Neurocomputationale Modelle von Belohnungslernen und Kognition bei Kindern mit ADHS: Effekte der Methylphenidattherapie und Korrelationen mit der Therapieantwort

• Antragsteller: Professor Dr. Lorenz Deserno
• Fachliche Zuordnung: Biologische Psychiatrie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 533682086

Methylphenidat (MPH) wird zur Therapie der Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) im Kindes- und Jugendalter eingesetzt. Jedoch sprechen 20-30% der Kinder nicht auf MPH an und bei 30–50% tritt nur eine partielle Remission ein. Obwohl die pharmakologischen Mechanismen von MPH bekannt sind, bleiben die neurobiologischen Prozesse der Unterschiede in der Therapieantwort unzureichend beforscht. Forschung zu den neurobehavioralen Korrelaten der MPH Therapie im Zusammenhang mit Unterschieden in der Therapieantwort, könnte daher sowohl das Verständnis von neurokognitiven Veränderungen bei ADHS verbessern und zukünftig eine Prädiktion der Therapieantwort ermöglichen. Mit ‚Reinforcement Learning‘ aus den computationalen Neurowissenschaften wurden bei gesunden Personen wichtige Einblicke in die Wirkung monoaminerger Substanzen, wie MPH, auf neurokognitive Funktionen ermittelt. So scheint MPH spezifisch ein Zusammenspiel von Belohnungslernen und kognitiven Funktionen zu beeinflussen, indem es die Sensitivität für die Belohnungen kognitiver Leistung fördert. Allerdings wurden diese computationalen Methoden bisher nicht eingesetzt, um die Effekte der MPH Therapie auf neurokognitive Funktionen bei Kindern mit ADHS zu untersuchen. Obwohl die Belohnungsverarbeitung bei ADHS verändert ist, wurde deren Modulation durch die MPH Behandlung, im Vergleich zu Domänen der kognitiven Leistung, bisher kaum untersucht. Daher bleibt die zentrale Forschungsfrage, wie die MPH Behandlung das Zusammenspiel von Belohnungslernen und kognitiver Leistung bei Kindern mit ADHS beeinflusst, und ob dies mit Unterschieden in der Therapieantwort zusammenhängt, bisher unbeantwortet. Dieser Antrag adressiert spezifisch das Zusammenspiel von Belohnungslernen und kognitiver Leistung bei Kindern und Jugendlichen mit ADHS mit Hilfe von computationalen ,Reinforcement Learning‘ Modellen. Diese neurocomputationalen Methoden wurden an gesunden Personen etabliert, aber noch kaum eingesetzt, um die Effekte der MPH Behandlung und Unterschiede in der Therapieantwort zu beforschen. Dafür werden zwei Experimente, zur belohnungsbasierten kognitiven Flexibilität sowie zur Rolle des Belohnungslernen für die inhibitorische kognitive Kontrolle, verwendet. Diese Experimente werden während der funktionellen Magnetresonanztomographie und der Elektroenzephalographie durchgeführt und mit computationaler Modellierung analysiert. Es werden Patienten vor ihrer ersten MPH Behandlung untersucht, dann im Verlauf auf MPH eingestellt und erneut untersucht. Diese Patienten werden verglichen gegen eine kontinuierlich medizierte Patientengruppe und gegen eine Kontrollgruppe, um Effekte der Diagnose und der Medikation zu trennen. So können wichtige Einblicke in die Effekte der Behandlung mit MPH auf das Zusammenspiel von Belohnungslernen und kognitiver Leistung im Zusammenhang mit Unterschieden in der Therapieantwort gewonnen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien, Niederlande
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Tobias U. Hauser; Professorin Hanneke E. M. den Ouden