Bibliographic Metadata

Title
Resting state connectivity changes by learning visual stimuli associated with and without emotional valence / eingereicht von Patricia Anna Handschuh
Additional Titles
Konnektivitätsänderungen in der Resting-State-fMRT-Bildgebung nach dem Erlernen visueller Stimuli mit und ohne emotionale Valenz
AuthorHandschuh, Patricia Anna
Thesis advisorVanicek, Thomas ; Lanzenberger, Rupert
Published2018
Description78 Blatt
Institutional NoteMedizinische Universität Wien, Diplomarb., 2018
Annotation
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Date of SubmissionAugust 2018
LanguageEnglish
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)Resting-State / fMRT / Konnektivität / Neuroplastizität
Keywords (EN)Resting-state / fMRI / Connectivity / Neuroplasticity
Restriction-Information
 The Document is only available locally
Links
Reference
Classification
Abstract (German)

Hintergrund: Standardisiertes assoziatives Lernen beeinflusst die funktionelle Konnektivität des Gehirns und fördert neuroplastische Prozesse. Emotionen haben einen wesentlichen Einfluss auf die meisten Bereiche der Kognition, wie die Aufmerksamkeit und die Speicherung neuer Informationen, weshalb die emotionale Konnotation ausgewählter Lerninhalte von besonderer Bedeutung sein kann. Dies ist sowohl während der Durchführung kognitiver Aufgaben, als auch im Ruhezustand mit der Bildgebung darstellbar. Das Ziel dieser Studie war, die Auswirkungen assoziativen Lernens mit oder ohne emotionale Valenz auf die globale funktionelle Konnektivität (GFK) bei gesunden ProbandInnen mittels funktioneller Magnetresonanztomographie im Ruhezustand (Resting-state-fMRT) zu untersuchen.

Materialien und Methoden: Zwölf gesunde ProbandInnen (Alter 27.4 4.0 Jahre, 6 Frauen) wurden randomisiert zwei unterschiedlichen assoziativen Lernparadigmen zugeteilt, bei welchen entweder chinesische Schriftzeichen in Kombination mit deutschen Nomina oder Gesichterpaare gelernt werden mussten. In einem Längsschnittdesign wurden im Abstand von drei Wochen zwei funktionelle MRT-Messungen durchgeführt. In der Zwischenzeit erfolgte das Computer-gestützte Lernen. Nach der Vorverarbeitung mittels SPM12 wurde die GFK als durchschnittliche Korrelation jedes Einzelvoxels zu allen Voxeln des Gehirns errechnet und sowohl zwischen beiden Gruppen als auch im zeitlichen Verlauf verglichen.

Ergebnisse: Es konnten keine signifikanten Interaktionseffekte gefunden werden, obgleich die Ergebnisse einen signifikanten Zeiteffekt im linken Parahippocampus / Temporalpol auf Einzelvoxel-Ebene, im linken Gyrus supramarginalis / Gyrus temporalis superior auf Einzelvoxel- und Cluster-Ebene und im prämotorischen Areal / supplementärmotorischen Cortex / mittleren Zingulum auf Clusterebene zeigen. Es konnte mittels Post-hoc T-Tests bestätigt werden, dass diese Bereiche unabhängig von dem Lernparadigma eine erhöhte GFK bei der zweiten MRT-Untersuchung zeigten.

Schlussfolgerung: Die vorliegenden Ergebnisse unterstützten die Hypothese, dass assoziatives Lernen die Konnektivität neuronaler Netzwerke im Ruhezustand beeinflusst, insbesondere im Bereich des Parahippocampus und des Temporalpols. Diese Bereiche sind für Lern- und Gedächtnisprozesse von besonderer Bedeutung. Aus diesem Grund sollte der Einfluss kognitiven Trainings auf neuroplastische Prozesse und dessen Relevanz für multimodale Behandlungskonzepte im Rahmen von Studien mit höherer Probandenzahl näher untersucht werden.

Abstract (English)

Background: Standardized association learning modulates functional brain connectivity by enhancing neuroplasticity. Emotion has a strong influence on multiple cognitive processes including attention and memory consolidation. Therefore, the emotional valence of learned contents could be of special interest, shown not only in the task-performing brain but also while resting. The aim of this study was to investigate the effects of associative learning with and without emotional valence on global functional connectivity (GFC) in healthy subjects using resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI).

Materials and Methods: Twelve healthy subjects (mean age SD = 27.4 4.0 years, 6 females) were randomly assigned to two association learning paradigms that included the pairwise learning of either Chinese characters with German nouns or face dyads. In a longitudinal design, study subjects performed two rs-fMRI measurements separated by 3 weeks of computer-based learning. After preprocessing using SPM12, GFC was estimated as the mean correlation of each voxel to all voxels of the brain and compared across both groups over time and between the groups, regardless of time.

Results: We found no significant interaction effects, though findings depict significant main effects of time at the left parahippocampus / superior temporal pole (ppeak=0.002), left supramarginal / superior temporal gyrus (pcluster=0.002, ppeak=0.008) and both the left and the right premotor area / supplementary motor area / mid cingulum (pcluster=0.010 (L) and 0.002 (R)). Post-hoc t-tests revealed that GFC of these brain regions increased over time, independent of the learning paradigm.

Conclusion: Findings support the hypothesis that standardized associative learning influences brain network connectivity and neuroplasticity at rest, in particular in the parahippocampus and the temporal pole. These regions are highly involved in learning and memory processing. Therefore, the impact of cognitive training on neuroplastic processes and its relevance for multimodal treatment regimes are suggested to be further investigated in larger sample sizes.