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TRR 295:  Behandlung motorischer Netzwerkstörungen mittels Neuromodulation

Fachliche Zuordnung Medizin
Informatik, System- und Elektrotechnik
Physik
Förderung Förderung seit 2020
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424778381
 
Eingeschränkte Mobilität ist weltweit eine der Hauptursachen für Behinderungen. Die Parkinson-Erkrankung (PD) weist die am schnellsten zunehmende Prävalenz aller neurologischen Erkrankungen mit motorischer Beeinträchtigung auf. Motorische Defizite können mittels Neuromodulation behandelt werden, was bisher am besten durch die tiefe Hirnstimulation (THS) bei PD gezeigt wurde. Ausgangspunkt für unsere Initiative ist die Neuinterpretation von Hirnerkrankungen als Netzwerkstörungen, wobei motorische und nicht-motorische Symptome als Störungen in spezifischen neuronalen Schaltkreisen charakterisiert werden. Im TRR 295 verfolgen wir die übergreifende Hypothese, dass durch Neuromodulation abnorme Hirnsignale verändert und motorische Funktionen wiederhergestellt werden können. Dies erfolgt durch Suppression pathologischer Netzwerkaktivität, Verbesserung der interarealen Kommunikation oder Aktivierung kompensatorischer neuronaler Schaltkreise. In der ersten Förderperiode haben wir auf der Grundlage von Bildgebungs- und Konnektivitätsanalysen erste prädiktive Algorithmen zur Optimierung von THS-Einstellungen bei PD und Dystonie entwickelt, die in klinischen Studien validiert wurden und den TRR 295 an die Spitze digitaler Expertensysteme ("Stimfit", "DIPS") gebracht haben. Darüber hinaus haben wir innovative Methoden für parallele kortiko-subkortikale Ableitungen neuronaler Aktivität beim Menschen etabliert und signifikante Fortschritte bei der Signalanalyse multivariater Daten und der computergestützten Modellierung erzielt. So konnten wir symptomspezifische Biomarker identifizieren und eine objektive Quantifizierung motorischer Symptome bei Bewegungsstörungen entwickeln. Die parallele Charakterisierung von tierexperimentellen Krankheitsmodellen bietet eine Plattform für die Validierung neuer interventioneller Ansätze in präklinischen Modellen. Unser langfristiges Ziel ist die Therapie von Hirnerkrankungen durch eine individualisierte, symptomspezifische, adaptive Neuromodulation auf der Basis eines besseren neurobiologischen Verständnisses abnormer Netzwerkkommunikation. In der geplanten zweiten Förderperiode werden wir unseren Forschungsschwerpunkt auf die dynamischen Aspekte von Netzwerkfunktionen und Plastizitätsmechanismen erweitern, um die optimale zeitliche und Kontext-bezogene Anpassung für gezielte Interventionen zu definieren. Konkret streben wir (i) eine personalisierte, symptomspezifische Neuromodulation an, die auf zeitliche und Kontext-bezogene Zustandsänderungen in neuronalen Netzwerken adaptiert ist; und darüber hinaus (ii) die Modifikation von Krankheitsverläufen ermöglicht, indem kompensatorische Netzwerkmechanismen gestärkt und maladaptive Plastizität unterbunden werden. Um eine schnelle Umsetzung der Forschung in die klinische Praxis und umgekehrt zu ermöglichen, haben wir ein multidisziplinäres Team aus den Bereichen Ingenieurwesen, Computerwissenschaften, Signaltheorie sowie Grundlagen- und klinische Neurowissenschaften zusammengestellt.
DFG-Verfahren Transregios
Internationaler Bezug Israel

Laufende Projekte

Abgeschlossene Projekte

Antragstellende Institution Gemeinsam FU Berlin und HU Berlin durch:
Charité - Universitätsmedizin Berlin
Beteiligte Institution Tel- Aviv Sourasky Medical Center
 
 

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