AG Kognitive Neurologie (Leiterin Prof. Flöel)

Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit den Themen gesundes Altern, kognitive Einschränkungen im Alter sowie Neurorehabilitation nach Schlaganfall sowie bei vaskulärer und Alzheimer-Demenz.

Lernprozesse werden im gesunden alternden, durch neurodegenerativ veränderten oder durch Schlaganfall geschädigten Gehirn auf ihre neuronalen Korrelate hin untersucht (Verhaltensmessungen, funktionelle und strukturelle MRT-basierte Bildgebung, elektrophysiologisch ermittelte Langzeitpotenzierung). 
Darauf aufbauend entwickeln wir interventionelle Verfahren zur Lernverbesserung, speziell im Bereich der Erholung von Sprache und Motorik nach einem Schlaganfall sowie bei neurodegenerativen Erkrankungen. Dazu gehören die pharmakologische Lernförderung (dopaminerge und serotonerge Substanzen), die elektrische Hirnstimulation (transkranielle Magnetstimulation, transkranielle Gleichstromstimulation) und Lebensstil-Interventionen wie körperliche Aktivität oder diätische Ansätze. In diesem Kontext untersuchen wir außerdem die Interaktion des Ansprechens auf interventionelle Verfahren mit genetischer Prädisposition.

Klinische Studien werden im Bereich der Spracherholung und der motorischen Erholung sowie bei Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen durchgeführt.

Spezialambulanzen: Sprechstunde für Gedächtnisstörungen

Die Arbeitsgruppe wird durch Drittmittelprojekte der Deutsche Forschungsgemeinschaft , des BMBFs und der Else Kröner Fresenius Stiftung gefördert.

Mitarbeiter

Leitung

  • Prof. Dr. med. Agnes Flöel

Stellv. und Admin. Leitung

  • Dr. Daria Antonenko

Ärztliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter

  • Dr. Guglielmo Lucchese
  • Anna Dobroskok
  • Daniela Obst (Gedächtnissprechstunde)
  • Juliane Schulz (Gedächtnissprechstunde)

Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter

  • Dr. Daria Antonenko
  • Dr. Jeff Hanna
  • Dr. Julia Ladenbauer, z. Zt. in Elternzeit
  • Dr. Viola von Podewils, z. Zt. in Elternzeit
  • Dr. Benjamin Stahl
  • Robert Malinowski
  • Nina Ehrhardt
  • Laura Göschel, cand. rer. medic.
  • Torsten Rackoll, cand. rer. medic.
  • Claudia Schwarz, cand. rer. nat.
  • Liliia Shevchuk, cand. rer. nat.
  • Friederike Thams, cand. rer. nat.
  • Nina Unger
  • Silke Maria Wortha

Weitere Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter

  • Veronika Gonstein, Logopädin
  • Malte Backhaus, medizinischer Doktorand
  • Martin Hendrik Meyer, medizinischer Doktorand
  • Paula Schindler, medizinische Doktorandin
  • Eric Tönnies, medizinischer Doktorand
  • Jessica Uhrich, medizinische Doktorandin
  • Anna Elisabeth Fromm, studentische Hilfskraft
  • Deborah Koßmann, studentische Hilfskraft
  • Sara Kriszik, studentische Hilfskraft
  • Lea Kroboth, studentische Hilfskraft

Alumni

  • Gloria Benson
  • Robert Darkow
  • Dayana Hayek
  • Dr. Annick Wüsten

Laufende Projekte

Projekt 1: Modulation der Gedächtniskonsolidierung im Schlaf bei Menschen (MemorySFB)

Schlaf spielt eine wesentliche Rolle bei der Gedächtniskonsolidierung. Mit zunehmendem Alter nehmen gedächtnisrelevante Schlafparameter ab, begleitet von einer Verschlechterung der Gedächtnisleistung. Besonders ausgeprägt treten diese Veränderungen bei neurodegenerativen Erkrankungen wie der Alzheimer-Demenz auf. Das zentrale Anliegen dieser Studie ist es, eine Behandlungsmöglichkeit zur Steigerung der Gedächtnisleistung zu erforschen, die am Schlaf ansetzt.

