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Forschungsprojekte

Sektion Experimentelle Psychopathologie und Bildgebung

Einfluss von Stimmungen auf zielgerichtete Entscheidungen

Das tiefere Verständnis der neuronalen Grundlagen von Entscheidungsprozessen hilft die Diagnose und Behandlung psychiatrischer Erkrankungen zu verbessern. Durch vorhergehende fMRI-Studien konnten die Interaktionen der neuronalen Netzwerke bei Kontrollkonflikten aufgezeigt werden. Außerdem konnte gezeigt werden, dass die Stärke der Interaktion mit individuellen Unterschieden des Impulsivitätsmaßes korrelierte. Im Rahmen des Projektes wird der Einfluss von Stimmungsinduktionen auf diese Kontrollprozesse und die Rolle der Amygdala untersucht.

Dr. Bernd Krämer

Einfluss der "Urbanicity" auf die Aktivierbarkeit neurofunktioneller Systeme

Das Aufwachsen bzw. Leben in einer Großstadt stellt einen epidemiologischen Einflussfaktor dar für psychische Erkrankungen wie Schizophrenie und affektive Störungen. Kürzlich konnte von einer anderen Arbeitsgruppe der Einfluss der sog. "Urbanicity", also das Aufwachsen bzw. Leben in einer Großstadt vs. auf dem Land, auf Hirnaktivierungen in einer Stressaufgabe gezeigt werden. In diesem Projekt soll nun untersucht werden, inwieweit ‚Urbanicity’ auch die Aktivierbarkeit anderer neurofunktioneller Systeme beeinflusst, die verschiedenen kognitiven Prozessen zugrunde liegen. Zusätzlich soll in einer Replikationsstudie der Effekt auf die Stressaufgabe in einer anderen, homogenen Stichprobe überprüft werden.

Dr. Bernd Krämer

Der Einfluss von Oxytozin auf neurale Aktivierungen und neurofunktionelle Interaktionen in Entscheidungssituationen

Frühere Verhaltens- und Bildgebungsstudien weisen darauf hin, dass das Neuropeptid Oxytozin soziale Kognitionen positiv verstärken kann und das limbische Systems, wie zum Beispiel die Amygdala, moduliert. Auch unser Projekt untersucht mittels funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT) den Einfluss des Neuropeptids Oxytozin auf die Aktivierungen und funktionellen Kopplungen verschiedener Hirnregionen. Aber hierbei interessiert uns insbesondere die Modulation subkortikaler Regionen, die mit dem Belohnungssystem assoziiert sind, und anderer frontaler Regionen, die für die Handlungskontrolle in Entscheidungssituationen relevant sind. Da Oxytozin immer häufiger in klinischen Studien angewendet wird, ist es von großer Bedeutung die Wirkungen und Funktionen des Neuropeptids ganzheitlich zu untersuchen.

Neuronale Mechanismen der Entscheidungsfindung und Handlungskontrolle unter dem Einfluss der Modulation von Salienz

In dieser Studie wird der Einfluss von salienten Ereignissen auf die Aktivität und funktionelle Konnektivität im neuronalen Netzwerk des Belohnungssystems in Entscheidungssituationen mittels funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT) untersucht. Die Verarbeitung salienter verhaltens- bzw. motivational relevanter Stimuli ist eine entscheidende Funktion für einen Organismus, um unmittelbare und adaptive Verhaltensanpassungen vorzunehmen, wenn sich Umweltbedingungen signifikant verändern. Aus der Literatur ist bekannt, dass die dopaminerge Signalübertragung nicht selektiv für Belohnung ist, sondern generell Salienz reflektiert. Es ist bisher jedoch nicht bekannt, inwieweit die Verarbeitung von salienten, seltenen Ereignissen, Einfluss auf die Handlungskontrolle und Entscheidungsfindung hat, und inwieweit diese Einfluss auf die neuronale fronto-striatale und nigro-striatale Kopplung hat.

