3-Tesla-Magnetresonanztomograph

• Fachliche Zuordnung: Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung in 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 324324095

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Seit ca. vier Jahrzehnten ist die Kognitive Neurowissenschaft ein dynamisches Forschungsfeld, das die psychologische Theorienbildung einschließlich des Verständnisses von klinischen Phänomenen stark beeinflusst hat. Allerdings gab es in München keine Scannereinrichtung, die dediziert für dieses Forschungsfeld zur Verfügung stand. Und auch die 3T MRT Scanner in der Medizin (im weiter entfernten LMU Klinikum Grosshadern) wurden fast ausschließlich für medizinische Routine-Untersuchungszwecke genutzt. Während es auf der einen Seite an Forschungszugang zu MRT mangelte, bestand auf der anderen Seite eine ausgezeichnete Expertise im Bereich “alternativer bildgebender Verfahren” (wie EEG, TMS, klinische Neuropsychologie) und im Bereich multivariater, neuroimaging-basierter Analysemethoden sowie der systemischen Ausbildung in den Neurowissenschaften (wie GSN-LMU oder IMPRS). Durch die ab 2020 verfügbare MRT am Standort Campus Innenstadt konnte diese infrastrukturelle Lücke nach dem Modell weltweit führender Neuroimaging-Labore geschlossen werden und zwar durch die Einrichtung eines neuen, 300 qm großen, integrativen, interdisziplinären und multimodalen NICUM (Neuroimaging Core Unit Munich) Bildgebungslabors, in dem neben dem MRT Scanner Labore für Verhaltens-, Eyetracking- und EEG-Messungen sowie Räume für wissenschaftliches Personal bereitgestellt werden (siehe dazu Bildmaterial auf der NICUM Internetseite: https://www.en.nicum.uni-muenchen.de/). Dabei wurden die neurowissenschaftlichen Methoden nicht nur um MRT erweitert, sondern es wurden auch neue technische und analytische Plattformen für simultane MRT und EEG und simultanes MRT und TMS/ tES geschaffen, einschließlich dem Aufbau einer Datenspeicherung-/ Preprocessing-/ Zufallsbefundungs-Infrastruktur, dem Angebot an Sicherheitstrainings und Key-User Trainingsprogrammen zur Einarbeitung neuer Forscherinnen und Forscher. Gleichzeitig wurde ein Lehrkonzept mit Beteiligung aller Scanner-AGs (vgl. 3.4) für eine forschungsorientierte Ausbildung in der Bildgebung etabliert (wie sie jetzt fest im Curriculum des M.Sc. in Neuro-Cognitive Psychology am LMU Department Psychologie implementiert ist). Dazu werden pro Jahr 3 Wochen (=180 Std) Mess- bzw. Übungszeit eingeplant und zahlreiche Masterarbeiten und Forschungspraktika (neben Doktorarbeiten) sind am Scanner entstanden bzw. finden gerade statt (vgl. 3.3). Um die Bildgebung voll auszuschöpfen wurde am Department Psychologie auch die W3 Professur „Allgemeine und Experimentelle Psychologie“ hin zu einer W3 Professur in „Neuro-kognitiver Psychologie” stärker konturiert (der Stelleninhaber, Hermann Müller, ist seit September 2022 im Ruhestand und das Berufungsverfahren läuft gerade). An der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie wurde begleitend zur multimodalen MRT Bildgebung eine behaviorale Basisphänotypisierung etabliert, in der auch molekulargenetische/ biographische Daten abgelegt sind. Hinzukommt die Einrichtung einer neuen W3 Professur „Präzisionspsychiatrie“ an der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie und ein weiterer großer Erfolg ist das der Standort München-Augsburg Teil des Deutschen Zentrums für Psychische Gesundheit (DZPG; vgl. 3.2) ist, welches ab dem 01.05.2023 gefördert wird und welches einen starken