Narrative exposure therapy for PTSD increases top-down processing of aversive stimuli - evidence from a randomized controlled treatment trial

Adenauer H, Catani C, Gola H, et al. Narrative exposure therapy for PTSD increases top-down processing of aversive stimuli - evidence from a randomized controlled treatment trial. BMC Neuroscience. 2011;12(1): 127.BACKGROUND: Little is known about the neurobiological foundations of psychotherapy for Posttraumatic Stress Disorder (PTSD). Prior studies have shown that PTSD is associated with altered processing of threatening and aversive stimuli. It remains unclear whether this functional abnormality can be changed by psychotherapy. This is the first randomized controlled treatment trial that examines whether narrative exposure therapy (NET) causes changes in affective stimulus processing in patients with chronic PTSD. METHODS: 34 refugees with PTSD were randomly assigned to a NET group or to a waitlist control (WLC) group. At pre-test and at four-months follow-up, the diagnostics included the assessment of clinical variables and measurements of neuromagnetic oscillatory brain activity (steady-state visual evoked fields, ssVEF) resulting from exposure to aversive pictures compared to neutral pictures. RESULTS: PTSD as well as depressive symptom severity scores declined in the NET group, whereas symptoms persisted in the WLC group. Only in the NET group, parietal and occipital activity towards threatening pictures increased significantly after therapy. CONCLUSIONS: Our results indicate that NET causes an increase of activity associated with cortical top-down regulation of attention towards aversive pictures. The increase of attention allocation to potential threat cues might allow treated patients to re-appraise the actual danger of the current situation and, thereby, reducing PTSD symptoms. REGISTRATION OF THE CLINICAL TRIAL: Number: NCT00563888Name: "Change of Neural Network Indicators Through Narrative Treatment of PTSD in Torture Victims" ULR: http://www.clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT00563888

Imaging cortical activity following affective stimulation with a high temporal and spatial resolution

Keil J, Adenauer H, Catani C, Neuner F. Imaging cortical activity following affective stimulation with a high temporal and spatial resolution. BMC Neuroscience. 2009;10(1):83.Background:The affective and motivational relevance of a stimulus has a distinct impact on cortical processing, particularly in sensory areas. However, the spatial and temporal dynamics of this affective modulation of brain activities remains unclear. The purpose of the present study was the development of a paradigm to investigate the affective modulation of cortical networks with a high temporal and spatial resolution. We assessed cortical activity with MEG using a visual steady-state paradigm with affective pictures. A combination of a complex demodulation procedure with a minimum norm estimation was applied to assess the temporal variation of the topography of cortical activity. Results: Statistical permutation analyses of the results of the complex demodulation procedure revealed increased steady-state visual evoked field amplitudes over occipital areas following presentation of affective pictures compared to neutral pictures. This differentiation shifted in the time course from occipital regions to parietal and temporal regions. Conclusion: It can be shown that stimulation with affective pictures leads to an enhanced activity in occipital region as compared to neutral pictures. However, the focus of differentiation is not stable over time but shifts into temporal and parietal regions within four seconds of stimulation. Thus, it can be crucial to carefully choose regions of interests and time intervals when analyzing the affective modulation of cortical activity

Verarbeitung von Bedrohungsreizen: Psychophysiologische Korrelate der posttraumatischen Belastungsstörung und Veränderungen durch Psychotherapie