In vorangegangenen Studien wurden zwar positive Ergebnisse in der Schlafqualität und der Gedächtnisleistung mit Hilfe nicht-invasiver elektrischer Stimulation nachgewiesen, der positive Effekt variierte jedoch relativ stark von Teilnehmer zu Teilnehmer, so dass unsere aktuelle Studie die individualisierte Optimierung dieser Behandlungsmethode anstrebt.  Um dieses Ziel zu erreichen, werden im 1. Teil des Projekts sieben so-tDCS-Protokolle untersucht, um ihre Wirkung auf SO- und Spindelaktivität und die SO-Spindel Kopplung zu bestimmen. Diese Arbeiten werden flankiert von Computersimulationen, die an künstlichen neuronalen Netzen den Einfluss von Stimulationsparameter auf die SO- und Spindelaktivität und die SO-Spindel Kopplung untersuchen. Im 2. Teil des Projekts werden diese optimierten Stimulationsparameter auf ihre Wirkung bzgl. Gedächtniskonsolidierung untersucht.

Da der Anteil langsamer Oszillationen während des Schlafs im Alter signifikant abnimmt, dieses Muster bei Alzheimer-Patienten zusätzlich beschleunigt ist und zu Defiziten bei der Gedächtniskonsolidierung beiträgt, werden die Ergebnisse dieses Projektes von hoher klinischer Relevanz sein.

 

Studienleitung: Prof. Dr. med. Agnes Flöel, Dr. Julia Ladenbauer

Mitarbeiter: Daniela Obst (Doktorandin), Liliia Shevchuk (Doktorandin), Robert Malinowski

Kooperationspartner: Prof. Dr. rer. nat. Klaus Obermayer (Technische Universität Berlin)

Mittelgeber: Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft, im Rahmen des Sonderforschungsbereichs (SFB) 1315 „Mechanisms and disturbances in memory consolidation: from synapses to systems“

Projekt 2: Einfluss von Hirnstimulation im Schlaf auf neurophysiologische Korrelate, erfasst mittels intrakranieller Tiefenelektroden, sowie auf die Gedächtniskonsolidierung bei Epilepsiepatienten (Epi)

Mit zunehmendem Alter und insbesondere bei neurodegenerativen Erkrankungen wie der Alzheimer-Demenz nimmt die Schlafqualität deutlich ab, begleitet von einer Verschlechterung der Gedächtnisleistung. Das zentrale Anliegen dieser Studie ist es, die zugrundeliegenden Mechanismen der schlafabhängigen Gedächtniskonsolidierung zu erforschen und dadurch das therapeutische Potential der so-tDCS zu optimieren.

Gedächtnisbildung während des Schlafs unterstützen spezifische Oszillationen: langsame kortikale Oszillationen (engl. Slow oscillations, SO, 0,5-1 Hz), thalamokortikale Spindel- (12-15 Hz) und hippokampale Ripple- Aktivität (80-140 Hz). Aktuelle Studien liefern schon Hinweise, dass Interplay zwischen kortikalen SO und Spindeln sowie die Modulation derer Kopplung eine bedeutende Rolle bei der schlafbezogenen Gedächtniskonsolidierung spielen. Weitere Studien konnten eine funktionelle Kopplungshierarchie zwischen SO-, Spindel- und Ripple-Aktivität finden. Jedoch fehlen experimentelle Belege über die Bedeutung der Ripple für Gedächtniskonsolidierung.

SO- und Spindeln-Aktivität sind erfassbar mittels nicht-invasivem EEG. Die einzige Möglichkeit die Ripple –Aktivität sowie die „Kommunikation“ zwischen allen drei relevanten Oszillationen zu untersuchen bieten der intrakraniellen Ableitungen mittels hippokampalen prächirurgisch implantierten Tiefenelektroden bei Epilepsiepatienten. Die Erforschung der Mechanismen schlafabhängiger Gedächtniskonsolidierung ermöglicht die zukünftige Optimierung und Individualisierung der tDCS Behandlung altersassoziierter Gedächtnisverschlechterung.