Bildgebungsschwerpunkt hat und wo die Partnerzentren baugleiche 3T MRT Prisma Siemens Scanner betreiben. NICUM konnte dazu beitragen, kooperative Forschungsstrukturen als Nukleus für inter-/nationale Multicenter-Studien zu etablieren (NIH und ERC Grants im Gesamtumfang von 5,1 Mio Euro). Darüber hinaus konnten in den beteiligten Instituten zahlreiche (DFG, BMBF, ERA-Net Neuron) Sachbeihilfen eingeworben werden, die die Bildgebungsforschung in den kommenden Jahren ebnen und NICUM international sichtbar machen. Auch wurden im Berichtszeitraum langfristige externe Kollaborationen mit der Universität der Bundeswehr in München oder der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie des Klinikums der Universität Augsburg (vgl. 3.1.2) sowie die Beteiligung an einem derzeit laufendem Großgeräteantrag zur Anschaffung eines 7 Tesla MRT am Standort Klinikum Großhadern angestoßen. Neben der Etablierung von multimodaler Bildgebung einschließlich der Intensivierung inter-/nationaler Kooperationen und der forschungsorientierten Lehre lag der inhaltliche Schwerpunkt der Arbeiten der Psychologie in der Etablierung von zentralen Paradigmen der experimentellen Psychologie für funktionelles MRT: visuelle Suche, Konfliktaufgaben, Reproduktionsaufgaben, Wiedererkennungsaufgaben, mit dem Ziel, die zugrundeliegenden, aber tlw. kontrovers diskutierten Hirnmechanismen zentraler humaner Leistungsfunktionen (der Wahrnehmung oder selektiven/ verteilten Aufmerksamkeit; Cheng et al., 2023, Zhang et al., 2022; Kaiser et al., 2022) freizulegen, einschließlich der Untersuchung von Hirnprozessen der sozialen/ emotionalen Kognition (Kolla et al., 2023) und höheren kognitiven (Problemlöse-)Funktionen. In diesen Arbeiten wurden neben „klassischen“ Mapping-Ansätzen der Lokalisierung von psychologischen Funktionen auch Konnektivitätsmaße sowie representationsbasierte (Dekodierungs-)Maße erfasst. Letztere Maße wurden gerade in gemeinschaftlichen Arbeiten der klinischen Psychologie und Psychiatrie eingesetzt (Seth et al., 2023), um der bedeutsamen Fragestellung der Effektivität von (behavioraler) Therapie in der Borderline-Persönlichkeitsstörung nachzugehen. Ein ganz ähnlicher Ansatz wurde in der Psychiatrie mit Bezug auf das Messen von strukturellen MRT (Erfolgs-)Maßen bei sportbasierter Therapie und Schizophrenie verfolgt (Röll et al., 2022; Maurus et al., 2022). Weitere zentrale Arbeiten der Psychiatrie sind in diesen Feldern entstanden: Etablierung von kombinierten MRT und TMS und MRT und transkranielle Elektrostimulation (Mizutani-Tiebel et al., 2022; Ekhtiari et al., 2022) – hier mit dem Ziel, physiologische Wirkmechanismen von TMS mittels MRT besser zu beschreiben, die Untersuchung von Inflammationsprozessen und damit einhergehenden strukturellen Veränderungen bei neurodegenerativen (Alzheimer-)Erkrankungen (Finze et al., 2023), der Nachweis von strukturellen Hirnveränderungen bei sog. „weichen neurologischen Auffälligkeiten“ im Jugendalter (Bonke et al., 2023). Darüber hinaus sind zahlreiche Arbeiten in der Präzisionspsychiatrie (Brouwer et al., 2022; Kalman et al., 2022; Krčmář et al., 2023) entstanden und zwar zur Identifizierung diagnoseübergreifender und diagnosespezifischer Biomarker-informierter Untergruppen von Patientinnen und Patienten, mit dem Ziel, psychische Erkrankungen früher zu erkennen, personalisierter und präventiver zu behandeln und Krankheitslast zu reduzieren.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Neurominer [Computer software]. Github
  Koutsouleris, Vetter & Wiegand
  
