Charakterisierung der Beziehung zwischen dem menschlichen mesolimbischen Belohnungssystem und der Immunfunktion

Neuromodulation über fMRI-Neurofeedback-Aufgabe: Probanden (n = 34) nehmen an vier fMRI-NF-Sitzungen teil und regulieren die Aktivierung von drei mesolimbischen Belohnungsknoten hoch:

ventraler Tegmentalbereich und bilaterales ventrales Striatum. ROIs sind 5-mm-Sphären um Spitzenaktivierungen in funktionalen Localizer-Aufgaben (Monetary Incentive Delay, Reward Anticipation Contrast) innerhalb einer vordefinierten metaanalytischen anatomischen Maske der drei Regionen.

anatomische Masken: VTA (Mittelhirn): -4 -24 -10 *siehe unten Right Nac: 12 10 -4 Left Nac: -10 10 -6 Oldham, Stuart, et al. Kartierung des menschlichen Gehirns (2018).

* 23.08.22: Aufgrund komplexer VTA-Konturen wurde es nicht wie oben erwähnt nach Oldham et al. eingeschränkt, sondern über eine genauere VTA-Maske (Murty et al. 2014, NeuroImage). Dies wurde fälschlicherweise bei der ursprünglichen Vorregistrierung weggelassen. Bemerkenswert ist, dass bis heute (23.08.22) keine ROI-Analysen durchgeführt wurden.

Hepatitis-B-Impfung: Die Probanden erhalten eine Impfung gegen Hepatitis B.

Neuromodulation über fMRI-Neurofeedback-Aufgabe: Probanden (n = 34) nehmen an vier fMRI-NF-Sitzungen teil und regulieren die Aktivierung von Regionen hoch, die eines von 4 Kontrollnetzwerken umfassen (5-mm-Kugeln um MNI-Koordinaten):

Motor Imagery (Hétu, Sébastien, et al. Neurosci. & Biobehav Rev (2013)) R. Kleinhirn: 32 -62 -28 L. Kleinhirn: -32 -56 -30 L. Präzentraler Gyrus: -26 -2 58; Auditive Bilder (McNorgan, Chris. Front in Human Neurosci 6 (2012)) R STG:64 -30 9 L IFG: -48 24 -5 L präzentraler Gyrus: -52 1 47; Arithmetische Verarbeitung (Arsalidou, Marie und Margot J. Taylor. Nuroimage (2011)) R. SPL: 29 -66 49 L. MFG (dlpfc): -45 32 29 L. precuneus: -28 -71 33; Räumliche Navigation (Kühn, Simone, und Jürgen Gallinat. Karte des menschlichen Gehirns. (2014)) R. Hippocampus 26 -35 -11 L. Hippocampus -26 -47 -9 L. Post. cingulativ -15 -59 19

Hepatitis-B-Impfung: Die Probanden erhalten eine Impfung gegen Hepatitis B.

Keine Gehirnmanipulation (Beurteilung der natürlichen Immunantwort).

Hepatitis-B-Impfung: Probanden (n=17) erhalten eine Impfung gegen Hepatitis B.

Um die Antikörpertiter im Plasma zu messen, werden zu vier Zeitpunkten Blutproben entnommen: vor dem Neurofeedback-Training (-14 Tage); vor der Hepatitis-B-Impfung (Tag 0), 14 Tage und 28 Tage nach der Impfung. Anti-HBs-Änderung wird definiert als durchschnittliche Werte nach der Impfung (14 und 28 Tage) minus durchschnittliche Werte vor der Impfung (–14 und 0 Tage).

*19.09.22: Aufgrund der umfangreichen Variabilität der Ausgangswerte wird die Anti-HB-Änderung als fache Änderung zwischen TPs vor und nach der Impfung definiert, anstatt als absolute Unterschiede (Blindung unverletzt).

Das prognostizieren die Ermittler:

i.Einfacher Gruppeneffekt: Probanden im Versuchsarm (mesolimbische fMRT NF) weisen höhere Anti-HBs-Änderungen auf als sowohl die aktive Vergleichsgruppe (Kontrolle fMRI-NF) als auch die Gruppe ohne Behandlung.

ii.Korrelation zwischen mesolimbischer Aktivierung und immunologischer Reaktion: Die mesolimbische Aktivität während der Neurofeedback-Aufgabe (bei allen NF-Teilnehmern) während der letzten Sitzung wird die Anti-HBs-Spiegel nach der Impfung vorhersagen.