 

Studienleitung: Prof. Dr. med. Agnes Flöel, Dr. Julia Ladenbauer

Mitarbeiter: Juliane Schulz (Doktorandin), Robert Malinowski

Kooperationspartner: Prof. Dr. med. Susanne Knake (Universitätsklinikum Gießen und Marburg) und Prof. Dr. med. Felix Rosenow (Universitätsklinikum Frankfurt am Main)

Mittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Projekt 3: Verbesserung von Gedächtnisfunktionen bei älteren Erwachsenen durch Training und nicht-invasive Hirnstimulation (TRAINSTIM3)

Aus aktueller Forschung geht hervor, dass die Kombination von kognitivem Training und gleichzeitiger nicht-invasiver elektrischer Hirnstimulation kognitive Leistung verbessern kann. Eine solche Intervention könnte kognitivem Abbau im Alter entgegenwirken. Da die Bevölkerung zunehmend älter wird, ist die Erforschung solcher Methoden besonders relevant. In diesem Projekt untersuchen wir den Einfluss eines intensiven mehrwöchigen kognitiven Trainings in Kombination mit der Hirnstimulation auf kognitive Leistung bei gesunden älteren Erwachsenen. Zudem erforschen wir die neuronalen Korrelate und Wirkmechanismen der Hirnstimulation. Hierzu setzen wir moderne Untersuchungsmethoden wie die Messung der funktionellen Ruhekonnektivität sowie strukturellen Konnektivität im MRT ein. Das methodische Vorgehen unserer klinischen Phase-IIb Studie haben wir in einem Studienprotokoll veröffentlicht (https://doi.org/10.3389/fnagi.2019.00200). Ziel des Projekts ist es vor allem langfristige Verbesserungen nicht nur in der trainierten, sondern auch darüber hinaus in ähnlichen und anderen Aufgaben sowie in validierten Fragebogen zu Alltagsgedächtnisfunktionen zu untersuchen.

 

Studienleitung: Prof. Dr. med. Agnes Flöel, Dr. Daria Antonenko

Mitarbeiter: Friederike Thams (Doktorandin), Jessica Uhrich (Doktorandin)

Kooperationspartner: Prof. Shu-Chen Li, PhD (Technische Universität Dresden)

Mittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung

Projekt 4: Durchführbarkeit im häuslichen Kontext von kognitivem Training und nicht-invasiver Hirnstimulation bei älteren Erwachsenen (TRAINSTIM4)

Aufbauend auf Projekt 3 TRAINSTIM3, untersuchen wir die Durchführbarkeit von kognitivem Training und nicht-invasiver elektrischer Hirnstimulation im häuslichen Kontext. Eine eigenständige Durchführung der Intervention im eigenen Zuhause ermöglicht perspektivisch die Intervention der Breite der Bevölkerung zukommen zu lassen. In dieser Machbarkeitsstudie werden die Teilnehmenden nach vorrausgegangener Schulung selbstständig die Hirnstimulation vorbereiten und durchführen während sie ein computergestütztes kognitives Training absolvieren. Ziel dieser Untersuchung ist es optimale Vorgehensweisen für die eigenständige Benutzung der Geräte und Programme durch ältere Erwachsene zu entwickeln. Darüber hinaus sollen die Effekte der Hirnstimulation und des Trainings im nicht-klinischen Umfeld untersucht werden. Die Ergebnisse des Projektes können zur Entwicklung von Präventions- und Therapieansätzen bei kognitivem Abbau im Alter beitragen.

 

Studienleitung: Prof. Dr. med. Agnes Flöel, Dr. Daria Antonenko

Mitarbeiter: Friederike Thams (Doktorandin)

Mittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung

Projekt 5: Verbesserung von Gedächtnisfunktionen durch Training und nicht-invasive Hirnstimulation bei prodromaler Alzheimer-Krankheit (AD-STIM)

Mit der zunehmend älter werdenden Bevölkerung steigt die Zahl an alters-assoziierten Erkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit. Die Entwicklung von nicht-medikamentösen, nebenwirkungsarmen Behandlungsansätzen gewinnt immer mehr an Bedeutung. Die Erforschung von Interventionen, die bereits in frühen Phasen der Erkrankung ansetzen ist hierbei von hoher Bedeutung. In dem AD-STIM Projekt, einer klinischen Phase-IIb Studie, untersuchen wir den Einfluss eines intensiven mehrwöchigen kognitiven Trainings in Kombination mit der Hirnstimulation auf kognitive Leistung bei älteren Erwachsenen mit subjektivem kognitiven Abbau (subjective cognitive decline, SCD) und leichten kognitiven Beeinträchtigungen (mild cognitive impairment, MCI). Zudem erforschen wir Faktoren, die eine erfolgreiche Intervention vorhersagen können. Hierzu setzen wir moderne Untersuchungsmethoden wie die Messung der funktionellen Ruhekonnektivität, der strukturellen Konnektivität im MRT sowie die Bestimmung von Demenz relevanten Biomarkern in der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit ein. Ziel des Projekts ist es die Wirkung der Intervention auf Gedächtnisfähigkeiten und die Aufrechterhaltung über einen längeren Zeitraum bei Probanden in frühen Phasen der Alzheimer-Krankheit zu untersuchen. Die Ergebnisse können zur Entwicklung von neuen Behandlungsansätzen bei der Alzheimer-Krankheit beitragen.

