Körperrepräsentation und sensomotorische Funktionen modulieren die Reorganisation des Gehirns und Verhaltensänderungen: Vom chronischen Schmerz zur Immobilität und Demenz
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Grundlage des Projekts war die Annahme, dass maladaptive Reorganisation sensomotorischer Karten des Gehirns mit perzeptuellen und verhaltensbezogenen Veränderungen wie chronischen Schmerzen, Immobilität bei Verletzungen und kognitiven und körperlichen Einschränkungen bei Demenz und Gebrechlichkeit assoziiert ist. Wir entwickelten neuroplastizitäts-basierte sensomotorische Trainings und untersuchten deren neurale Mechanismen. Für chronische Rückenschmerzen prüften wir ein avatarbasiertes Training in virtueller Realität und zeigten, dass dieses im Vergleich zu einem Videotraining zu besserer Schmerztoleranz wie auch weniger Vermeidungsverhalten führte. Für die Behandlung früher Anzeichen von Demenz und Gebrechlichkeit bei älteren Menschen entwickelten wir ein neuroplastizitäts-basiertes sensomotorisches Heimtraining mit visueller, auditorischer, taktiler und sensomotorischer Diskrimiation. Dieses wurde bei Personen mit amnestischen leichten kognitiven Einschränkungen mit kognitivem Training und bei den gebrechlichen Personen mit Entspannungstraining verglichen. Das sensomotorische Training stabilisierte das episodische Gedächtnis vergleichbar zum kognitiven Training. Jedoch führte das sensomotorische Training zu spezifischen für die Alzheimer-Erkrankung relevanten Hirnveränderungen. Es kam nur in dieser Gruppe zu geiner signifikanten Verminderung der dysfunktionalen hippokampalen Aktivierung bei einer mnemonischen Diskriminationsaufgabe sowie einer distinkteren Repäsentation der Karte im somatosensorischen Kortex. Beide Veränderungen waren miteinander assoziiert, was die Bedeutung der verbesserten sensorischen Diskrimination für die Gedächtnisfunktion unterstreicht. Bei den Gebrechlichkeit führte das sensomotorische Training zu einer Verminderung der Symptome und einer Reduktion chronischer Schmerzen jedoch ohne trainingsspezifische Hirnveränderungen. Bei Gesunden erzielte eine taktile Rückmeldung kombiniert mit visueller virtueller Realität ebenso wie langes sensomotorisches Training stärkere akute Schmerzreduktion. Im Projekt zu Immobilisierung und Sportverletzungen konnten wir zunächst zeigen, dass psychologische Faktoren einen großen Anteil am Auftreten von Verletzungen wie auch der Leistungsfähigkeit bei Sportlern haben. Wir untersuchten dann, ob ein Training in erweiterter Realität, das eine Bewegung des nicht betroffenen Gliedes in eine Bewegung des betroffenen Gliedes mittels eines virtuellen Spiegels umwandelt (virtuelles Spiegeltraining) die motorische Funktion und die Gehirnrepräsentation des verletzten Gliedes aufrechterhalten würde. Wir testeten dies zuerst in durch eine Armschiene an immobilisierten gesunden Personen und fanden, dass die Muskelfunktion wie auch die Repräsentation des immobilisierten Gliedes im somatosensorischen und motorischen Kortex aufrecht erhalten blieben im Vergleich zu einem Training des intakten Armes ohne Spiegelung auf den immobilisierten Arm, der Videopräsentation der Bewegung des immobilisierten Armes oder keinem Training. Bei Personen mit Kreuzbandruptur fanden wir erste Hinweise auf eine bessere Muskelfunktion im virtuellen Spiegeltraining. Diese Studien zeigen, dass Interventionen, die sensomotorische Funktionen verbessern, effektiv negative verhaltensbezogene und perzeptuelle Veränderungen beeinflussen und wichtige Erkenntnisse über assoziierte Gehirnmechanismen liefern. https://wissenschaftspodcasts.de/podcasts/kannste-vergessen/staffel-2-folge-5-dem-schmerz-auf-die-pelle-ruecken_7533897/ Herta Flor: Psychotherapie und Hirnforschung; https://www.youtube.com/watch?v=kpQnMO-_GGg #40 Prof. Dr. Herta Flor - Veränderungen des zentralen Nervensystems bei chronischen Schmerzen – PhysioBibPodcast – Podcast – Podtail; https://theolab.hypotheses.org/518
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Lost in Translation: Psychologische Mechanismen und Psychotherapie. Verhaltenstherapie, 25(2), 111-117.
