Mechanisms and Modulation of Motor Skill learning in the healthy and injured Brain

• Applicant: Dr. Janine Reis
• Subject Area: Clinical Neurology; Neurosurgery and Neuroradiology
• Term: from 2012 to 2018
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 210366290

Neuroplastizität, die Anpassung des Nervensystems an eine Vielzahl von Einflüssen, ist während Lernprozessen evident, z.B. beim Erlernen komplexer motorischer Abläufe. Wir zeigten kürzlich, dass die transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS), 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 wie BDNF und wird durch eine individuelle genetische Prädisposition beeinflusst. Motorisches Lernen ist im Falle einer Hirnschädigung von fundamenteller Bedeutung, um eine Funktionsverbesserung durch rehabilitative Maßnahmen zu erwirken. Leider gibt es jedoch kaum Informationen über die Stadien motorischer Lernvorgänge in einem geschädigten Gehirn. Mit den vorgeschlagenen drei Projekten untersuchen wir nun solche Prozesse unter pathologischen Bedingungen. Zunächst wird unter Berücksichtigung mathematischer Modelle des „Speed-accuracy-tradeoffs“ eine präzise Definition motorischer Fähigkeiten bei akuten Schlaganfallpatienten erzielt. Nachfolgend werden wir die verschiedenen Stadien des motorischen Lernens zu verschiedenen Zeitpunkten nach einer Hirnschädigung untersuchen, und diese gezielt mit tDCS manipulieren. In parallelen translationellen und molekularbiologischen Experimenten bei Nagern untersuchen wir die Rolle von neurotrophen Faktoren (BDNF) für die spontane und trainingsbezogene Erholung (am Beispiel des Schlaganfalles). Die geplanten Projekte sind unerlässlich um den komplexen Prozess motorischen Lernens und dessen Rolle für die Erholung nach Hirnschädigung zu verstehen. Neue individualisierte krankheits-modifizierende Therapiestrategien sind das langfristige Ziel unserer Arbeit.

• DFG Programme: Independent Junior Research Groups