3T MR-Tomograph
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Magnetresonanztomographie (MRT) hat in den Neurowissenschaften in den letzten zwei Jahrzehnten zu einem rasanten Erkenntnisgewinn geführt und ist zu einem unverzichtbaren Bestandteil der Hirnforschung geworden. Mit der funktionellen MRT, der MR-Spektroskopie, der Diffusionstensor- Bildgebung (DTI) und modernen Verfahren zur hochaufgelösten morphologischen MRT stehen Verfahren zur Verfügung, die nicht invasiv in vivo funktionelle und metabolische Prozesse darstellen und sie mit anatomischen Informationen korrelieren können. An der medizinischen Fakultät der Universität Heidelberg gehören die Neurowissenschaften im Rahmen des Struktur- und Entwicklungsplans der medizinischen Fakultät Heidelberg zu den fünf ausgewiesenen Schwerpunktbereichen, deren Exzellenz durch hohe Drittmitteleinwerbung sowie regelmäßige Publikationstätigkeit in den weltweit führenden biomedizinischen Journalen belegt werden kann. Innerhalb der Neurowissenschaften kommt der Bildgebung als in vivo Monitoring-Instrument eine wesentliche Bedeutung zu. Der 3T Forschungsscanner wird interdisziplinär von Arbeitsgruppen des Psychosozialen Zentrums, der Neurologischen Klinik, der Abteilung Neuroradiologie, der Sektion Experimentelle Radiologie und der Diagnostischen und Interventionellen Radiologie genutzt und von der Neuroradiologie/Experimentellen Radiologie betrieben. Die Forschungsschwerpunkte der beteiligten Abteilungen bzw. Kliniken sind: 1) Psychosoziales Zentrum: Hier steht die Untersuchung von Affektregulation, Handlungssteuerung und sozialer Interaktion im Mittelpunkt. Die beteiligten Arbeitsgruppen untersuchen, wie emotionale, kognitiv-exekutive und sozial-kognitive Prozesse auf zerebraler Ebene repräsentiert sind und wie sich eine Störung dieser Prozesse in unterschiedlichen psychiatrischen und psychosomatischen Störungsbildern (vor allem Persönlichkeitsstörungen, Essstörungen, Schizophrenien und Autismus-Spektrumstörungen) niederschlägt. Ferner wird untersucht, welche therapeutischen Möglichkeiten sich aus diesen Erkenntnissen ableiten lassen und mit welchen neurofunktionellen Kompensations- bzw. Normalisierungsvorgängen spezifische therapeutische Interventionen einhergehen. Insbesondere wird der Einfluss von Neuropeptiden auf sozial-kognitive Funktionen mit der Zielsetzung untersucht, die beteiligten psychologischen Teilfunktionen sowie die neuronalen Grundlagen ihrer modulierenden Effekte zu identifizieren. Als Bildgebungsmethoden kommen die funktionelle Magnetresonanztomograhie (fMRT), die Voxel-basierte Morphometrie (VBM) sowie das Diffusion-Tensor-Imaging (DTI) zum Einsatz. 2) Neurologische Klinik: Der Schwerpunkt der beteiligten Arbeitsgruppen besteht in der integrierten Verwendung von funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) und Magnetenzephalographie (MEG) für die Untersuchung auditorischer Kognition und Wahrnehmung bei gesunden Probanden und Patienten (Tinnitus). Arbeitsthemen sind die Untersuchung von Mechanismen der auditorischen Objektgruppierung („Auditory Scene Analysis“), die funktionelle Spezialisierung des Hörkortex für komplexe Toneigenschaften und die die bewusste auditorische Wahrnehmung. Eine weitere Arbeitsgruppe untersucht, wie Sensitivitäts/Gain-Adaptationsprozesse die dynamische Bereichsadaptation bei Tinnitus beeinflussen und wie Tinnitus die frühe, rasche Detektion von Intensitätsänderungen akustischer Reize affiziert. 3) Abteilung Neuroradiologie / Sektion Experimentelle Radiologie: Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten gliedern sich in zwei thematische Schwerpunkte. (A) Detektion früher Nervenschädigungen bei Polyneuropathien mit MR-Neurographie. Die Arbeitsgruppe hat umfangreiche Methoden zur morphologischen, funktionellen (Diffusion Tensor Imaging, Dynamic Contrast Enhanced MRT zur Perfusionsmessung) und quantitativen Beurteilung von Nervenschädigungen (T2-Relaxometrie, Magnetization Transfer Contrast Imaging) entwickelt und Normwerte an gesunden Probanden erhoben. Mit diesen Methoden werden Patientenkollektive mit diabetischer Polyneuropathie bzw. Amyloidose-assoziierter Polyneuropathie untersucht. (B) Zwei Arbeitsgruppen beschäftigen sich – in Kooperation mit den Arbeitsgruppen der Neurologischen Klinik mit der Verarbeitung akustischer Reize. Hier wird zum einen die Audio- und Neuroplastizität als Effekt des musikalischen Lernens untersucht. Zum anderen werden Verfahren zur Konnektivitätsanalyse entwickelt, mit denen neuroplastische Effekte bei Tinnitus dargestellt werden können.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Comparison of auditory deficits associated with neglect and auditory cortex lesions. Neuropsychologia 2012: 50:926-938
Gutschalk A, Brand T, Bartsch A, Jansen C
- Correlates of perceptual awareness in human primary auditory cortex revealed by an informational masking experiment. NeuroImage 2012: 61:62-69
Wiegand K, Gutschalk A
- Sustained BOLD and theta activity in auditory cortex are related to small stimulus fluctuations rather than to pitch. J. Neurophysiol. 2012: 107:3458-3467
Steinmann I, Gutschalk A
- Anatomical asymmetry of human auditory cortex leads to stronger MEG signal cancellation on the left and biases auditory evoked fields towards the right. NeuroImage 2013: 74:22-29
Shaw M, Hämäläinen MS, Gutschalk A
- Morphometric differences in central stress-regulating structures between women with and without borderline personality disorder. *Shared first authorship. Journal of Psychiatry and Neuroscience 2013: 38, 129– 137
Kuhlmann, A., Bertsch, K., Schmidinger, I., Thomann, P.A., & Herpertz, S. C.