 

 

Studienleitung: Prof. Dr. med. Agnes Flöel, Dr. Daria Antonenko

Mitarbeiter: Malte Backhaus (Doktorand), Anna Dobroskok (Doktorandin)

Mittelgeber: Alzheimer Forschung Intitiative e.V. (https://www.alzheimer-forschung.de/forschung/forschungsprojekte/projektdatenbank/projekt/kognitives-training-und-hirnstimulation-durch-gleichstrom/).

Projekt 6: Einfluss polyaminreicher Nahrungsergänzung auf kognitive Fähigkeiten bei gesunden Menschen mit subjektiv empfundener Gedächtnisverschlechterung (SMARTAGE)

Bisherige Daten lassen vermuten, dass bestimmte Nahrungsinhaltsstoffe eine direkte Wirkung auf die Funktion von Nervenzellen und geistige Fähigkeiten haben. In der Studie "SmartAge" wird die Wirkung polyaminreicher Nahrungsergänzung auf kognitive Fähigkeiten, insbesondere Lernen und Gedächtnis, und periphere Biomarker (z.B. Blutparameter und vaskuläre Prozesse) bei gesunden älteren Menschen mit subjektiv empfundener Gedächtnisverschlechterung überprüft. Polyamine sind wichtige körpereigene Produkte des Zellstoffwechsels, deren Konzentration beim Menschen mit dem Alter abnimmt. Bei dieser Studie handelt es sich um eine monozentrische, randomisierte, Placebo-kontrollierte und doppelt-verblindete Proof-of-Concept-Studie.

 

Studienleitung: Prof. Dr. med. Agnes Flöel

Mitarbeiter: Dr. Claudia Schwarz

Kooperationspartner: Kooperationen bestehen unter anderem mit dem Arbeitsbereich des Instituts für Biologie/Genetik der Freien Universität Berlin (Prof. Stephan Sigrist)

Mittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung

Projekt 7: Innovative Messmethoden für eine verbesserte Diagnostik und Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen (NeuroMet2)

Das Ziel dieser Studie ist die Identifizierung von sensitiven Biomarkern, welche eine Unterscheidung von Patienten mit leichten kognitiven Einschränkungen (engl. Mild cognitive impairment, MCI) und Patienten mit Verdacht auf Alzheimer-Erkrankung im Vergleich zu gesunden Probanden ermöglichen soll. Hierfür werden verschiedene Messmethoden angewendet, wie Magnetresonanzspektroskopie (MRS), funktionelle und strukturelle Magnetresonanztomographie (MRT), sowie Blut- und Nervenwasseruntersuchungen. Sowohl konservative als auch potenzielle neue Messparameter (Biomarker) werden analysiert. Weiterhin werden die Studienteilnehmer mittels einer umfangreichen neuropsychologischen Testbatterie untersucht und die Vorhersagekraft der hochauflösenden MRS- und MRT-Techniken bei 7 Tesla sowie sensitivsten Blut- und Nervenwasser-Biomarker über die individuelle Krankheitsprogression geprüft. Hierfür erfolgt eine Verlaufsuntersuchung nach 12 Monaten, in der die kognitiven Fähigkeiten der Studienteilnehmer erneut geprüft werden.

 

Studienleitung: Prof. Dr. med. Agnes Flöel

Mitarbeiter: Laura Göschel (Doktorandin)

Projektpartner:

  • Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Berlin
  • LGC Limited (LGC), Middelessex
  • Insituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM), Turin
  • Centre Hospitalier Universitaire de Montpellier (CHU Mpt)
  • Biochimie - Protéomique Clinique, Montpellier
  • Laboratoire national de métrologie d'essais (LNE), Paris
  • SP Technical Research Institute of Sweden (SP)
  • Metrology, Brinellgatan 4, 504 62 Borås

Mittelgeber: EURAMET e.V. und European Metrology Programme for Innovation and Research (EMPIR) - Health Call 2015 (Projektnummer: 15HLT04)