Die Posttraumatische Belastungsstörung (PTBS) ist gekennzeichnet durch sich wiederholende, ungewollte Erinnerungen an traumatische Erlebnisse, eine Vermeidung von Erinnerungsreizen sowie eine generelle Übererregbarkeit (DSM-IV, 1994). Aktuellen Theorien zufolge stellt die Veränderung in der Verarbeitung aversiver oder trauma-assoziierter Reize ein Hauptmerkmal der PTSD dar (Ehlers et al., 2000).Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung psychophysiologischer Korrelate der Verarbeitung von Bedrohungsreizen bei PTBS. Darüber hinaus soll untersucht werden, ob sich diese Abweichungen durch Psychotherapie verändern lassen.Die Studienteilnehmer (N=78) gehören zu einer der drei Gruppen: Traumaüberlebende mit und ohne PTBS, oder gesunde Kontrollprobanden mit gleichem ethnischen Hintergrund, aber ohne traumatische Lebensereignisse. Wir verwendeten eine steady-state Präsentationstechnik, bei dem 75 IAPS-Bilder in einer Frequenz von 10 Hz für jeweils 4 s präsentiert wurden. Die kortikale Aktivität wurde mit Magnetenzephalographie (MEG) aufgezeichnet. Drei verschiedene psychophysiologische Parameter wurden erhoben: Herzfrequenz, frühe kortikale Aktivierung im Bereich von Millisekunden und überdauernde kortikale Aktivierung bis zu vier Sekunden nach Stimulusbeginn.Bei der Auswertung der Herzfrequenz zeigten die PTBS-Patienten einen unmittelbaren Anstieg der Herzfrequenz und einem Ausbleiben der Orientierungsreaktion gegenüber bedrohlichen Bildern. Die Ergebnisse weisen auf eine gesteigerte und schnelle Fluchtbereitschaft von PTBS-Patienten hin. Ohne den potenziell bedrohlichen Stimulus zunächst genau zu explorieren, befindet sich das autonome Nervensystem dieser Patienten innerhalb kürzester Zeit in maximaler Alarmbereitschaft.Bei der Auswertung der ersten 300 ms neuronaler Aktivität während der affektiven Bildverarbeitung zeigten Patienten mit PTBS Hinweise auf ein zweiphasisches kortikales Reaktionsmuster. PTBS-Patienten zeigten bereits in den ersten 130 ms, im Vergleich zu neutralen oder angenehmen Bildern, eine erhöhte Aktivierung in rechts präfrontalen Hirnregionen. Dieser Aktivierung folgte in zeitlicher Latenz eine Abnahme der Reaktion in parieto-okzipitalen Arealen. Die Ergebnisse unterstützen die Annahme, dass bei PTBS-Patienten ein früher Detektionsprozess von Bedrohungsreizen stattfindet, der einer Abwendung der Aufmerksamkeit vorausgeht. Insofern sind unsere Ergebnisse vereinbar mit der Hypothese eines Übererregungs-Vermeidungs-Musters gegenüber Bedrohungsreizen bei Angststörungen (Mogg et al., 2004).Um zu untersuchen, ob die frühe Abwendung der Aufmerksamkeit von Bedrohungsreizen über längere Zeit anhält, analysierten wir zusätzlich die überdauernde kortikale Reaktion auf affektive Reize. PTBS-Patienten als auch bei Traumakontrollen zeigten eine reduzierte kortikale Aktivierung in okzipitalen Regionen bei der Präsentation aversiver Bilder. Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Vermeidung der gezielten Aufmerksamkeitslenkung auf bedrohliche Reize bis zu 4 s bestehen bleibt.Als Schwerpunkt der Arbeit wurde der Frage nachgegangen, inwieweit sich die neuropathologischen Abweichungen in der emotionalen Verarbeitung durch Psychotherapie verändern lassen. In einer randomisierten, kontrollierten Therapiestudie wurden 34 Patienten mit PTBS einer Behandlungsgruppe mit Narrativer Expositionstherapie (NET) bzw. einer Wartelisten-Kontrollgruppe zugeteilt. Die therapierten Patienten zeigten nach 4 Monaten eine signifikante Zunahme der kortikalen Aktivität gegenüber bedrohlichen Reizen in parietalen und okzipitalen Hirnregionen. In Kenntnis der hohen Relevanz parietaler Strukturen beim episodischen Gedächtnisabruf deutet die verstärkte Aktivierung in diesen Arealen auf eine willentlich gesteuerte Gedächtnissuche hin, die durch NET trainiert wurde. Unsere Ergebnisse geben Hinweise darauf, dass Narrative Expositionstherapie die kortikale top-down' Regulierung von Aufmerksamkeitsressourcen gegenüber bedrohlichen Reizen wieder herstellt und einen verbesserten Gedächtnisabruf ermöglicht.Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, dass PTBS durch ein spezifisches physiologisches Reaktionsmuster gegenüber bedrohlichen Reizen gekennzeichnet ist, das sich durch Narrative Expositionstherapie verändern lässt: PTBS-Patienten reagieren mit einer unmittelbaren Aktivierung des autonomen Nervensystems, was ihre Bereitschaft für eine rasche Flucht/Kampf Reaktion widerspiegelt. Die kortikale Verarbeitung von Bedrohungsreizen zeichnet sich durch ein zweiphasisches Übererregungs-Vermeidungs-Muster aus. Die schnelle Zunahme der kortikalen Aktivität in präfrontalen Arealen weist auf ein frühes Alarmsystem bei potenzieller Bedrohung hin. Diese Reaktion ist gefolgt von einer reduzierten sensorischen Verarbeitung, die bis zu einigen Sekunden anhält. Dies stellt vermutlich eine Vermeidung der detaillierten Exploration potenzieller Bedrohung dar. Diese Abweichungen in der kortikalen Reaktion bei PTBS-Patienten lassen sich durch Narrative Expositionstherapie (NET) verändern. Nach der Therapie sind NET-Patienten in der Lage, kognitive Vermeidungsmechanismen gegenüber Bedrohungsreizen zu reduzieren und damit eine adäquatere Verarbeitung dieser Reize zu ermöglichen. Die Stärkung der willentlichen Gedächtnissuche durch NET ist notwendig, um die aktuelle Situation vor dem Hintergrund früherer Erlebnisse zu bewerten. Möglicherweise steht die Veränderung in der neuronalen Verarbeitung trauma-assoziierter Reize im Zusammenhang mit der Reduktion der PTBS-Symptomatik nach der Therapie