Zur Beurteilung des Zytokinspiegels (z. IL-4, IL-6, TNFalpha, IFNgamma), isolieren die Forscher periphere mononukleäre Blutzellen aus dem Blut und charakterisieren mithilfe von durchflusszytometrischer Analyse das Zytokinexpressionsprofil (ursprüngliche Absichten zur Verwendung von ELISA werden aufgrund von Qualitätstests ersetzt (Verblindung unverletzt), die schlechtes Signal zeigten, 28.12.21). Da die reine NF-Übung die Zytokinspiegel beeinflussen kann, werden die Zytokine zu drei Zeitpunkten bewertet – vor dem NF-Training (-14 Tage), vor der Impfung (Tag 0) und 3 Tage nach der Impfung. groupXtime (3X3) Hauptwirkung und Wechselwirkungen werden untersucht.

Das prognostizieren die Ermittler:

i. Die experimentelle Armgruppe weist höhere Zytokinkonzentrationen auf als die aktive Kontrollgruppe und die Gruppe mit natürlicher Vorgeschichte.

ii.Korrelation zwischen mesolimbischer Aktivierung und immunologischer Reaktion: Die mesolimbische Aktivität während der Neurofeedback-Aufgabe (über alle NF-Teilnehmer) während der letzten Sitzung sagt Änderungen der Zytokin-Blutkonzentrationen voraus.

ROIs des mesolimbischen Belohnungsnetzwerks (oder Kontrollnetzwerke) werden wie in der Waffenbeschreibung erwähnt definiert *siehe unten. CSF-Voxel werden von allen ROIs ausgeschlossen. Das Ergebnis wird für jede experimentelle Gruppe/Kontroll-Untergruppe als Kontrast zwischen Regulierungs- und Beobachtungsbedingungen für jeden NF-Lauf, jede Sitzung (3*4=12 Läufe) gemessen.

Um die Unterschiede in der Aktivierung des meoslimbischen Belohnungsnetzwerks zwischen experimentellen und aktiven Kontrollgruppen zu bewerten, wird ein 12-mal-2-Modell (runXgroup) konstruiert.

*23/8/22 Um eine überlegene Offline-Verarbeitung zu nutzen, werden ROIs über Gruppen statt über die Online-Analyse einzelner Subs definiert.

Das prognostizieren die Ermittler:

ich. Einfache Gruppeneffekte während der letzten (vierten) NF-Sitzung: Probanden im Versuchsarm (mesolimbische fMRI NF) zeigen eine höhere Aktivität des meoslimbischen Belohnungsnetzwerks als die aktive Vergleichsgruppe.

ii. Einfache Lerneffekte der experimentellen Armgruppe: ein signifikanter Effekt der Laufzeit (Zeit) für die mesolimbische Belohnungsnetzwerkaktivität des experimentellen Arms.

Für jeden NF-Zyklus in ihrem Training füllen die Probanden den MSQ-NF aus, einen Fragebogen, der mentale Strategien gemäß einer hierarchischen mentalen Kategorisierung charakterisiert.

Explorative Analyse: Die Forscher vermuten, dass mentale Merkmale, die sich auf Motivation und Belohnungsverarbeitung beziehen, mit der mesolimbischen Belohnungsaktivität während des NF-Trainings verbunden sind und dass solche mentalen Merkmale mit immunologischen Effekten nach dem Training verbunden sind.

Neuroverhaltensmaße der Belohnungsempfindlichkeit und Belohnungserwartung werden durch Anwendung der MID-Aufgabe während des fMRT-Scannens zu Beginn der ersten fMRI-Sitzung (für alle drei Studiengruppen) bewertet.

Die Forscher beabsichtigen zu untersuchen, ob neuronale und verhaltensbezogene Indizes der Belohnungserwartung und des Konsums Unterschiede in den oben definierten immunologischen Ergebnismessungen erklären könnten (siehe primäre Ergebnismessungen).

Konkret sagen die Ermittler Folgendes voraus:

ich. BOLD-Antworten auf die Belohnungsvorwegnahme werden positiv mit immunologischen Ergebnismessungen korreliert – Änderung der Zytokinspiegel und Änderung der HBV-Antikörper (wie oben definiert).

Verhaltensmaße von Incentive Saliance und Incentive Motivation werden durch Anwendung von EefRT zu Beginn der ersten experimentellen Sitzung (für alle drei Studiengruppen) bewertet.

Die Forscher beabsichtigen zu untersuchen, ob EEfRT-Scores für Unterschiede in den immunologischen und NF-Erfolgsmessgrößen, wie oben definiert, verantwortlich sein könnten (siehe primäre Ergebnismessgrößen).

Die Einstufung der Probanden als Annäherungs-/Vermeidungstendenzen basierend auf der K-Means-Clusteranalyse der Ergebnisse in drei Fragebögen: SPSRQ, TPQ und NEO-ffi.