 

Projekt 8: Verbesserung von Hirnstruktur und -funktion bei Patienten mit Adipositas nach bariatrischer Chirurgie (ADCHI)

Bariatrische Maßnahmen sind chirurgische Maßnahmen, die bei Patienten mit Adipositas durchgeführt werden und den Magen derart verändern, dass die Menge der Nahrung, die aufgenommen und absorbiert werden kann, reduziert wird. Zu diesen Maßnahmen zählen das Magenband, der Magenschlauch oder der Magenbypass. Im Anschluss an einen solchen Eingriff kommt es zu einer starken Gewichtsabnahme und damit auch zur Verbesserung von Begleiterkrankungen wie Diabetes Mellitus Typ 2, Bluthochdruck oder Schlaf-Apnoe. Zudem gibt es erste Hinweise darauf, dass sich durch eine solche Operation auch kognitive Funktionen (insbesondere die Gedächtnisleistung) verbessern können. Dies könnte zu einer erheblichen Verbesserung der Lebensqualität führen. Systematische Untersuchungen fehlen jedoch bislang. Daher ist es Ziel dieser Studie, den Effekt von bariatrischer Chirurgie auf die Hirnstruktur und –funktion zu untersuchen. Patienten werden hierzu vor dem Eingriff sowie 6 und 12 Monate nach der OP mit einer ausführlichen kognitiven Testbatterie untersucht. Außerdem werden verschiedene Blutparameter erhoben und eine strukturelle und funktionelle Magnetresonanztomographie durchgeführt.

 

Studienleitung: Prof. Dr. med. Agnes Flöel

Mitarbeiter: Dr. Annick Wüsten

Mittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Projekt 9: Inter- und Intraindividuelle Variabilität gastrointestinaler Hormone bei gesunden, normalgewichtigen Erwachsenen (GIH)

Im Zusammenhang mit der o.g. Studie über verbesserte Hirnstruktur und –funktion bei Adipositaspatienten nach bariatrischer Chirurgie (ADCHI) schließen wir neben den Bariatrie-Patienten auch gesunde, normalgewichtige Kontroll-Probanden ein. Hier interessiert uns besonders die Stabilität der gastrointestinalen Hormone (GIH) im Blut. GIH regulieren die gastrointestinale Motilität, die Absorption von Nährstoffen und den Energie- und Glukosehaushalt. Sie wirken appetitfördernd oder –hemmend und kontrollieren so, zumindest teilweise, das Körpergewicht. Longitudinale Studien über die Stabilität von GIH bei gesunden, normalgewichtigen Erwachsenen und mögliche Einflussfaktoren fehlen jedoch. Daher wollen wir in diesem Projekt die inter- und intraindividuelle Variabilität von GIH über einen Zeitraum von sechs Monaten bei gesunden, normalgewichtigen Probanden untersuchen und erheben zusätzlich Blutparameter und Fragebögen zu Ernährung und Bewegung. Das Verständnis über physiologische Schwankungen GIH im Blut und mögliche Einflussfaktoren ist besonders mit Blick auf den steigenden Anteil von Menschen mit Adipositas und Essstörungen wichtig. Bei deren Behandlung könnten die bei gesunden Probanden ermittelten Werte als Biomarker für einen ausgeglichenen Hormonhaushalt Anwendung finden.

 

Studienleitung: Prof. Dr. med. Agnes Flöel

Mitarbeiter: Dr. Annick Wüsten

Projekt 10: Kognitive und affektive Beeinträchtigungen bei dilatativer Kardiomyopathie

Die dilatative Kardiomyopathie (DCM) ist durch eine pathologische Herzkammererweiterung charakterisiert, zählt zu den häufigsten Ursachen für die Entstehung einer Herzinsuffizienz und ist heutzutage der häufigste Grund für eine Herztransplantation. Neben der Schädigung des Herzmuskels kommt es bei diesen Patienten oft zu Einschränkungen der geistigen Leistungsfähigkeit (Kognition) und auch des psychischen Wohlbefindens (Affekt) mit erheblicher Alltagsrelevanz.