Pattern of cortical activation during processing of aversive stimuli in traumatized survivors of war and torture

Catani C, Adenauer H, Keil J, Aichinger H, Neuner F. Pattern of cortical activation during processing of aversive stimuli in traumatized survivors of war and torture. European Archives of Psychiatry and Clinical Neuroscience. 2009;259(6):340-351.Posttraumatic stress disorder (PTSD) has been associated with an altered processing of threat-related stimuli. In particular, an attentional bias towards threat cues has been consistently found in behavioral studies. However, it is unclear whether increased attention towards threat cues translates into preferential processing as neurophysiological studies have yielded inconsistent findings. The aim of the present study was to investigate the neocortical activity related to the processing of aversive stimuli in patients with PTSD. 36 survivors of war and torture with PTSD, 21 Trauma Controls and 20 Unexposed Subjects participated in a visual evoked magnetic field study using flickering pictures of varying affective valence as stimulus material. Minimum norm source localization was carried out to estimate the distribution of sources of the evoked neuromagnetic activity in the brain. Statistical permutation analyses revealed reduced steady-state visual evoked field amplitudes over occipital areas in response to aversive pictures for PTSD patients and for Trauma Controls in comparison to unexposed subjects. Furthermore, PTSD patients showed a hyperactivation of the superior parietal cortex selectively in response to aversive stimuli, which was related to dissociative symptoms as well as to torture severity. The results indicate a different pattern of cortical activation driven by aversive stimuli depending on the experience of multiple traumatic events and PTSD. Whereas, a decreased visual processing of aversive stimuli seems to be associated with trauma exposure in general, the superior parietal activity might represent a specific process linked to the diagnosis of PTSD

Is freezing an adaptive reaction to threat? Evidence from heart rate reactivity to emotional pictures in victims of war and torture

Adenauer H, Catani C, Keil J, Aichinger H, Neuner F. Is freezing an adaptive reaction to threat? Evidence from heart rate reactivity to emotional pictures in victims of war and torture. Psychophysiology. 2010;47(2):315-322.The influence of past traumatic experiences on the defense cascade in response to affective pictures was examined in survivors of war and torture. Trauma-exposed refugees with and without Posttraumatic Stress Disorder (PTSD) as well as healthy individuals viewed 75 pictures that varied in emotional content. Heart rate (HR) was recorded during the flickering stimulation of affective pictures in the context of a steady-state experiment. Whereas healthy controls showed the typical orienting response to aversive stimuli, PTSD patients reacted with an almost immediate increase in HR toward unpleasant pictures. Trauma-exposed participants without PTSD showed an indiscriminate orienting response regardless of picture category. The present findings argue for a faster flight/fight response to threatening cues in PTSD. In contrast, trauma-exposed controls seem to exhibit a state of permanent alertness toward a wide range of stimuli

