Hippokampale funktionelle Konnektivität während episodischer Gedächtnisbildung beim Menschen: Einfluss von belohnungs- und salienzassoziierten dopaminergen Hirnarealen, Neuheit und Schema- abhängiger episodischer Distinktheit

Stimulus-Neuheit soll durch eine Aktivierung belohnungsabhängiger Hirnregionen zur Verbesserung hippokampusabhängiger episodischer Gedächtnisbildung beim Menschen führen (Shohamy & Adcock, 2010). Andererseits gibt es aber eine Vielzahl von Forschungsergebnissen, die darauf hinweisen, dass unter angemessenen Testbedingungen episodisches Gedächtnis für vertraute Stimuli besser ist (Poppenk et al., 2010a, 2010b). Vielmehr begünstigt die Übereinstimmung neuer Stimuli mit schon vorher bestehenden Wissensschemata (indem also die Neuheit der neuerworbenen Information effektiv reduziert wird) die Enkodierung dieser distinktiven und somit erinnerbaren Episoden. Diese Schemaübereinstimmung verstärkt die funktionelle Konnektivität zwischen Hippokampus und präfrontalen und parietalen Strukturen während einer erfolgreichen episodischen Gedächtnisbildung (Schott et al., under review; s. auch Wimber et al., 2010). Wir stellen die Hypothese auf, dass die unerwartete Übereinstimmung neuer Information mit bestehenden Wissensschemata durch eine plötzliche Einsicht ein Ereignis besonderer motivationaler Signifikanz und kognitiver Distinktheit darstellt und damit Unsicherheit reduziert und die Vorhersagbarkeit der Umwelt erhöht (Bromberg-Martin & Hikosaka, 2009). Wir setzen dies in einem neuen Paradigma zum episodischen Gedächtnis mit Hilfe einer Adaptation des "Remote Associates Test" um (Mednick, 1962), in dem drei Kontextwörter (z.B. "Manieren", "Tennis", und "rund") überraschenderweise durch die Präsentation eines vierten kritischen Wortes (hier: "Tisch") in ein Schema passen. Diese Enkodierungsbedingung (1), welche sowohl Neuheit als auch Schema-Konsistenz beinhaltet (wobei Schema-Konsistenz episodische Distinktheit produziert), wird mit Bedingungen verglichen, welche (2) nur Schema-Konsistenz, (3) Schema-Inkonsistenz und Neuheit, und (4) weder Schema-Konsistenz noch Neuheit darstellen. Während der Enkodierungsbedingung werden fMRT-Messungen durchgeführt, wobei besonders auf die funktionelle Konnektivität zwischen dem Hippokampus und neokortikalen, bzw. subkortikalen dopaminergen Arealen fokussiert werden soll. Einen Tag nach der Enkodierung wird das episodische Gedächtnis bezüglich der kritischen Zielwörter getestet, wodurch konsolidierte Gedächtnisspuren gemessen werden, und die Unterscheidung der während der Enkodierung gemessenen BOLD-Antworten in später erinnerte versus vergessene Zielwörter möglich wird. Wir untersuchen zunächst, wie gedächtnisbezogene neuronale Antworten in diesen vier Enkodierungsbedingungen durch Genotypen moduliert werden. Probanden werden einer von vier Gruppen abhängig von ihrem kombinierten dopaminergen Genotyp (DAT1 VNTR 9-repeat Träger vs. 10-repeat-Homozygote, und COMT Met-Homozygote vs. Val-Homozygote) zugeteilt, und einer von zwei Gruppen nach ihrem serotonergen Genotyp (5-HTR2a His-Homozygote vs. Tyr-Träger) zugeteilt. Erstere beeinflussen neuronale Antworten in subkortikalen dopaminergen und frontalen Regionen (Schott et al., 2006, Wimber et al., in press) und letztere hippokampale Neuheits-Antworten (Schott et al., 2011b). Schließlich werden nur noch neue Schema-Konsistenz vs. Baseline kontrastiert, die dann systematisch mit Manipulationen der Belohnung (Adcock et al., 2006) und Bestrafung kombiniert werden. Durch die Belohnungs- und Bestrafungsmanipulationen kann unter Verwendung einer interaktiven Logik (z.B. Bunzeck et al., 2011; Krebs et al., 2009) abgeschätzt werden, inwieweit neue Schema-Konsistenz dopaminerge Hirnareale moduliert, die Belohnung und Salienz verarbeiten (Bromberg-Martin et al., 2010).

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