Die Datenlage zu Entstehungsmechanismen, Häufigkeit und Schweregrad dieser Beeinträchtigungen ist jedoch unzureichend. Das Ziel dieses Projektes ist eine Charakterisierung der kognitiven und affektiven Defizite von Patienten mit DCM. Dabei sollen über einen Beobachtungszeitraum von drei Jahren die relevanten Parameter wiederholt erhoben werden, um mehr über den Verlauf dieser Beeinträchtigungen zu erfahren und Zusammenhänge und Prognosefaktoren bezüglich der ursächlichen Herzerkrankung feststellen zu können. Zusätzlich soll mittels EEG und MRT Untersuchungen die neuronale Grundlage der beobachtbaren Defizite nachgewiesen werden.


Studienleitung: Prof. Dr. med. Agnes Flöel, Dr. phil. Viola von Podewils

Mitarbeiter: Dr. Silke Maria Wortha, Paula Schindler (Doktorandin)

Projekt 11: Transkranielle Gleichstrom-Hirnstimulation bei chronischer Aphasie nach Schlaganfall (DC Train Aphasia)

Forschungsarbeiten belegen, wie Sprachtherapie zu Verbesserungen bei chronischen Sprachstörungen (Aphasien) führen kann. Allerdings sind die Trainingseffekte vergleichsweise gering, möglicherweise bedingt durch physiologische Grenzen therapiebedingter Veränderungen im Gehirn. Dieser Umstand bekräftigt die Dringlichkeit neuer Strategien in der Behandlung chronischer Aphasien, so etwa der therapiebegleitende Einsatz der transkraniellen Gleichstromstimulation (transcranial direct current stimulation; tDCS). Eine monozentrische, randomisiert-kontrollierte Studie aus jüngerer Zeit zeigte nach intensiver Sprachtherapie und gleichzeitiger tDCS-Anwendung mittlere bis große Effektstärken in Tests, die insbesondere sprachliche Fähigkeiten und die Lebensqualität der Patienten erfassen.

Um diese vielversprechenden Ergebnisse erfolgreich in die klinische Praxis zu überführen, bedarf es einer multizentrischen, randomisiert-kontrollierten Studie mit ausreichender Patientenzahl und Behandlungsdauer. Das Ziel dieses Projektes besteht darin, den therapeutischen Mehrwert durch tDCS bei intensiver Sprachtherapie und chronischen Aphasien nachzuweisen.

 

Studienleitung: Prof. Dr. med. Agnes Flöel, Dr. phil. Viola von Podewils

Mitarbeiter: Dr. Benjamin Stahl, Nina Unger, Veronika Gonstein, Kathrin Matzner

Mittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Web: https://aphasie-hirnstimulation.de/

Projekt 12: Transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) zur sprachlichen Rehabilitation nach Schädelhirntraumata (SHT tDCS)

Das Ziel dieser Studie ist es, die Wirkung therapeutischer Maßnahmen bei sprachlichen Störungen nach Schädelhirntraumata (SHT) durch nicht-invasive, transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) zu verbessern. Schädelhirntraumata und ihre Folgen verursachen schätzungsweise ähnlich viele Behinderungen wie der Schlaganfall. Auch ein Jahr nach einem mittelschweren SHT leiden 50% aller Patienten weiterhin an sprachlichen und körperlichen Problemen und haben Schwierigkeiten bei der Eingliederung in den beruflichen Alltag. Für eine möglichst wirkungsvolle Rehabilitation sprachlicher Fähigkeiten ist eine gezielte und anhaltende Therapie notwendig. TDCS hat in ersten Studien bei Schlaganfallpatienten das Potential gezeigt, sprachliche Beeinträchtigungen deutlich zu verbessern, aber es gibt bisher noch keine hochwertigen Studien zu dieser sicheren und gut tolerierten Technik mit Patienten, die ein SHT erlitten haben. Für eine Übertragung der vielversprechenden Ergebnisse werden in diese Studie daher nur SHT-Patienten mit Sprachproblemen eingeschlossen. In einem zweiarmigen Studiendesign werden diese Patienten zusätzlich zu einem intensiven Sprachtraining mit tDCS oder Schein-tDCS behandelt, um die Wirkung auf sprachliche Funktionen und alltagsrelevante Kommunikationsparameter zu erheben.

