title: Effects of a short-term fasting period as a model for excitation manipulation on brain volume and cognitive performance
Creators: name: Geißler, Sarah
Publisher: name: University of Muenster, Institutional Repository MIAMI
Year: 2025
Subjects: subject: 610 Medicine and health

description: Die für eine gesunde Gehirnfunktion notwendige Balance aus exzitatorischen und inhibitorischen Signalen und ihre Regulationsmechanismen bieten die Grundlage zur Erklärung multipler assoziierter Erkrankungen, sowie für Interventions- und Behandlungsmaßnahmen. Eine 72-stündige Fastenperiode, als möglicher Modulator neuronaler Exzitabilität in Form erhöhter synaptischer Lipidsignalisierung, bewirkte in unserer longitudinalen, klinisch experimentellen Studie mit 30 gesunden, männlichen Probanden zwischen 18 und 49 eine Abnahme der neurokognitiven Performanz im d2-Attention-Test, sowie eine Zunahme depressiver Symptome, negativer Emotionen, Ängstlichkeit und Nahrungsverlangen, sowie eine Zunahme des Gehirnvolumens im gefasteten Zustand in multiplen Clustern in einer ROI- und Whole-Brain-Analyse. Zusätzlich zeigte sich eine möglicherweise durch osmotische Neuronenschwellung bedingte, negative Korrelation zwischen kognitiver Leistung und fasteninduzierter Volumenzunahme.
description: 1 Introduction ..... 1
1.1 The balance of excitation and inhibition ..... 1
1.2 The regulation of excitatory and inhibitory income ..... 2
1.2.1 Neurotransmission ..... 2
1.2.2 Modulation ..... 3
1.3 Fasting as a model for excitation manipulation ..... 4
1.4 Association of structural alterations of the human brain and the dysregulation of excitation and inhibition ..... 5
1.5 The connection of brain volume and neurocognitive function ..... 7
1.6 The effects of short-term fasting on brain volume and neurocognitive function ..... 9
1.7 Brain areas responsible for the performance in the d2-Attention-Test ..... 10
1.8 Summary ..... 11
1.9 Hypotheses ..... 12
2 Methods ..... 13
2.1 Study Design ..... 13
2.2 Participants ..... 13
2.3 Procedure ..... 14
2.3.1 Telephone screening and baseline examination ..... 14
2.3.2 Measuring assessments and fasting period ..... 14
2.3.3 MRI measurements ..... 17
2.3.3.1 Structural data collection ..... 17
2.3.3.2 Preprocessing of the structural data ..... 17
2.4 Clinical Assessments ..... 18
2.4.1 Positive and negative affect schedule (PANAS) ..... 18
2.4.2 Beck-Depression Inventory (BDI-II) ..... 18
2.4.3 State-Trait Anxiety Inventory (STAI) ..... 18
2.4.4 Eating Disorder Examination Questionnaire (EDE-Q) ..... 18
2.4.5 General Food Cravings Questionnaire (G-FCQ) ..... 19
2.4.6 Mini International Neuropsychiatric Interview (MINI) ..... 19
2.5 Neuropsychological Assessments ..... 19
3 Analysis ..... 21
3.1 Comparison of physical, psychological and neurocognitive parameters ..... 21
3.2 Statistical analysis: Design ..... 21
4 Results ..... 26
4.1 Sample description ..... 26
4.2 Fasting effect on physical, psychological and neurocognitive parameters ..... 27
4.3 ROI analysis ..... 29
4.4 Whole brain analysis ..... 33
5 Discussion ..... 36
5.1 Fasting effects on brain volume ..... 36
5.2 Fasting effects on neurocognitive performance ..... 38
5.3 Interaction between fasting induced changes in brain volume and neurocognitive performance ..... 43
5.4 Strengths and limitations ..... 47
6 Summary and prospects ..... 48
7 Bibliography ..... 49
8 Acknowledgement ..... 61
9 Curriculum vitae ..... 62
10 Appendix ..... I
10.1 Vote of the ethics commission ..... I