• Cognitive and functional deficits are associated with white matter abnormalities in two independent cohorts of patients with schizophrenia. European Archives of Psychiatry and Clinical Neuroscience, 272(6), 957-969.
  Yamada, Shinichi; Takahashi, Shun; Malchow, Berend; Papazova, Irina; Stöcklein, Sophia; Ertl-Wagner, Birgit; Papazov, Boris; Kumpf, Ulrike; Wobrock, Thomas; Keller-Varady, Katriona; Hasan, Alkomiet; Falkai, Peter; Wagner, Elias; Raabe, Florian J. & Keeser, Daniel
  
• NAMNIs: Neuromodulation And Multimodal NeuroImaging software. zenodo 2021
  Karali, T; Padberg, F; Kirsch, V; Stoecklein, S; Falkai, P & Keeser, D
  
• Statistical Learning of Frequent Distractor Locations in Visual Search Involves Regional Signal Suppression in Early Visual Cortex. Cerebral Cortex, 32(13), 2729-2744.
  Zhang, Bei; Weidner, Ralph; Allenmark, Fredrik; Bertleff, Sabine; Fink, Gereon R; Shi, Zhuanghua & Müller, Hermann J
  
• A checklist for assessing the methodological quality of concurrent tES-fMRI studies ontES checklist): a consensus study and statement. Nature Protocols, 17(3), 596-617.
  Ekhtiari, Hamed; Ghobadi-Azbari, Peyman; Thielscher, Axel; Antal, Andrea; Li, Lucia M.; Shereen, A. Duke; Cabral-Calderin, Yuranny; Keeser, Daniel; Bergmann, Til Ole; Jamil, Asif; Violante, Ines R.; Almeida, Jorge; Meinzer, Marcus; Siebner, Hartwig R.; Woods, Adam J.; Stagg, Charlotte J.; Abend, Rany; Antonenko, Daria; Auer, Tibor; ... & Bikson, Marom
  
• Association between aerobic fitness and the functional connectome in patients with schizophrenia. European Archives of Psychiatry and Clinical Neuroscience, 272(7), 1253-1272.
  Roell, Lukas; Maurus, Isabel; Keeser, Daniel; Karali, Temmuz; Papazov, Boris; Hasan, Alkomiet; Schmitt, Andrea; Papazova, Irina; Lembeck, Moritz; Hirjak, Dusan; Sykorova, Eliska; Thieme, Cristina E.; Muenz, Susanne; Seitz, Valentina; Greska, David; Campana, Mattia; Wagner, Elias; Loehrs, Lisa; Stoecklein, Sophia; ... & Falkai, Peter
  
• Associations between aerobic fitness, negative symptoms, cognitive deficits and brain structure in schizophrenia—a cross-sectional study. Schizophrenia, 8(1).
  Maurus, Isabel; Röll, Lukas; Keeser, Daniel; Karali, Temmuz; Papazov, Boris; Hasan, Alkomiet; Schmitt, Andrea; Papazova, Irina; Lembeck, Moritz; Hirjak, Dusan; Thieme, Cristina E.; Sykorova, Eliska; Münz, Susanne; Seitz, Valentina; Greska, David; Campana, Mattia; Wagner, Elias; Löhrs, Lisa; Pömsl, Johannes; ... & Falkai, Peter
  
• Behavioral and neurophysiological correlates of emotional face processing in borderline personality disorder: are there differences between men and women?. European Archives of Psychiatry and Clinical Neuroscience, 272(8), 1583-1594.
  Andermann, Martin; Izurieta Hidalgo, Natalie A.; Rupp, André; Schmahl, Christian; Herpertz, Sabine C. & Bertsch, Katja
  
• Biobanking in everyday clinical practice in psychiatry—The Munich Mental Health Biobank. Frontiers in Psychiatry, 13(2022, 7, 22).
  Kalman, Janos L.; Burkhardt, Gerrit; Adorjan, Kristina; Barton, Barbara B.; De Jonge, Sylvia; Eser-Valeri, Daniela; Falter-Wagner, Christine M.; Heilbronner, Urs; Jobst, Andrea; Keeser, Daniel; Koenig, Christian; Koller, Gabi; Koutsouleris, Nikolaos; Kurz, Carolin; Landgraf, Dominic; Merz, Katharina; Musil, Richard; Nelson, Afton M.; Padberg, Frank; ... & Schulte, Eva Christina
  
• Concept of the Munich/Augsburg Consortium Precision in Mental Health for the German Center of Mental Health. Frontiers in Psychiatry, 13(2022, 3, 4).
  Falkai, Peter; Koutsouleris, Nikolaos; Bertsch, Katja; Bialas, Mirko; Binder, Elisabeth; Bühner, Markus; Buyx, Alena; Cai, Na; Cappello, Silvia; Ehring, Thomas; Gensichen, Jochen; Hamann, Johannes; Hasan, Alkomiet; Henningsen, Peter; Leucht, Stefan; Möhrmann, Karl Heinz; Nagelstutz, Elisabeth; Padberg, Frank; Peters, Annette; ... & Priller, Josef
  
