A03 – Theta Aktivität: Dekodierung inhibitorischer Schaltkreise in der Alzheimer-Maus-Mensch-Forschung

A03

Graphical Abstract - Projekt A03 2025-2028

Unser Maus-Mensch-Projekt untersucht, wie Beeinträchtigungen in inhibitorischen Mikroschaltkreisen während Theta-Phasen die Verarbeitung von Umgebungsinformationen, besonders in Alzheimer-Modellen, beeinflussen. Wir konzentrieren uns auf verschiedene inhibitorische Schaltkreise und ihre Auswirkungen auf kognitive Funktionen wie Gedächtnisencodierung und -abruf. Durch den Einsatz von hAPP-Mausmodellen erforschen wir, wie Beta-Amyloidose diese Schaltkreise stört und zu Gedächtnisdefiziten beiträgt. An MCI Patienten zeigen wir wie Locomotion kognitiven Einschränkungen entgegenwirkt. Unsere Studie zielt auch auf potenzielle therapeutische Ziele, um wichtige neuronale Mechanismen der kognitiven Beeinträchtigung bei Alzheimer aufzudecken.

Gruppenleitung

SFB 1436 Mitglied Stefan Dürschmid

Dr. Stefan Dürschmid

SFB 1436 Mitglied Stefan Remy

Prof. Dr. med. Stefan Remy

Dr. Stefan Dürschmid

Stefan Dürschmid erhielt ein Diplom in Pädagogik (2005) und Psychologie (2009). 2013 beendete sein PhD und war als visiting scholar an der UC Berkeley (2013-2014). Er ist Leiter der Forschungsgruppe „Sensorisches Lernen und Vorhersagen“ und reichte 2021 seine Habilitationsschrift an der Otto-von-Guericke Universität ein.

Prof. Dr. med. Stefan Remy

Stefan Remy ist der wissenschaftliche Direktor des LIN, leitet die Abteilung Zelluläre Neurowissenschaft und ist Professor für molekulare und zelluläre Neurowissenschaft an der medizinischen Fakultät der Otto-von-Guericke-Universität in Magdeburg. Er promovierte im Jahr 2003 an der Universität Bonn und forschte im Anschluss als Postdoktorand bei Heinz Beck an der Klinik für Epileptologie (Direktor: Christian E. Elger). Als Alexander von Humboldt-Stipendiat schloss er sich dem Department für Neurobiologie und Physiologe an der Northwestern University in Evanston, USA, an. Dort forschte er bei Nelson Spruston an synaptischer Plastizität und neuronaler Erregbarkeit. Im Jahr 2007 setzte er seine Forschungen mit Heinz Beck in Bonn fort, dort gründete er im Jahr 2009 seine eigene Forschungsgruppe, gefördert durch das Land Nordrhein-Westfalen. Bevor er im Jahr 2020 seine neuen Aufgaben am LIN antrat, forschte er 10 Jahre als Leiter der Arbeitsgruppe „Neuronale Netzwerke“ am Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen Bonn. Stefan Remy ist Sprecher des Center for Behavioral Brain Sciences (CBBS) und vertritt den Standort Magdeburg (im Verbund Jena-Magdeburg- Halle) am neu gegründeten Deutschen Zentrum für psychische Gesundheit.

Gruppenmitglieder

CRC 1436 member Xinyun Che

Xinyun Che

SFB 1436 Mitglied Felix Kuhn

Felix Kuhn

Xinyun Che

Xinyun Che studierte an der China Agriculture University Biologie. 2019 erhielt sie ihren Master-Abschluss in Biotechnologie an der University of Queensland. Bevor sie 2021 ihr Promotionsstudium am Leibniz-Institut für Neurobiologie in Magdeburg begann, arbeitete sie ein Jahr lang als Forschungstechnikerin an der Chinesischen Akademie der Wissenschaften.

Felix Kuhn

Felix Kuhn studierte Physik an der Universität Würzburg, wo er 2018 seinen Bachelorabschluss erhielt. 2021 schloss er den Masterstudiengang Integrative Neuroscience an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg ab. Seine Masterarbeit schrieb er in der Forschungsgruppe für Vergleichenden Neurowissenschaften am Leibniz-Institut für Neurobiologie und arbeitet nun als Doktorand in der Abteilung Zelluläre Neurowissenschaften.

Unsere Forschung

Hierfür benutzen wir transgene Maus-Modelle, welche Alzheimer-spezifische Krankheitszeichen, wie etwa die Akkumulation von Amyloid-Beta Plaques im Gehirn aufweisen. Mittels Floureszenz-in-situ-Hybridisierung Zelltyp-spezifischer mRNA können wir die Prävelenz und die Verteilung der verschieden Zellpopulationen in wildtyp und transgenen Tieren vergleichen. In-vivo Zweiphotonen-Mikroskipie erlaubt es uns die Aktivität hunderter hippocampaler Neuronen aufzunehmen während transgene und wildtyp Tiere eine räumliche Gedächtnisaufgabe erfüllen. Mit Hilfe auf maschinellem Lernen basierender Analyse-Techniken möchten wir Korrelate zwischen verändertem Verhalten und gestörter hippocampaler Aktivität während der Gedächtnisaufgabe finden.  Desweiteren erforschen wir inwiefern transgene Tiere Gebrauch von kognitiven Ressourcen machen um die krankheitsbedingte Störung spezifischer hippocampaler Schaltkreise zu kompensieren.

Es ist bekannt, dass Bewegung bei Nagetieren die Hirnaktivität verändert. In einem translationalen Ansatz untersuchen wir, ob die motorische Aktivität das Potenzial hat, die Theta-Aktivität des Hirnstroms zu regulieren, um somit zu einer Verbesserung der Gedächtnisleistung bei Menschen zu führen. Die Vorstellung, dass Bewegung und Kognition eng miteinander verbunden sind, geht auf die erstaunlich moderne peripatetische Philosophieschule im alten Griechenland zurück. Eine zentrale Annahme ist, dass Bewegung Gedächtnis, Aufmerksamkeit und kreatives Denken fördern kann. Bisher gibt es nur wenige Verhaltensstudien mit Menschen, die zeigen, dass z.B. das Gehen mit einer Verbesserung kreativen Denkens einhergeht. Die neurophysiologischen Mechanismen auf der Ebene funktioneller neuronaler Netzwerke sind jedoch noch weitesgehend unklar.

Die Ziele unseres Projektes

Ziel unserer Forschung ist es, zu untersuchen, ob und wie Bewegung unsere Gedächtniskapazität beeinflussen kann und wie die Aktivität neuronaler Netzwerke die Interaktion zwischen Bewegung und Kognition ermöglicht. Mit Hilfe der sehr guten zeitlichen und spektralen Auflösung von nicht-invasiven magnetoenzephalographischen und invasiven elektrokortikographischen Aufzeichnungen streben wir an, die neuronalen Mechanismen zu beschreiben.

Publikationen des Projektes A03