Neurale Ressourcenallokation durch räumliche Gedächtnisschaltung im Hinblick auf fortschreitende pathologische Herausforderungen

A03

Die Alzheimer-Krankheit (AD) ist die häufigste Form der Demenz. Derzeit leiden weltweit mehr als 50 Millionen Patienten unter Beeinträchtigungen des Kurzzeitgedächtnisses und Orientierungslosigkeit in der Umwelt. Die Symptome sind höchstwahrscheinlich auf eine Degeneration des Hippocampus (HC) zurückzuführen, einer Gehirnregion, die weitgehend für die Konsolidierung des räumlichen Gedächtnisses verantwortlich ist. Die mit der AD zusammenhängenden neurodegenerativen Mechanismen im Hippocampus, die zu Beeinträchtigungen des räumlichen Gedächtnisses führen, sind jedoch noch nicht gut verstanden, da verschiedene Populationen funktionell und molekular definierter Zelltypen die Netzwerkfunktionalität des HC ausmachen. Unser wissenschaftliches Ziel ist es, die neurophysiologischen Mechanismen zu definieren, durch die Alzheimer die Interaktion von Zellpopulationen beeinträchtigt und wie diese Beeinträchtigung Defizite im räumlichen Gedächtnis und Verhalten vorhersagen kann.

Gruppenleitung

Dr. Stefan Dürschmid

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.

Institut: Leibniz-Institut für Neurobiologie (LIN) Magdeburg

Project Title:A03 Neuronale Ressourcenzuweisung durch räumliche Gedächtnisschaltungen, die mit fortschreitenden pathologischen Herausforderungen konfrontiert sind

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.

Institut:Leibniz-Institut für Neurobiologie (LIN) Magdeburg

Project Title:A03 Neuronale Ressourcenzuweisung durch räumliche Gedächtnisschaltungen, die mit fortschreitenden pathologischen Herausforderungen konfrontiert sind

Gruppenmitglieder

CRC 1436 member Xinyun Che

Xinyun Che

Dennis Dalügge

Dr. Hiroshi Kaneko

Felix Kuhn

Petra Mocellin

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.

Dennis Dalügge

coming soon

Dr. Hiroshi Kaneko

coming soon

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