- Oxytocin reduces social threat hypersensitivity in females with borderline personality disorder. American Journal of Psychiatry 2013: 170, 1169–1177
Bertsch, K., Gamer, M., Schmidt, B., Schmidinger, I., Walther, S., Kaestel, T., Schnell, K., Büchel, C., & Herpertz, S. C.
- Reduced plasma oxytocin levels in female patients with borderline personality disorder. Hormones and Behavior 2013: 63, 424–429
Bertsch, K., Schmidinger, I., Neumann, I. D., & Herpertz, S. C.
- Functional imaging of auditory scene analysis. Hear Res. 2014: 307:98-110
Gutschalk A, Dykstra AR
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.heares.2013.08.003) - Imaging cell size and permeability in biological tissue using the diffusion-time dependence of the apparent diffusion coefficient. Phys Med Biol 2014: 21;59(12):3081-96
Dietrich O, Hubert A, Heiland S
(Siehe online unter https://doi.org/10.1088/0031-9155/59/12/3081) - Impaired cross-talk between mesolimbic food reward processing and metabolic signaling predicts body mass index. Frontiers in Behavioral Neuroscience 2014: 17;8:359
Simon JJ, Skunde M, Hamze-Sinno M, Brockmeyer T, Herpertz SC, Bendszus M, Herzog W, Friederich HC
(Siehe online unter https://doi.org/10.3389/fnbeh.2014.00359) - Increased volume and function of right auditory cortex as a marker for absolute pitch. Cereb Cortex 2014: 24(5):1127- 37
Wengenroth M, Blatow M, Heinecke A, Reinhardt J, Stippich C, Hofmann E, Schneider P
(Siehe online unter https://doi.org/10.1093/cercor/bhs391) - Is binge drinking in male and female young adults associated with an alcohol-specific impairment of response inhibition? European Addiction Research 2014 Nov 22;21(2):105-113
Czapla, M., Simon, J., Friederich, H.-C., Herpertz, S.C., Zimmermann, P., Loeber, S.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1159/000367939) - Peripheral nerve perfusion by dynamic contrastenhanced magnetic resonance imaging: demonstration of feasibility. Invest Radiol. 2014: 49(8):518-23
Bäumer P, Reimann M, Decker C, Radbruch A, Bendszus M, Heiland S, Pham M
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Bäumer P, Pham M, Ruetters M, Heiland S, Heckel A, Radbruch A, Bendszus M, Weiler M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1148/radiol.14132837) - Size and synchronization of auditory cortex promotes musical, literacy, and attentional skills in children. J Neurosci. 2014:13;34(33):10937-49
Seither-Preisler A, Parncutt R, Schneider P
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Gutschalk A, Steinmann I
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/hbm.22673) - Theoretical model of the single spin-echo relaxation time for spherical magnetic perturbers. Magn Reson Med. 2014: 71(5):1888-95
Kurz FT, Kampf T, Heiland S, Bendszus M, Schlemmer HP, Ziener CH
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/mrm.25196) - In vivo detection of nerve injury in familial amyloid polyneuropathy by magnetic resonance neurography. Brain, Volume 138, Issue 3, 1 March 2015, Pages 549–562
Kollmer J, Hund E, Hornung B, Hegenbart U, Schönland S, Kimmich C, Kristen A, Purrucker J, Röcken C, Heiland S, Bendszus M, Pham M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1093/brain/awu344) - The impact of cognitive impairment and impulsivity on relapse of alcohol‐dependent patients: implications for psychotherapeutic treatment. Addiction Biology, Vol 21 Issue 4, July 2016, Pages 873-884
Czapla, M., Simon, J., Richter, B., Kluge, M., Hans‐Christoph Friederich Stephan Herpertz, Mann, K., Herpertz, Sabine C., Loeber, S.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1111/adb.12229)