Dr. Anja Richter

Einfluss von Emotionen und Kontextinformationen auf etablierte Konzepte der Entscheidungsfindung und Handlungskontrolle

Das neuroanatomische- und funktionelle Korrelat zu einer Entscheidungsfindung zwischen Impuls und Ratio liegt in der Interaktion zwischen Nucleus accumbens und präfrontalem Kortex. In dieser f-MRT Grundlagenstudie wird der Einfluss von Kontextinformationen und emotionaler Färbung der Situation auf den Entscheidungsprozess an gesunden Probanden erforscht. Ziel dieser Studie ist ein tieferes Verständnis zur Interaktion und Konnektivität von Hippocampus, Amygdala und präfrontalem Kortex mit subkortikalen Arealen der Belohnungsverarbeitung.

Reward System in Artists

Gratification can have many facets. Artists are a professional class known for not choosing their career based on monetary gratification. This project envisages evaluating the reward system elicited by a version of the reason-desire-paradigm (Diekhof and Gruber, J Neurosci 2010) in artists in comparison to other professionals matched for age and gender. We would like to investigate whether and how potential differences in the significance of money might be expressed in the recruitment of neural correlates.

Entwicklung von Biomarkern für psychische Störungen

Die Einbeziehung objektiv messbarer pathologischer Veränderungen in neurofunktionellen Netzwerken (sogenannter Biomarker) bei der Diagnose von psychischen Störungen könnte biologisch fundierte Definitionen von Krankheitsentitäten und darauf aufbauende Therapieansätze ermöglichen. Durch fortgeschrittene Modellierung von fMRT-Daten und Anwendung multivariater Analysemethoden wird untersucht, welche Bildgebungsmerkmale als Biomarker geeignet sind. Der Schwerpunkt liegt bei den Störungsbildern Schizophrenie, bipolare Störung und unipolare Depression, die mit verschiedenen experimentellen Paradigmen zu Arbeitsgedächtnisleistungen, Entscheidungsfindung und Aufmerksamkeitsselektion untersucht werden.

Neue Strategien zur optimierten Behandlung der Depression (OptiMD)

Teilprojekt 5: Identifizierung funktioneller Gehirnbildgebungsmarker der antidepressiven Therapieresponse

Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Validierung und Erweiterung neuester Befunde zu funktionell-hirnbildgebenden Biomarkern, die mit dem therapeutischen Ansprechen auf verschiedene antidepressive Behandlungen korrelieren. Das Forschungsprojekt findet in Kooperation mit den Universitäten Regensburg, München, Erlangen und Berlin statt.
Bei depressiven Störungen handelt es sich um eine volkswirtschaftlich sehr bedeutsame Krankheitsgruppe. Trotz einer bestehenden Vielfalt an psychopharmakologischen und psychotherapeutischen Behandlungsansätzen zeigen viele Patienten ein ungenügendes Ansprechen auf den ersten medikamentösen Behandlungsversuch. Aktuelle Forschungsansätze gehen daher davon aus, dass verschiedene pathophysiologische Subtypen dieses Störungsbildes vorliegen, die einer stratifizierten Behandlung auf der Basis prädiktiver Marker bedürfen. Funktionell-hirnbildgebende Methoden erlauben einen direkten Zugang zu pathophysiologischen Gehirnfunktionen beim einzelnen Patienten und eignen sich daher besonders für die Identifizierung klinisch relevanter Subtypen mit dem Ziel der Entwicklung einer stratifizierten Therapie für diese Patienten.

Improving recognition and care in critical areas of bipolar disorders (BipoLife)

Projekt B2: Hirnbildgebungsmarker zur Vorhersage von akuten Wirkungen einer Therapie mit Lithium bei depressiven Episoden einer bipolaren Störung mit akuter Suizidalität

Gesamtziel dieses Forschungsprojektes ist die Verbesserung von Frühdiagnostik und insbesondere Therapieauswahl bei Patienten mit bipolarer affektiver Störung durch die Etablierung von Gehirnbildgebungsmarkern, die zum einen eine Frühdiagnostik erlauben und die zum anderen Therapieerfolge mit verschiedenen Behandlungsoptionen beim einzelnen Patienten vorhersagen lassen.

In Projekt B2 wird in Zusammenarbeit mit den Konsortiumspartnern in Dresden, Bochum und Frankfurt im Rahmen der multizentrischen klinischen Studie Anti_Suicide_Lithium untersucht, welche neuronalen Mechanismen akuten antisuizidalen Behandlungseffekten von Lithium bei bipolaren Patienten mit suizidaler depressiver Episode zugrunde liegen, und zweitens, welche Hirnbildgebungsmarker mit der nachfolgenden akuten antisuizidalen Response auf die Lithium-Behandlung assoziiert sind und damit prädiktiv für den Behandlungserfolg sein könnten.