Reduction of Pathological Inhibition of Cortical Recativity to Aversive Stimuli in Visual Sensory Areas in PTSD Through Exposure Therapy

Adenauer H, Catani C, Keil J, Aichinger H, Ruf M, Neuner F. Reduction of Pathological Inhibition of Cortical Recativity to Aversive Stimuli in Visual Sensory Areas in PTSD Through Exposure Therapy. PSYCHOPHYSIOLOGY. 2009;46:S98

Early Processing of Threat Cues in Posttraumatic Stress Disorder-Evidence for a Cortical Vigilance-Avoidance Reaction

Adenauer H, Pinoesch S, Catani C, et al. Early Processing of Threat Cues in Posttraumatic Stress Disorder-Evidence for a Cortical Vigilance-Avoidance Reaction. Biological Psychiatry. 2010;68(5):451-458.Background: The present study investigated the influence of posttraumatic stress disorder (PTSD) on early visual processing of affective stimuli in survivors of war and torture. Methods: Trauma-exposed refugees with (n = 36) and without (n = 21) PTSD as well as unexposed control subjects (n = 16) participated in a magnetoencephalography study with pictures that varied in emotional content. Results: We found evidence for a biphasic cortical response in patients with PTSD in comparison with the two control groups. In response to aversive (relative to neutral or positive) pictures, PTSD patients showed elevated cortical activity over right prefrontal areas as early as 130-160 msec after stimulus onset followed by a decrease of the affect-related response in the parieto-occipital cortex at 206-256 msec. Conclusions: The increased early activity in the right prefrontal cortex most likely represents an enhanced alarm response or the fear network toward aversive stimuli in PTSD, whereas the subsequent decreased activation in right parieto-occipital areas in response to aversive pictures seems to reflect the tendency to disengage from emotional content. This finding is consistent with the hypothesis of a vigilance-avoidance reaction pattern to threat in anxiety disorders and helps to reconcile contradicting results of over- and under-responsiveness in the sensory processing of threatening stimuli in PTSD

Comparative Genome Analysis of Spiroplasma Melliferum IPMB4A, a Honeybee-Associated Bacterium

Background: The genus Spiroplasma contains a group of helical, motile, and wall-less bacteria in the classMollicutes. Similar to other members of this class, such as the animal-pathogenic Mycoplasma and theplant-pathogenic ‘Candidatus Phytoplasma’, all characterized Spiroplasma species were found to be associated witheukaryotic hosts. While most of the Spiroplasma species appeared to be harmless commensals of insects, a smallnumber of species have evolved pathogenicity toward various arthropods and plants. In this study, we isolated anovel strain of honeybee-associated S. melliferum and investigated its genetic composition and evolutionary historyby whole-genome shotgun sequencing and comparative analysis with other Mollicutes genomes.Results: The whole-genome shotgun sequencing of S. melliferum IPMB4A produced a draft assembly that was ~1.1Mb in size and covered ~80% of the chromosome. Similar to other Spiroplasma genomes that have been studiedto date, we found that this genome contains abundant repetitive sequences that originated from plectrovirusinsertions. These phage fragments represented a major obstacle in obtaining a complete genome sequence ofSpiroplasma with the current sequencing technology. Comparative analysis of S. melliferum IPMB4A with otherSpiroplasma genomes revealed that these phages may have facilitated extensive genome rearrangements in thesebacteria and contributed to horizontal gene transfers that led to species-specific adaptation to different eukaryotichosts. In addition, comparison of gene content with other Mollicutes suggested that the common ancestor of theSEM (Spiroplasma, Entomoplasma, and Mycoplasma) clade may have had a relatively large genome and flexiblemetabolic capacity; the extremely reduced genomes of present day Mycoplasma and ‘Candidatus Phytoplasma’species are likely to be the result of independent gene losses in these lineages.Conclusions: The findings in this study highlighted the significance of phage insertions and horizontal genetransfer in the evolution of bacterial genomes and acquisition of pathogenicity. Furthermore, the inclusion ofSpiroplasma in comparative analysis has improved our understanding of genome evolution in Mollicutes. Futureimprovements in the taxon sampling of available genome sequences in this group are required to provide furtherinsights into the evolution of these important pathogens of humans, animals, and plants