Implementierung des dynamischen Bedrohungslernens im zerebro-spinalen System und opioidergen Bahnen

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Büchel; Dr. Jan Haaker
• Fachliche Zuordnung: Biologische Psychologie und Kognitive Neurowissenschaften ; Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften ; Persönlichkeitspsychologie, Klinische und Medizinische Psychologie, Methoden
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461947532

Hintergrund: Die Vorhersage von Bedrohungen erfordert einerseits die Integration von aversiven, nozizeptiven Erlebnissen um eine Bedrohung zu erlernen. Andererseits, muss dieses Bedrohungslernen dynamisch angepasst werden, wenn sich die Umgebung ändert. Modelle des statistischen Lernens bieten die Möglichkeit die dynamische Anpassung von Lernprozessen (Dynamisches Belief Updating = DynBU) zu charakterisieren. Ein solches statistisches Model für die neurobiologischen Mechanismen des dynamischen Bedrohungslernens fehlt jedoch. Ziele: Das Projektziel ist es, die neuronalen Grundlagen der dynamischen Anpassung des Bedrohungslernens zu beschreiben. Hierzu möchten wir das Zusammenspiel zwischen den nozizeptiven Prozessen im Rückenmark und der Anpassung von erlernten Bedrohungen im Vorderhirn entschlüsseln. Dieses Projekt zielt außerdem darauf ab, einen neuropharmakologischen, opioidergen Regulationsmechanismus der dynamischen Anpassung des Bedrohungslernens zu beschreiben. Hypothesen: Wir erwarten (1) eine Interaktion zwischen der Kodierung von nozizeptiven, aversiven Bedrohungen (im Rückenmark) und das durch den Hirnstamm (Locus coeruleus, LC) vermittelte Arousal, welches dann erlernte Bedrohungen im Vorderhirn (Amygdala und dorsaler anteriorer cingulärer cortex, dACC) anpasst. Insbesondere stellen wir die Hypothese auf (2), dass proximale oder distale Bedrohungen auf Interaktionen zwischen dem LC und Hirnregionen, die die Nähe von Bedrohungen kodieren (Periaquäduktales Grau, PAG), basieren. Wir erwarten (3), dass die Blockade von Opioidrezeptoren die Prozessierung von aversiven Bedrohungen erhöht (basierend auf simulierten Änderungen im statistischen Model). Schließlich stellen wir die Hypothese auf (4), dass die Verstärkung der aversive Prozessierung, durch die Blockade von Opioidrezeptoren, auf einer Interaktion zwischen dem PAG, der Amygdala und dem LC basiert. Methoden: Die Teilnehmer werden sich einer change-point Aufgabe gegen schnelle bzw. langsame angreifende Raubtiere verteidigen (d.h. "Predator-task", abgestimmt mit Projekt 8), während zerebro-spinale neurale Aktivität (fMRT) untersucht wird. Die Auswirkungen der Opioidrezeptoren auf den Predator-task werden zunächst simuliert und in einer zweiten Stichprobe pharmakologisch getestet, bei der fMRT des Gehirns durchgeführt wird. Erwartete Auswirkungen: Dieses Projekt wird psychologische, neuronale und computationale Mechanismen liefern, die der dynamischen Anpassung des Bedrohungslernens zugrunde liegen, und damit einen wichtigen Beitrag zu den Hauptzielen dieser Forschungsgruppe leisten. Insbesondere werden wir das neurobiologische Modell des statistischen Lernens um einen Mechanismus für das Erlernen von Bedrohungen erweitern. Dieses Projekt wird darüber hinaus eine neuropsychopharmakologische Regulation der Anpassung des Bedrohungslernens liefern. Zusammen mit Projekt 8 werden wir in der Lage sein, die Ergebnisse bei gesunden Freiwilligen auf den Phänotyp der Angst zu übertragen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5389: Kontexteinflüsse auf dynamische Lernprozesse in sich verändernden Umgebungen: Grundlegende Mechanismen und klinische Implikationen