Neurofunktionelle Interaktionen zwischen Hippocampus, präfrontalem Kortex und Nucleus accumbens bei schizophrenen und affektiven Psychosen

Das Ziel dieser Studie besteht in der Untersuchung von pathophysiologischen Veränderungen neurofunktioneller Interaktionen zwischen Hippocampus, präfrontalem Kortex und Nucleus accumbens bei Schizophrenie-Patienten und Patienten mit bipolarer affektiver Störung mittels funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT). Obwohl bei beiden psychiatrischen Erkrankungen bereits eine Dysregulation des dopaminergen Belohnungssystems gezeigt werden konnte, steht die Untersuchung der Rolle des Hippocampus bei dieser Dysregulation noch aus. Die Ergebnisse einer erst kürzlich durchgeführten Studie unserer Arbeitsgruppe weisen auf einen Einfluss des Hippocampus auf die Kopplung zwischen Nucleus accumbens und präfrontalem Kortex hin.

Anatomical Biomarkers of Major Depression Disorder (MDD)

Enigma MDD is a worldwide effort pooling data of more than 1800 patients and 7200 healthy controls to investigate imaging markers that could robustly discriminate structural changes in MDD patients. An initial phase has concentrated on potential subcortical changes and an actual phase is evaluating potential changes in the cerebral cortex. Secondary projects will follow with the emphasis on suicidal ideation and childhood maltreatment.

Functional Biomarkers of Major Depressive Disorder (MDD)

Major depression is strongly associated with dysfunctional reward processing. Although determining the foundations for reward impairment seems fundamental to extend the comprehension of pathophysiological mechanisms, this has remained mostly unexplored. Here we used a version of the reason-desire-paradigm (Diekhof and Gruber, J Neurosci 2010) to study the mechanisms behind the abnormal activity of the nucleus accumbens (NAcc) in patients and age-/gender-matched controls. This task allows tracking the activity at the NAcc during acceptance or rejection of previously conditioned rewarding stimuli. Our results confirmed the existence of dysfunctional bottom-up mechanisms in patients with lower (LA) NAcc activation and dysfunctional top-down mechanisms in patients with higher (HA) NAcc activation. These results underline that segregating patients by dysfunctional mechanisms may lead to characterizing more specific neurobiological subtypes of depression with similar pathophysiological substrates.

Functional Biomarkers in the Differential Diagnose of Affective Disorders

Distinguishing bipolar and unipolar depression as early as possible is fundamental for correct clinical choices and consequently better short and long-term outcomes. Epidemiologic data show that even with the highest efforts, the differential diagnosis of affective disorders in the clinical set has been precarious. Therefore, this project investigates the development of more objective neurofunctional markers to support the differential diagnosis of bipolar and unipolar depression. Using resting-state functional connectivity analysis, we aim to characterize specific static and dynamic network alterations present in patients from one or from the other group even when displaying similar symptomatology. Preliminary results encourage further development of ‘network fingerprints’ in supporting the differential diagnosis of these disorders. A second phase of this project includes a longitudinal comparison of network alterations in these disorders with uni- and multivariate pattern analysis of data.

DGBP-Initiative “Multicentric Resting State FMRI in Schizophrenic and Affective Disorders”

This national multicentric initiative intends to collect structural and functional resting-state data of patients with schizophrenia, schizoaffective, and affective disorders to broadly investigate the spectrum of psychosis. Although psychosis contributes for increased risks for patients and others and increased burden in these disorders, transdiagnostic imaging correlates representing the underpinnings of psychosis are still unclear. Therefore, we aim to maximize the sample of patients and explore the differences and similarities of the disorders with and without psychotic features in contrast to healthy controls.

Functional Biomarkers of Patients with Schizophrenia and First-Degree Relatives

Schizophrenia is a disorder known to comprise a very strong genetic component. In this project, neuroimaging data of patients and first-degree relatives are compared with age- and gender-matched controls to investigate potential endophenotypes of the disorder. We will initially use resting-state functional connectivity analysis for the comparison with the possibility to extend the evaluation to relevant systems such as the dopaminergic reward system.