• Concurrent TMS-fMRI: Technical Challenges, Developments, and Overview of Previous Studies. Frontiers in Psychiatry, 13(2022, 4, 21).
  Mizutani-Tiebel, Yuki; Tik, Martin; Chang, Kai-Yen; Padberg, Frank; Soldini, Aldo; Wilkinson, Zane; Voon, Cui Ci; Bulubas, Lucia; Windischberger, Christian & Keeser, Daniel
  
• Differences in electric field strength between clinical and non-clinical populations induced by prefrontal tDCS: A cross-diagnostic, individual MRI-based modeling study. NeuroImage: Clinical, 34(2022), 103011.
  Mizutani-Tiebel, Yuki; Takahashi, Shun; Karali, Temmuz; Mezger, Eva; Bulubas, Lucia; Papazova, Irina; Dechantsreiter, Esther; Stoecklein, Sophia; Papazov, Boris; Thielscher, Axel; Padberg, Frank & Keeser, Daniel
  
• Fitness is positively associated with hippocampal formation subfield volumes in schizophrenia: a multiparametric magnetic resonance imaging study. Translational Psychiatry, 12(1).
  Maurus, Isabel; Roell, Lukas; Keeser, Daniel; Papazov, Boris; Papazova, Irina; Lembeck, Moritz; Roeh, Astrid; Wagner, Elias; Hirjak, Dusan; Malchow, Berend; Ertl-Wagner, Birgit; Stoecklein, Sophia; Hasan, Alkomiet; Schmitt, Andrea; Meyer-Lindenberg, Andreas & Falkai, Peter
  
• Function without feeling: neural reactivity and intercommunication during flexible motor adjustments evoked by emotional and neutral stimuli. Cerebral Cortex, 33(10), 6000-6012.
  Kaiser, Jakob; Gentsch, Antje; Rodriguez-Manrique, Daniela & Schütz-Bosbach, Simone
  
• Genetic variants associated with longitudinal changes in brain structure across the lifespan. Nature Neuroscience, 25(4), 421-432.
  Brouwer, Rachel M.; Klein, Marieke; Grasby, Katrina L.; Schnack, Hugo G.; Jahanshad, Neda; Teeuw, Jalmar; Thomopoulos, Sophia I.; Sprooten, Emma; Franz, Carol E.; Gogtay, Nitin; Kremen, William S.; Panizzon, Matthew S.; Olde Loohuis, Loes M.; Whelan, Christopher D.; Aghajani, Moji; Alloza, Clara; Alnæs, Dag; Artiges, Eric; Ayesa-Arriola, Rosa; ... & Hulshoff Pol, Hilleke E.
  
• Neurological soft signs in adolescents are associated with brain structure. Cerebral Cortex, 33(9), 5547-5556.
  Bonke, Elena M; Bonfert, Michaela V; Hillmann, Stefan M; Seitz-Holland, Johanna; Gaubert, Malo; Wiegand, Tim L T; De Luca, Alberto; Cho, Kang Ik K; Sandmo, Stian B; Yhang, Eukyung; Tripodis, Yorghos; Seer, Caroline; Kaufmann, David; Kaufmann, Elisabeth; Muehlmann, Marc; Gooijers, Jolien; Lin, Alexander P; Leemans, Alexander; Swinnen, Stephan P; ... & Koerte, Inga K
  
• The (un)learning of social functions and its significance for mental health. Clinical Psychology Review, 98(2022, 12), 102204.
  Flechsenhar, Aleya; Kanske, Philipp; Krach, Sören; Korn, Christoph & Bertsch, Katja
  
• Threat induction biases processing of emotional expressions. Frontiers in Psychology, 13(2022, 11, 24).
  Flechsenhar, Aleya; Levine, Seth & Bertsch, Katja
  
• Altered amygdalar emotion space in borderline personality disorder normalizes following dialectical behaviour therapy. Journal of Psychiatry and Neuroscience, 48(6),E431-E438.
  Levine, Seth M.; Merz, Katharina; Keeser, Daniel; Kunz, Julia I.; Barton, Barbara B.; Reinhard, Matthias A.; Jobst, Andrea; Padberg, Frank; Neukel, Corinne; Herpertz, Sabine C.; