketamin-, als auch der Plazebobedingung eine signifikante Reduktion des T1-Signals im Vergleich vor und nach Infusion welches möglicherweise auf die Beeinflussung des MRT Signals durch substanzunabhängige, unspezifische Faktoren zurückzuführen ist. Zusammenfassend zeigte sich in der durchgeführten Studie ein substantieller Effekt von Ketamin auf funktioneller Aktivierungs- und Netzwerkebene. Die Hirnareale, in denen diese Veränderungen auftraten, wurden sowohl mit Depression als auch mit Schizophrenie in Verbindung gebracht. Daher liefern die vorliegenden Daten weitere Informationen zu den neurobiologischen Korrelaten der antidepressiven Wirkung von Ketamin und zeigen, dass die kurzfristigen Effekte von Ketamin auf neurofunktioneller Ebene zum Teil jenen gleichen, welche für Schizophrenie beschrieben wurden.

Zusammenfassung (Englisch)

<span>In the last years ketamine has emerged as a prototype of a new class of rapid antidepressant agents, acting not via the monoaminergic transmitter systems but via modulation of the glutamatergic system and the NMDA receptor. Thus, intense scientific effort has been put in the characterization of its clinical and neurobiological properties. Previous studies have shown a significant impact of ketamine on a microstructural and a neurofunctional level in animals and humans. It was therefore the aim of the thesis to provide new insights into short-term effects of ketamine using </span><span class="searchterm">pharmacological</span><span> Magnetic Resonance Imaging (MRI). A double-blind, randomized, placebo-controlled, crossover study was performed to determine the effects of ketamine on grey matter signal, neuronal activation and functional connectivity. Each participant underwent 2 MRI sessions with an interval of approximately 1 week, receiving ketamine at the first session and placebo at the second or vice versa, according to randomization. Infusion of a body-weight adjusted dosage of ketamine and placebo was performed using a MRI-compatible fully-automated infusion system during a 55-min resting-state functional MRI scan, structural T1-weighted scans were carried out before and after infusion. In the first study we could show a significant impact of ketamine on thalamus function, more precisely increased cortico-thalamic connectivity of the somatosensory and temporal cortex and the thalamus hub network. In the second study we showed increases of neural activation in the midcingulate cortex, the dorsal part of the anterior cingulate cortex, the insula bilaterally, and the thalamus in the ketamine condition compared to placebo. Additionally, we found a significant decrease of activation in a cluster within the subgenual/subcallosal part of the anterior cingulate cortex, the orbitofrontal cortex and the gyrus rectus. In the third study we could not show short-term changes of ketamine on grey matter volume. However, significant decrease of grey matter signal both in the placebo and the ketamine condition over time were found, possibly due to drug-unspecific confounders of the T1-signal. Overall this study paints the picture of a strong impact of ketamine on a functional activation and network level. The implicated brain regions are relevant both for antidepressant treatment and schizophrenia. These results add further information about possible mechanisms underlying the antidepressant effects of ketamine and also shows that ketamine-induced neurofunctional changes partly resemble those reported in schizophrenia, adding evidence to the “ketamine model of schizophrenia”.</span>

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