Belief updating and dopaminergic markers in psychosis

Die Dissertation befasst sich mit Computationalen Mechanismen von Belief-Updating und Neuromelanin als Dopamin-Proxy bei Psychosen. Die Entstehung psychotischer Erfahrungen beruht möglicherweise auf einer veränderten Aktualisierung von Glaubenssätzen (Belief-Updating) durch die unausgewogene Gewichtung der Aktualisierungs-Signale anhand von Unsicherheit. Ziel von Studie 1 war, die verhaltensbezogenen und neuronalen Mechanismen von Belief-Updating bei Schizophrenie und speziell von Wahnvorstellungen zu untersuchen. Menschen mit Wahnvorstellungen zeigten stärkere neuronale Enkodierung der Aktualisierungs-Signale, während diagnostizierte Schizophrenie mit höherer Einschätzung der Umweltvolatilität und geringerer neuronalen Repräsentation derselben einherging. Studie 2 zeigte, dass Menschen mit subklinischen psychoseähnlichen Erfahrungen dazu tendierten, Veränderungspunkten der Umwelt weniger zu berücksichtigen. Ihre Beliefs waren weniger präzise, da sie eine geringere Anzahl voriger Beobachtungen berücksichtigten. Dies spricht für verändertes Belief-Updating als relevanten Mechanismus bei psychotischen Erfahrungen, speziell Wahnvorstellungen, über das Psychosespektrum hinweg ist. Belief-Updating Signale werden über dopaminerge Transmission vermittelt. Quantitative Dopamin-Proxys könnten zukünftig Behandlungsentscheidungen informieren. In Studie 3 führten wir eine Meta-Analyse durch, um die Evidenz für Neuromelanin-sensitive MRT als nicht-invasiven Dopamin-Proxy bei Schizophrenie zu untersuchen. Die Resultate weisen auf eine erhöhte Neuromelaninkonzentration in der Substantia nigra der Schizophreniegruppe hin. Studie 4 untersuchte experimentell die effektive transversale Relaxationsrate (R2*-Kontrast) als Neuromelanin-sensitives MRT-Maß. Es zeigte sich ein erhöhter R2*-Kontrast in der Substantia nigra bei Patient:innen mit Psychose-Spektrum Störungen. Beide Studien liefern Belege für Neuromelanin-sensitive MRT als nicht-invasiven Dopamin-Proxy bei Psychosen.
This dissertation is concerned with computational mechanisms of belief updating and neuromelanin as dopamine proxy in psychosis. The formation of psychotic experiences may be rooted in altered belief updating due to misbalanced weighting of belief updating signals according to uncertainty. Study 1 aims to delineate behavioral and neural computational mechanisms of belief updating underlying specifically delusions versus diagnosed schizophrenia. People with delusions showed increased neural updating signals in the caudate and anterior cingulate cortex, while people diagnosed with schizophrenia showed higher estimation of environmental volatility and lower neural representation thereof. Study 2 focuses on behavioral alterations of belief updating in people with subclinical psychotic-like experiences. People with psychotic-like experiences disregarded the probability of environmental change points. Their beliefs were less precise because they took fewer previous observations into account. Both studies support altered belief updating as a relevant mechanism in the formation of psychotic experiences, particularly delusions, across the psychosis spectrum. Belief updating signals are conveyed via dopaminergic transmission, which is a main treatment target of antipsychotic drugs. Quantitative dopamine proxies may inform treatment decisions in clinical settings. In study 3, we conducted a meta-analysis to examine the current evidence for neuromelanin-sensitive MRI as non-invasive dopamine proxy. The results indicate increased neuromelanin concentration in the substantia nigra of patients with schizophrenia. Study 4 experimentally investigated the effective transverse relaxation rate (R2*-contrast) as neuromelanin-sensitive MRI-measure to delineate people with and without psychosis spectrum disorder. The study showed higher R2*-contrast in the substantia nigra in patients. Both studies provide evidence for neuromelanin-sensitive MRI as a non-invasive dopamine proxy in psychos