 

Studienleitung: Prof. Dr. med. Agnes Flöel

Mitarbeiter: Dr. Annick Wüsten

Mittelgeber: ZNS – Hannelore Kohl Stiftung für Verletzte mit Schäden des Zentralen Nervensystems

Projekt 13: Verbesserung des episodischen Gedächtnisses älterer Erwachsener durch oszillierende nicht-invasive Hirnstimulation (MEMTACS)

Das episodische Gedächtnis sowie die oszillatorische Gehirnaktivität in fronto-posterioren Netzwerken, die eine zentrale Rolle in diesen Gedächtnisprozessen spielt, zeigen Veränderungen im Alter. Mit der sogenannten transkraniellen Wechselstromstimulation (engl.: transcranial alternating current stimulation; tACS) ist es möglich, oszillatorische Gehirnaktivität zu modulieren und kognitive Funktionen zu verbessern. In diesem Projekt wird die Modulation oszillatorischer Gehirnaktivität in fronto-posterioren Netzwerken bei älteren Erwachsenen und der Effekt auf das episodische Gedächtnis untersucht. Im ersten Arbeitspaket (WP1) werden mittels Elektroenzephalografie (EEG) und Magnetresonanztomografie (MRT) neuronale Korrelate erfolgreicher Gedächtnisprozesse bestimmt. Diese dienen als Grundlage für das anschließende Arbeitspaket (WP2), in der fronto-posteriore Netzwerke während einer Gedächtnisaufgabe mit verschiedenen tACS-Protokollen stimuliert werden. Mit EEG-Ableitung vor und nach der Stimulation soll neben dem Effekt der Stimulation auf das Gedächtnis die neuronale Grundlage der tACS, sowie individuelle Unterschiede untersucht werden. Somit trägt das Projekt zu neuen Erkenntnissen über die Mechanismen des episodischen Gedächtnisses im Alter und zur Entwicklung passender tACS-Protokolle, um altersspezifischen Defiziten in Gedächtnisfunktionen entgegen zu wirken, bei.

 

Studienleitung: Prof. Dr. med. Agnes Flöel, Dr. Daria Antonenko

Mitarbeiter: Dr. Guglielmo Lucchese, Nina Ehrhardt (Doktorandin), Hendrik Meyer (Doktorand)

Mittelgeber: Deutschen Forschungsgemeinschaft (Projektnummer: 426477764)

Drittmittelförderung

Ein Schwerpunkt der Forschung unserer Arbeitsgruppe liegt auf der Entwicklung von neuen interventionellen Verfahren zur Verbesserung von Sprach- oder Gedächtnisprozessen nach Schlaganfall oder bei vaskulärer oder Alzheimer-Demenz. Hierbei werden unter anderem Einflüsse von Hirnstimulationsverfahren wie der transkraniellen elektrischen (tES) oder magnetischen Hirnstimulation (TMS) untersucht. Der Elektroenzephalographie (EEG) kommt dabei eine besondere Rolle zu, denn sie dient der Erforschung zugrundeliegender neurophysiologischen Mechanismen der Effekte und ist somit unerlässlich für die Entwicklung und Verbesserung von Interventionsmethoden. Die bisherige erfolgreiche Forschungstätigkeit der Arbeitsgruppe zur Frage der Modifikation kognitiver Funktionen durch nicht-invasive Hirnstimulation offenbart sich unter anderem in der Drittmittelförderung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): Verschiedene Projekte zur Wirkung von transkranieller Gleichstromstimulation auf Gedächtniskonsolidierung und neuronale Strukturen im Alter und bei Patienten mit leichten kognitiven Beeinträchtigungen bei Applikation während des Schlafes und während einer visuell-räumlichen Gedächtnisaufgabe wurden erfolgreich abgeschlossen und hochrangig publiziert (Antonenko et al., 2016; Ladenbauer et al., 2016, 2017; Paßmann et al., 2016; Prehn and Flöel, 2015). Ein durch Fördermittel des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung  (EFRE) finanziertes  EEG-Gerät wird über die oben genannten Projekte hinaus im Rahmen weiterer wissenschaftlicher Studien, die sich zurzeit in der Aufbauphase befinden, zum Einsatz kommen. Dabei handelt es sich einerseits um einen geplanten DFG-Antrag zur Erforschung von Wirkmechanismen langsam oszillierender Stimulation im Schlaf bei Epilepsiepatienten mit prächirurgisch implantierten Tiefenelektroden (Einflüsse auch auf subkortikale Netzwerke),  um  unser Verständnis von der Wirkung zu vertiefen und letztlich eine Optimierung dieser Intervention herbeizuführen. Außerdem soll das System in einem gerade bewilligten Sonderforschungsbereich zu „Memory Consolidation“ mit Prof. Matthew Larkum von der Humboldt Universität in Berlin und Prof. Klaus Obermayer von der Technischen Universität Berlin (Neurologie Greifswald als externer Partner) genutzt werden.