Flor, Herta
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Recovery–stress balance and injury risk in professional football players: a prospective study. Journal of Sports Sciences, 33(20), 2140-2148.
Laux, Philipp; Krumm, Bertram; Diers, Martin & Flor, Herta
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Tablet-based sensorimotor home-training system for amnestic mild cognitive impairments in the elderly: design of a randomised clinical trial. BMJ Open, 9(8),e028632.
Bekrater-Bodmann, Robin; Löffler, Annette; Silvoni, Stefano; Frölich, Lutz; Hausner, Lucrezia; Desch, Simon; Kleinböhl, Dieter & Flor, Herta
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Exploring Virtual Doppelgangers as Movement Models to Enhance Voluntary Imitation. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, 29(2021), 2173-2182.
Kammler-Sucker, Kornelius I.; Loffler, Annette; Kleinbohl, Dieter & Flor, Herta
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Making sense of phantom limb pain. Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry, 93(8), 833-843.
Schone, Hunter R; Baker, Chris I; Katz, Joel; Nikolajsen, Lone; Limakatso, Katleho; Flor, Herta & Makin, Tamar R
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Pleasant touch perception in borderline personality disorder and its relationship with disturbed body representation. Borderline Personality Disorder and Emotion Dysregulation, 9(1).
Löffler, Annette; Kleindienst, Nikolaus; Neukel, Corinne; Bekrater-Bodmann, Robin & Flor, Herta
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Sensory and motor correlates of frailty: dissociation between frailty phenotype and frailty index. BMC Geriatrics, 22(1).
Beier, Florian; Löffler, Martin; Nees, Frauke; Hausner, Lucrezia; Frölich, Lutz & Flor, Herta
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Adaptive Framework for Long-term Sensory Home Training: a Proof of Principle Study. (2023, 2, 7). Wallstein Verlag.
Silvoni, Stefano; Desch, Simon; Beier, Florian; Bekrater-Bodmann, Robin; Löffler, Annette; Kleinböhl, Dieter; Tamascelli, Stefano & Flor, Herta
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Adding tactile feedback increases avatar ownership and makes virtual reality more effective at reducing pain in a randomized crossover study. Scientific Reports, 13(1).
Hoffman, Hunter G.; Fontenot, Miles R.; Garcia-Palacios, Azucena; Greenleaf, Walter J.; Alhalabi, Wadee; Curatolo, Michele & Flor, Herta
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Effects of an app-based sensorimotor training in promoting neuroplasticity and neuropsychological functioning in frailty: a randomized controlled trial. (2023, 6, 29). Wallstein Verlag.
Beier, Florian; Löffler, Martin; Nees, Frauke; Bekrater-Bodmann, Robin; Silvoni, Stefano; Desch, Simon; Löffler, Annette; Hausner, Lucrezia; Frölich, Lutz & Flor, Herta
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Effects of personalized movement models in virtual reality on pain expectancy and motor behavior in patients with chronic back pain: a feasibility study. Virtual Reality, 27(4), 3581-3598.
Kammler-Sücker, Kornelius Immanuel; Löffler, Annette & Flor, Herta
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Effects of sensorimotor training on memory and brain plasticity in persons with amnestic mild cognitive impairment. (2023, 6, 29). Wallstein Verlag.
Silvoni, Stefano; Löffler, Annette; Hausner, Lucrezia; Bekrater-Bodmann, Robin; Berron, David; Beier, Florian; Zidda, Francesca; Finnern, Marina; Beyer, Nicole; Desch, Simon; Kleinböhl, Dieter; Düzel, Emrah; Frölich, Lutz & Flor, Herta
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Evidence for dopaminergic involvement in endogenous modulation of pain relief. eLife, 12(2023, 2, 1).
Desch, Simon; Schweinhardt, Petra; Seymour, Ben; Flor, Herta & Becker, Susanne
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Extensive Sensorimotor Training Predetermines Central Pain Changes During the Development of Prolonged Muscle Pain. The Journal of Pain, 24(6), 1039-1055.
Zamorano, Anna M.; Kleber, Boris; Arguissain, Federico; Boudreau, Shellie; Vuust, Peter; Flor, Herta & Graven-Nielsen, Thomas
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Tactile sensitivity is reduced in mild cognitive impairment. (2023, 6, 29). Wallstein Verlag.
Löffler, Annette; Beier, Florian; Bekrater-Bodmann, Robin; Hausner, Lucrezia; Desch, Simon; Silvoni, Stefano; Kleinböhl, Dieter; Löffler, Martin; Nees, Frauke; Frölich, Lutz & Flor, Herta
