Forschungsthemen

 

Lernen und Gedächtnis

Das – gezielte oder unbeabsichtigte – Lernen ist essentiell für die Bewältigung des Alltags. Störungen dieser Funktion gehören zu den frühen Zeichen einer Alzheimer-Demenz. Wir konnten zeigen, dass die Fähigkeit zum Enkodieren und Gedächtnisabruf an die funktionelle Integrität des Hippocampus gebunden und somit die Untersuchung dieser Hirnstruktur in der Frühdiagnostik der Alzheimer-Demenz entscheidend ist. Momentan untersuchen wir, welche Hirnaktivität in Lernpausen auftritt und ob unterschiedliche Formen des Abrufs (multiple-choice oder selbständiges Erinnern) zu unterschiedlichen Aktivierungen beim Enkodieren führen.

 

Altersbedingte Modulation von Gedächtnisprozessen

Wenn das Gedächtnis im Alter nachlässt, interessiert uns, ob und wie das Gehirn den Funktionsminderungen der lernrelevanten neuronalen Strukturen entgegensteuert und wie sich dabei gesundes von pathologischem Altern abgrenzen lässt.

 

Trainingsbedingte Modulation von Navigationsprozessen

Erwachsene Männer und Frauen zeigen bei der Navigation durch virtuelle dreidimensionale Welten unterschiedliche Gehirnaktivierungen. Wir untersuchen nun, ob und in welchem Ausmaß diese Unterschiede durch ein spezielles Navigationstraining ausgleichbar sind.

 

Pharmakologische Modulation von Gedächtnisprozessen

Die Modulation von Gehirnfunktionen ist das zentrale Thema der Psychiatrie. In einer Reihe von Arbeiten haben wir die stimulierenden Auswirkungen psychotroper Wirkstoffe auf spezifische Gedächtnisprozesse untersucht, jedoch kann auch die Hemmung des Gedächtnisses nützlich sein. Wir gehen der Frage nach, ob das Nobelgas Xenon – ein N-Methyl-D-Aspartate (NMDA)-Rezeptor-Hemmer – das Schmerzgedächtnis moduliert.

 

Belohnungsverarbeitung

Die Verarbeitung von Belohnungsreizen – ihr Eintreten wie Ausbleiben – ist eine zentrale Funktion in engem Zusammenhang mit dem Lernen. Bei gesunden Probanden konnten wir unter verschiedenen experimentellen Bedingungen zeigen, dass das fMRT-Signal in dopaminergen Gehirnregionen die gleichen Charakteristika aufweist wie die Feuerraten dopaminerger Neurone im Tiermodell. Diese Gemeinsamkeiten existieren insbesondere für Prädiktionsfehlersignale, die für Lern- und Konditionierungsvorgänge relevant sind.

 

Belohnungsverarbeitung bei Patienten

Eine gestörte Verarbeitung salienter Reize, und damit auch von Belohnungsreizen, im mesolimbisch-mesokortikalen Dopaminsystem gilt als wichtiger Pathomechanismus sowohl schizophrener als auch bipolarer Psychosen. Unsere Belohnungsexperimente weisen darauf hin, dass bei akut erkrankten manischen Patienten das fMRT-Signal nicht wie bei gesunden Probanden der Prädiktionsfehlertheorie folgt. Bei teilremittierten schizophrenen Patienten fanden wir eine Normalisierung der mesolimbischen, nicht aber der mesocorticalen Verarbeitung.

Weiterhin untersuchen wir Belohnungsverarbeitung beim Aufmerksamkeits-Defizit-Hyperaktivitätssyndrom (ADHD). Erste Hinweise weisen auch bei Patientinnen mit Anorexia Nervosa auf eine veränderte Belohnungsverarbeitung hin.

