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Leiter:
Dr. J. Reis & Dr. B. Fritsch
Mitarbeiter:
Dr. Anne-Kathrin Gellner
Dr. Riccardo Galbusera
Dr. Henriëtte Hulshof
Neme AbuNassar
Jan Torben Fischer
Annika Marx
Dipl. Biol. Christian Münkel
M.Sc. George Prichard
Katharina Spies
ehemalige MitarbeiterInnen: Patricia Raes
Katharina Trautmann
Vera Ludwig
Links:
Kooperationen:
Uniklinik Freiburg
Freiburg Brain Imaging
Dr. Stefan Klöppel
Volkmar Glauche
Prof. Dr. Cornelius Weiller
Neuroradiologie: Hansjörg Mast
Prof. Dr. Irina Mader
Neurologie: Prof. Dr. Melanie Meyer-Luehmann
Neurochirurgie: Prof. Dr. Carola Haas
Advanced Molecular Imaging Research (AMIR): Dr. Dominik von Elverfeldt
Externe Kooperationen: Leonardo G. Cohen MD
NINDS National Institutes of Health- Bethesda USA
John W. Krakauer- Johns Hopkins University Baltimore USA
Keri Martinowich PhD -Lieber Institute for Brain Development USA
Michael A. Rogawski MD PhD - Dept. of Neurology University of California Davis Sacramento USA
Bai Lu - Glaxo Smith Kline Shanghai China
Dr. Friedhelm Hummel - Labor für funktionelle Bildgebung und Neurostimulation -Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf

Ziele
Neuroplastizität, die Anpassung des Nervensystems an innere und äußere Einflüsse, ist evident während Lernprozessen wie z.B. das Erlernen komplexer motorischer Fähigkeiten. Wir konnten kürzlich zeigen, dass die transkranielle Gleichstromstimulation, eine Form nicht-invasiver Hirnstimulation, unter physiologischen Bedingungen das Neuerlernen motorischer Fähigkeiten verbessert, mit nachhaltigem Langzeitbenefit für mehrere Monate. Dieser Prozess ist abhängig von der Ausschüttung neurotropher Faktoren (z.B. BDNF). Motorisches Lernen ist von fundamenteller Bedeutung im Falle einer Hirnschädigung, mit dem Primärziel rehabilitativer Behandlungen eine Funktionserholung zu erwirken. Jedoch fehlen bis heute wesentliche Informationen über motorische Lernvorgänge in einem geschädigten Gehirn. Daher ist ein Forschungsschwerpunkt unserer Forschungsgruppe die Untersuchung von motorischem Lernen nach einem Schlaganfall. Dazu untersuchen wir zelluläre, synaptische, molekulare, elektrophysiologische und behaviorale Mechanismen bei Mensch und Nager. Wir berücksichtigen dabei durch Vergleiche mit gesunden Personen, in wie weit es sich nach Hirnschädigung um physiologische oder maladaptive Vorgänge handelt.

Im Gegensatz zur physiologischen Plastizität beim Erlernen von Motorprogrammen können Anpassungsvorgänge des Gehirns natürlich auch im Rahmen von Erkrankungen auftreten. Bei epileptischen Anfällen werden im Rahmen der wiederholten rhythmischen Entladungen von Neuronen dem Lernen vergleichbare Signalkaskaden in Gang gesetzt. Diese sind jedoch nicht informationstragend und führen zu einer Störung der synaptischen Übertragung und Netzwerkwerkfunktion. Physiologische Lernvorgänge - auch im anfallsfreien Intervall - könnten hierdurch gestört werden. Dies untersuchen wir mit unserem zweiten Forschungsschwerpunkt an Patienten mit Epilepsie sowie in Tiermodellen mit akuten Anfällen oder mit spontanen Anfällen nach einem Epileptogenese induzierenden initialen Ereignis, z.B. Status epilepticus.

Warum translationelle Forschung? Die Zusammenarbeit in einem interdisziplinären Team aus Ärzten, klinischen Forschern und Grundlagenwissenschaftlern erlaubt es uns, von geballtem Wissen zu profitieren. Durch unsere unterschiedlichen Forschungsinteressen und Erfahrungen ergänzen wir uns ideal. Unser Hauptziel ist es, die Translation zwischen Grundlagenwissenschaft und Klinik in unserem Forschungsbereich zu vereinfachen.

Methoden
Uns stehen umfangreiche Methoden zur Verfügung, z.B. nicht-invasive Hirnstimulation (TMS, tDCS), Verhaltenstests, funktionelle und strukturelle Bildgebung, DNA-Analysen und molekularbiologische sowie elektrophysiologische Methoden (patch-clamp, Feldpotenziale). Wir benutzen unter anderem 2-Photon-in-vivo-Bildgebung und hochauflösendes MRT in Nagern um die strukturelle Plastizität während und nach Lernen, in Kombination mit einem Schlaganfall, zu analysieren. Transgene Mäuse erlauben uns außerdem, die Funktion spezieller Rezeptoren und Botenstoffe während Lernen und Erholung nach einer Hirnschädigung zu untersuchen.

Aktuelle Projekte

Langzeiteffekte der nichtinvasiven Hirnstimulation auf das motorische Lernen bei Mensch und Nager
Wir analysieren motorisches Lernen unter transkranieller Gleichstromstimulation (tDCS) bei gesunden Probanden und Nagern hinsichtlich struktureller Veränderungen der grauen und weißen Hirnsubstanz. Im Tierversuch werden zusätzlich die strukturellen Veränderungen im MRT mit ultrastrukturellen Veränderungen durch 2 Photon-in vivo Bildgebung korreliert.

Cerebrale Wirkmechanismen von Gleichstromstimulation (transcranial direct current stimulation) in vitro und in vivo
Aufbauend auf unseren Vorarbeiten zu den Effekten von tDCS auf synaptische Plastizität untersuchen wir nun im patch-clamp Versuch die zellulären Korrelate und weitere molekulare Mechanismen der Gleichstromstimulation.

Strukturelle und funktionelle Änderungen in kortikalen Netzwerken nach epileptischen Anfällen und während der Epileptogenese
Wir untersuchen die Pathophysiologie von Lernen in einem akut gestörten neuronalen Netzwerk bzw. in einem epileptischen Gehirn unter Verwendung von Kindling und Status epilepticus Modellen. Der Einsatz transgener Mäuse erlaubt gezielte Rückschlüsse auf Störungen in verschiedenen Transmittersystemen.

 

Angebote für Promotion und Diplom
Wir bieten immer wieder Projekte für medizinische Doktorarbeiten oder für externe Diplomarbeiten (Biologie) an. Die Projekte können sowohl humanexperimentell, tierexperimentell oder translationell gestaltet sein. Die Arbeiten werden in der Uniklinik für Neurologie durchgeführt. Bitte kontaktieren Sie uns, um Einzelheiten zu erfahren.

Publikationen

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