Das EEG-Gerät wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) innerhalb des operationellen Programms 2014-2020 zur Förderung von Forschungskompetenzen an Hochschulen und außeruniversitären Einrichtungen – Wissenschaftliche Geräte – gefördert.

Die EFRE-Mittel wurden durch das Landesförderinstitut Mecklenburg-Vorpommern bereit gestellt.

 

 

Aktuelle Publikationen

  • Antonenko D, Hayek D, Netzband J, Grittner U, Floel A. 2019a. tDCS-induced episodic memory enhancement and its association with functional network coupling in older adults. Sci Rep 9(1):2273.
  • Antonenko D, Thams F, Uhrich J, Dix A, Thurm F, Li SC, Grittner U, Floel A. 2019b. Effects of a Multi-Session Cognitive Training Combined With Brain Stimulation (TrainStim-Cog) on Age-Associated Cognitive Decline - Study Protocol for a Randomized Controlled Phase IIb (Monocenter) Trial. Front Aging Neurosci 11:200.
  • Antonenko D, Thielscher A, Saturnino GB, Aydin S, Ittermann B, Grittner U, Floel A. 2019c. Towards precise brain stimulation: Is electric field simulation related to neuromodulation? Brain Stimul 12(5):1159-1168.
  • de Sousa AVC, Grittner U, Rujescu D, Kulzow N, Floel A. 2020. Impact of 3-Day Combined Anodal Transcranial Direct Current Stimulation-Visuospatial Training on Object-Location Memory in Healthy Older Adults and Patients with Mild Cognitive Impairment. J Alzheimers Dis.
  • Floel A. 2019. Computerised speech and language therapy in post-stroke aphasia. Lancet Neurol 18(9):806-807.
  • Hayek D, Thams F, Floel A, Antonenko D. 2020. Dentate Gyrus Volume Mediates the Effect of Fornix Microstructure on Memory Formation in Older Adults. Front Aging Neurosci 12:79.
  • Lucchese G, Floel A, Stahl B. 2019. Cross-Reactivity as a Mechanism Linking Infections to Stroke. Front Neurol 10:469.
  • Muller J, Nowak S, Vogelgesang A, von Sarnowski B, Rathmann E, Schmidt S, Rehberg S, Usichenko T, Kertscho H, Hahnenkamp K et al. . 2020. Evaluating Mechanisms of Postoperative Delirium and Cognitive Dysfunction Following Elective Spine Surgery in Elderly Patients (CONFESS): Protocol for a Prospective Observational Trial. JMIR Res Protoc 9(2):e15488.
  • Nave AH, Rackoll T, Grittner U, Blasing H, Gorsler A, Nabavi DG, Audebert HJ, Klostermann F, Muller-Werdan U, Steinhagen-Thiessen E et al. . 2019. Physical Fitness Training in Patients with Subacute Stroke (PHYS-STROKE): multicentre, randomised controlled, endpoint blinded trial. Bmj 366:l5101.
  • Prehn K, Profitlich T, Rangus I, Hessler S, Witte AV, Grittner U, Ordemann J, Floel A. 2020. Bariatric Surgery and Brain Health-A Longitudinal Observational Study Investigating the Effect of Surgery on Cognitive Function and Gray Matter Volume. Nutrients 12(1).
  • Stahl B, Darkow R, von Podewils V, Meinzer M, Grittner U, Reinhold T, Grewe T, Breitenstein C, Floel A. 2019. Transcranial Direct Current Stimulation to Enhance Training Effectiveness in Chronic Post-Stroke Aphasia: A Randomized Controlled Trial Protocol. Front Neurol 10:1089.
  • Strauss S, Lotze M, Floel A, Domin M, Grothe M. 2019. Changes in Interhemispheric Motor Connectivity Across the Lifespan: A Combined TMS and DTI Study. Front Aging Neurosci 11:12.
  • Wirth M, Schwarz C, Benson G, Horn N, Buchert R, Lange C, Kobe T, Hetzer S, Maglione M, Michael E et al. . 2019. Effects of spermidine supplementation on cognition and biomarkers in older adults with subjective cognitive decline (SmartAge)-study protocol for a randomized controlled trial. Alzheimers Res Ther 11(1):36.