 

Pharmakologische Modulation der Belohnungsverarbeitung

Durch die indirekte Abbildung von Blutflußänderungen erlaubt die fMRT keine direkten Rückschlüsse auf Neurotransmitter. Solche Rückschlüsse werden durch pharmakologische Modulation der beteiligten Prozesse möglich. Wir zeigten, daß der Dopamin-Antagonist Olanzapin das fMRT-Signal auf belohnungsrelevante Reize dämpft. Dopamin-Agonisten, wie sie zur Behandlung neurologischer Erkrankungen wie Parkinson oder des Restless-Legs-Syndroms eingesetzt werden, führten zu Veränderungen, wie sie auch bei Patienten mit Spielsucht beobachtet werden.

 

Entscheidungsprozesse

Entscheidungen begleiten unseren Alltag bei der Auseinandersetzung mit Sachverhalten wie Personen. Wir untersuchen, wie sich diese unterschiedlichen Entscheidungsprozesse in unterschiedlichen Hirnaktivierungen darstellen und wie Charakteristika sozialer Interaktionen Entscheidungen beeinflussen. Daneben interessieren wir uns für die neuronalen Prozesse bei falschen Entscheidungen. Im Rahmen unserer Arbeiten zu ADHD stellen wir uns die Frage, wo und wie noradrenerge Medikation in die Regulation von Fehlerverarbeitungsprozessen eingreift und ob Persönlichkeitsmerkmale wie Gewissenhaftigkeit etwas mit der Fehlerverarbeitung im Gehirn zu tun haben.

 

Differenzierung psychiatrischer Erkrankungen

Die Arbeitsgruppe verwendet eine Kombination aus neuropsychologischen Testverfahren und multimodalen strukturell und funktionell bildgebenden Methoden zur Charakterisierung funktioneller Netzwerke bei Patienten mit neuropsychiatrischen Erkrankungen im Sinne einer klinischen Feindifferenzierung. Dabei kommen hochauflösende strukturelle MRT-Protokolle, Diffusions-Tensor-Imaging (DTI), funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) und Perfusionsbildgebung zum Einsatz. In bereits abgeschlossenen Studien wurde die strukturelle und funktionelle Neuroanatomie kognitiver Funktionen (Aufmerksamkeit, Arbeitsgedächtnis und exekutive Leistungen) bei Probanden mit Lese-Rechtschreibschwäche und bei Patienten mit Depression, Schizophrenie, Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung des Erwachsenenalters sowie der Huntingtonschen Krankheit untersucht. Laufende Studien befassen sich mit Veränderungen der funktionellen Konnektivität und der zerebralen Perfusion bei Patienten mit Schizophrenie und depressiver Störung. In einer weiteren Longitudinalstudie untersuchen wir strukturelle und funktionelle Veränderungen des Gehirns bei klinisch präsymptomatischen Trägern der Huntington-Genmutation.

Kooperationspartner

Sektion für Kognitive Elektrophysiologie (Leitung: PD Dr. Dipl.-Psych. Markus Kiefer)

Sektion für Neurostimulation (Leitung: Prof. Dr. Thomas Kammer)

Medizinische Psychologie, Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie, Universitätsklinikum Bonn

Fakultät für Sprachwissenschaften, Freie Universität Bozen

Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie, Klinikum Christophsbad Göppingen

Institut für Wirtschaftstheorie und Operations Research der Universität Karlsruhe

Abteilung für Musikpädagogik in Innsbruck des Mozarteum

Dr. Margarete Fischer-Bosch-Institut für Klinische Pharmakologie am Robert-Bosch-Krankenhaus Stuttgart

Max-Planck-Institut für Biologische Kybernetik Tübingen

Universitätsklinikum Ulm

European Huntington’s Disease Network

Institut für Naturheilkunde und Klinische Pharmakologie

Klinik für Anästhesiologie

Klinik für Kinder- und Jugendpsychiatrie/Psychotherapie Klinik für Psychosomatische Medizin und Psychotherapie

Klinik für Diagnostische und Interventionelle Radiologie

Neurologische Poliklinik und Universitätsklinik

Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie, Universitätsklinikum Würzburg

Institut für Empirische Wirtschaftsforschung, Universität Zürich

 

 

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