The FNDC5/irisin/BDNF axis, as a modulator of reinforcement learning and mood in health and disease

Papp, Csaba Sándor

The FNDC5/irisin/BDNF axis, as a modulator of reinforcement learning and mood in health and disease

dc.contributor.advisor	Zsuga, Judit
dc.contributor.author	Papp, Csaba Sándor
dc.contributor.authorvariant	Papp, Csaba Sándor
dc.contributor.department	Egészségtudományok doktori iskola	hu
dc.contributor.submitterdep	DE--Népegészségügyi Kar -- Egészségügyi Menedzsment és Minőségirányítási Tanszék
dc.date.accessioned	2017-06-28T08:35:34Z
dc.date.available	2017-06-28T08:35:34Z
dc.date.created	2017	hu_HU
dc.date.defended	2017-07-07
dc.description.abstract	A magas átlagos jövedelemmel jellemezhető társadalmakban egyre nagyobb jelentőségűek a krónikus nem fertőző betegségek, melyek hátterében a WHO négy alapvető rizikómagatartást azonosított: dohányzás, egészségtelen étrend, elégtelen testmozgás és káros mértékű alkoholfogyasztás. Feltételeztük, hogy ezek mind az agy ősi viselkedésszabályozó rendszerének kóros (és/vagy civilizált körülmények között célszerűtlenné vált) funkciójára vezethetők vissza, ezért első célkitűzésünk egy új modell kidolgozása volt a mesocortico-limbikus rendszer működésére („a megerősítéses tanulás proaktív modellje”). A megerősítéses tanulás egyik formája ún. modell-alapú, a másik modell-független. Az általunk kifejlesztett koncepció, a megerősítéses tanulás proaktív modellje a modell-alapú és modell-független idegi struktúrák konnektivitására alapozva felveti, hogy a megerősítéses tanulás középpontjában álló probléma megoldása a két rendszer interakciójának eredményeként jön létre. A ventralis striatum (VS) funkcionális konnektivitása arra utal, hogy a VS központi szerepet játszik mind a modell-alapú, mind a modell-független megerősítéses tanulásban. A megerősítéses tanulás proaktív modellje a modell-alapú tanulást meghatározó modell létrejöttét a kontextuális asszociációs területekkel nagyfokú átfedést mutató ún. agyi alaphálózat működésének tulajdonítja. Modellünk kiemelt szerepet feltételez az orbitofrontalis cortexnek (OFC) a modell-alapú és modell-független működés összehangolásában azáltal, hogy az OFC-nek tulajdonítja a jutalommal kapcsolatos információk integrálását a kontextuális keretbe. Az OFC ennek eredményeként generálhatja a várható jutalmat, ami glutaminerg pályákon keresztül érheti el a modell-független rendszert. Mivel a hangulati életet alapvetően befolyásoló megerősítéses tanulás neuronális szabályozása mellett fontos szerepet játszik a humorális reguláció is, 74 COPD-vel kezelt beteg adatait egyszerű és összetett lineáris regresszióval elemezve megvizsgáltuk a szérum irisin és brain-derived neurotrophic factor (BDNF) koncentrációjának összefüggését a betegek szubjektív életminőségével. Mintánkban a Saint George’s Respiratory Questionnaire (SGRQ) életminőségi tesztben a hangulatzavar kvantifikálására használt Hatás pontszám és az irisin-szint között szignifikáns fordított kapcsolatot találtunk, ami erősebb volt az alacsonyabb BDNF-szinttel rendelkező betegek körében, míg gyengébbnek mutatkozott a magasabb BDNF-szintűeknél. A fentiek alapján felvethető, hogy az irisin kedvező hatást gyakorol a hangulatra COPD-s betegek körében, vélhetően azáltal, hogy indukálja a BDNF expresszióját a megerősítéses tanulás szempontjából releváns agyi struktúrákban.	hu_HU
dc.description.abstract	Interventions focusing on the prevention and treatment of chronic non-communicable diseases are on rise. An integrative theoretical framework, the proactive model of reinforcement learning is proposed as it may contribute to understanding the etiopathogenesis of certain risk behaviors leading to NCDs. The proactive model of reinforcement learning posits that based on the connectivity of structures attributed to model-based and model-free account, the two approaches for solving the reinforcement learning problems are closely linked and interact. On one hand based on the functional connectivity of VS, model-free and model based RL systems center on the VS that by integrating model-free signals (received as reward prediction error) and model-based reward related input to compute the main substrate of reinforcement learning the value signal. The proactive model of reinforcement learning also offers a neurobiological substrate for the model utilized by model-based reinforcement learning by suggesting that the default network showing extensive functional overlap with contextual associative areas functions in a way that the environment is continuously organized into context frames enabling the formulation of analogy-based association that are turned into predictions of what to expect. Additional to the neural inferences humoral factors are also important, with irisin, a contraction-regulated myokine formed primarily in skeletal muscle but also in the brain and its downstream mediator BDNF possibly assuming a role. Starting from this we set out to elucidate the possible alteration of the irisin/BDNF axis in a clinical population who suffer from mood disorder, a disorder known to be linked with alteration of the reinforcement learning paradigm in a cohort of COPD patients. Case history, laboratory parameters, serum irisin and BDNF, pulmonary function and disease-specific quality of life (SGRQ) were determined in a cohort of COPD patients (n=74). Simple and then multiple linear regression was used to evaluate data. We found that mood disturbances are associated with lower serum irisin levels (SGRQ’s Impacts score and reciprocal of irisin showed a strong positive association; β: 419.97; CI: 204.31, 635.63; p<0.001). This association was even stronger among patients in the lower 50% of BDNF levels (β: 434.11; CI: 166.17, 702.05; p=0.002), while it became weaker for patients in the higher 50% of BDNF concentrations (β: 373.49; CI: -74.91, 821.88; p=0.1). These results suggest that irisin exerts beneficial effect on mood in COPD patients, possibly by inducing the expression of BDNF in brain areas associated with reward-related processes involved in by depression. Future interventional studies are needed, nevertheless.	hu_HU
dc.description.corrector	de
dc.format.extent	81	hu_HU
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/2437/242299
dc.language.iso	hu	hu_HU
dc.language.iso	en	hu_HU
dc.subject	proactive brain	hu_HU
dc.subject	proaktív agy	hu_HU
dc.subject	default network
dc.subject	proactive model of reinforcement learning
dc.subject	irisin
dc.subject	BDNF
dc.subject	SGRQ
dc.subject	whole-body plethysmography
dc.subject	COPD
dc.subject	agyi alaphálózat
dc.subject	a megerősítéses tanulás proaktív modellje
dc.subject	irisin
dc.subject	teljestest-pletizmográfia
dc.subject.discipline	Egészségtudományok	hu
dc.subject.sciencefield	Orvostudományok	hu
dc.title	The FNDC5/irisin/BDNF axis, as a modulator of reinforcement learning and mood in health and disease	hu_HU
dc.title.translated	Az FNDC5/irisin/BDNF tengely szerepe a megerősítéses tanulás és a hangulat szabályozásában egészséges és kóros körülmények között	hu_HU