Das prognostizieren die Ermittler:

ich. Probanden mit Annäherungstendenzen werden während der MID-Aufgabe und der NF-Aufgabe im Vergleich zu Vermeidern stärkere Aktivierungen des mesolimbischen Belohnungsnetzwerks aufweisen.

ii. Approacher werden im Vergleich zu Vermeidern höhere immunologische Veränderungen aufweisen, die sich in den wichtigsten immunologischen Ergebnismaßen widerspiegeln.

Ruhescans werden zu Beginn der ersten und am Ende der vierten (letzten) NF-Übungssitzung angewendet, um funktionelle Veränderungen im mesolimbischen Belohnungskreislauf nach dem NF-Training zu beurteilen.

Die Forscher beabsichtigen zu untersuchen, ob Änderungen in der funktionellen Konnektivität des mesolimbischen Belohnungsnetzwerks speziell in der mesolimbischen fMRI-NF-Gruppe auftreten werden (im Vergleich zur fMRI-NF-Kontrollgruppe).

Eine Untergruppe von 30 Probanden wird drei Monate nach der Impfung zu einer zusätzlichen Blutentnahme eintreffen, um langfristige Unterschiede in den Anti-HBs-Spiegeln zu beurteilen.

Explorative Analyse: Es werden Unterschiede zwischen Gruppen und Gehirn-Immun-Korrelationen untersucht.

Ein 14-Punkte-Fragebogen (beantwortet auf einer Vier-Punkte-Skala von „stimme überhaupt nicht zu“ bis „stimme voll und ganz zu“) zur Einschätzung des Ausmaßes, in dem eine Person in der Lage ist, Freude oder die Erwartung einer lustvollen Erfahrung zu empfinden. Der Fragebogen wird als Summe der Items bewertet (Gesamtpunktzahl reicht von 0 bis 14). Eine höhere Gesamtpunktzahl weist auf ein höheres Maß an Anhedonie hin.

Explorative Analysen: Die Ermittler prüfen, ob die Ergebnisse des Fragebogens vor dem NF-Training und der Impfung Unterschiede im NF-Lernen und in immunologischen Ergebnismessungen berücksichtigen. Darüber hinaus werden die Ermittler Veränderungen in diesem Wert während des Experiments verfolgen, um die Beziehung zwischen subjektiver hedonischer Erfahrung und NF-Erfolg/Immunfunktion zu untersuchen.

Ein Fragebogen zur Beurteilung der Reaktionsfähigkeit auf Belohnung und Bestrafung. Der Fragebogen umfasst 48 Ja/Nein-Fragen, die in zwei Skalen unterteilt sind – Empfindlichkeit gegenüber Bestrafung (SP) und Empfindlichkeit gegenüber Belohnung (SR). Jede Unterskalenpunktzahl wird durch Summierung der Berichte abgeleitet.

Explorative Analyse: Die Ermittler untersuchen, ob die Punktzahl des Fragebogens während der ersten Sitzung (vor NF-Übung und Impfung) Unterschiede beim NF-Lernen und bei immunologischen Ergebnismessungen berücksichtigt.

Ein Fragebogen mit 100 Richtig/Falsch-Items zur Charakterisierung der drei Persönlichkeitsmerkmale einer Person – Belohnungsabhängigkeit, Schadensvermeidung und Suche nach Neuheiten. Jede Eigenschaft hat 4 Unterskalen, die sich zu der Punktzahl der Eigenschaft summieren.

Explorative Analyse: Die Ermittler untersuchen, ob die Punktzahl des Fragebogens während der ersten Sitzung (vor NF-Übung und Impfung) Unterschiede beim NF-Lernen und bei immunologischen Ergebnismessungen berücksichtigt.

Messungen der HRV werden während fMRT-Scans in allen NF-Praxen durchgeführt, um die Aktivität des sympathischen Systems zu überwachen. Für jeden fMRT-Scan werden HRV-Maßnahmen wie durchschnittliche Variabilität und Häufigkeitsverhältnisse berechnet.

Explorative Analysen: Die Forscher vermuten, dass das sympathische System die Korrelation zwischen den mesolimbischen Belohnungsaktivierungen und immunologischen Ergebnismaßen vermittelt (siehe primäre Ergebnismaße 1 und 2). Daher werden die Forscher den Zusammenhang zwischen sympathischen Maßnahmen, die bei TP4 (vor der Impfung) ergriffen wurden, und der Korrelation zwischen mesolimbischen Belohnungsaktivierungen während der TP4-NF-Übung und den oben beschriebenen immunologischen Ergebnismessungen untersuchen.