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RAPID, NON-GENOMIC EFFECTS OF CORTISOL ON THE FUNCTIONING OF THE HUMAN BRAIN

SCHNELLE, NICHT-GENOMISCHE EFFEKTE VON CORTISOL AUF DAS FUNKTIONIEREN DES MENSCHLICHEN GEHIRNS

  • Cortisol is a stress hormone that acts on the central nervous system in order to support adaptation and time-adjusted coping processes. Whereas previous research has focused on slow emerging, genomic effects of cortisol likely mediated by protein synthesis, there is only limited knowledge about rapid, non-genomic cortisol effects on in vivo neuronal cell activity in humans. Three independent placebo-controlled studies in healthy men were conducted to test effects of 4 mg cortisol on central nervous system activity, occurring within 15 minutes after intravenous administration. Two of the studies (N = 26; N = 9) used continuous arterial spin labeling as a magnetic resonance imaging sequence, and found rapid bilateral thalamic perfusion decrements. The third study (N = 14) revealed rapid cortisol-induced changes in global signal strength and map complexity of the electroencephalogram. The observed changes in neuronal functioning suggest that cortisol may act on the thalamic relay of non-relevant background as well as on task specific sensory information in order to facilitate the adaptation to stress challenges. In conclusion, these results are the first to coherently suggest that a physiologically plausible amount of cortisol profoundly affects functioning and perfusion of the human CNS in vivo by a rapid, non-genomic mechanism.
  • Das Stresshormon Cortisol wirkt auf das zentrale Nervensystem, um zeitspezifische Anpassungs- und Regulationsprozesse zu unterstützen. Wenngleich vorangehende Studien sich auf langsam einsetzende, durch Proteinsynthese vermittelte, genomische Cortisoleffekte konzentrierten, ist unser Wissen über schnelle nicht-genomische Cortisoleffekte auf die neuronale Aktivität im Menschen in vivo sehr begrenzt. Das Ziel von drei unabhängigen und Placebo-kontrollierten Studien an gesunden jungen Männern war es deshalb zu untersuchen, inwiefern 4 mg Cortisol die Aktivität des zentralen Nervensystems, während der ersten 15 Minuten nach intravenöser Verabreichung beeinflusst. Zwei dieser Studien (N = 26; N = 9) verwendeten" "contiuous arterial spin labeling" als Kernspintomografische Sequenz und fanden eine schnelle und bilaterale (absolute) Perfusionsabnahme im Thalamus. Die dritte Studie (N = 14) fand schnelle Cortisol-induzierte Änderungen in der globalen Signalstärke und in der topografischen Komplexität des Elektroenzephalogramms. Die von uns beobachteten neuronalen Veränderungen weisen darauf hin, dass Cortisol, womöglich durch das thalamische Relay, nicht unmittelbar relevante Verarbeitungsprozesse, sowie Aufgaben spezifische sensorische Informationen beeinflusst und dadurch eine Anpassung an stressassoziierte Herausforderungen begünstigt. Zusammenfassend geben unsere Ergebnisse erstmalig Anhaltspunkte dafür, dass physiologisch plausible Mengen an Cortisol die Perfusion und globale Funktion des zentralen Nervensystems des Menschen in vivo, durch schnelle nicht-genomische Mechanismen wesentlich beeinflussen.

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Metadaten
Author:Florian Strelzyk
URN:urn:nbn:de:hbz:385-6574
Advisor:Florian Strelzyk
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of completion:2011/08/02
Publishing institution:Universität Trier
Granting institution:Universität Trier, Fachbereich 1
Date of final exam:2011/06/30
Release Date:2011/08/02
Tag:nicht-genomische Effekte
non-genomic effects
GND Keyword:CASL; Elektroencephalographie; Funktionelle NMR-Tomographie; Hydrocortison; Infusion; Perfusion; Stress; Thalamus
Institutes:Fachbereich 1 / Psychologie
Dewey Decimal Classification:1 Philosophie und Psychologie / 15 Psychologie / 150 Psychologie

$Rev: 13581 $