Dopaminerge Modulation von Exekutivfunktionen im höheren Lebensalter – Eine pharmakologische funktionelle MRT Studie

Fragestellung: Ältere Personen zeigen häufig kognitive Einschränkungen im Bereich der Exekutivfunktionen. Eine mögliche Ursache hierfür könnten altersabhängige Veränderungen in der dopaminergen Signaltransduktion sein. Wir wollten untersuchen, ob dopaminerge Stimulation bei älteren Personen Exekutivfunktionen verbessern kann und ob pharmakologisch-induzierte Effekte in der neuralen Antwort mittels funktioneller MRT (fMRT) erfassbar sind. Da einerseits frühere Untersuchungen eine Verminderung in der Effizienz des BOLD (Blood-Oxygen-Level-Dependent) Signals mit zunehmendem Lebensalter zeigten und andererseits Dopamin die Signaleffizienz erhöht, erwarteten wir eine funktionelle Verbesserung mit Steigerung der neuralen Effizienz unter dopaminerger Stimulation.

Methode: Gesunde ältere Personen (mittleres Alter 58±5,2 Jahre) wurden mittels fMRT untersucht, während sie eine modifizierte Version des Wisconsin Card Sorting Tests (WCST) ausführten. Eine high-level-baseline (HLB) kontrollierte für visuo-motorische und einfache kognitive Komponenten der Testdurchführung. Behaviorale Messgrößen waren Anzahl der Fehler, Anzahl der erreichten Dimensionen und Reaktionszeiten. Jede Person wurde zweimal untersucht, einmal nach Einnahme von 100mg Levodopa (ON) sowie einmal nach Einnahme eines Plazebos (OFF). Levodopa-Serumspiegel sowie physiologische Parameter wurden jeweils bestimmt. Die Studie war doppel-blind und Plazebo-kontrolliert. Die Datenanalyse erfolgte mit SPM2 (random-effects Modell).

Ergebnisse:

• Behavioral fanden sich keine Unterschiede zwischen der ON und der OFF Bedingung.

• Die fMRT Analyse (Conjunction-Analyse) zeigte ein gemeinsames frontoparietales Netzwerk für die ON und die OFF Bedingung (relativ zur high-level baseline) als neurale Repräsentanz der im WCST beanspruchten kognitiven Funktionen.

• Unter Levodopa fanden sich in der baseline relativ zur Testanforderung (HLB-ON) Deaktivierungen im basalen Vorderhirn sowie im linken superioren temporalen Kortex.

• Im direkten Vergleich (OFF>ON) zeigte sich eine signifikant differenzielle Aktivierung im linken mittleren okzipitalen Kortex.

Schlussfolgerungen: Auch wenn sich keine behavioralen Effekte zeigten, fanden sich unter dopaminerger Stimulation signifikante Veränderungen in der BOLD-Antwort in Form umschriebener Signalreduktion sowie Deaktivierung. Dies könnte darauf hindeuten, dass dopaminerge Stimulation die neurale Signaleffizienz im Alter durch Ökonomisierung der neuralen Antwort verbessern kann.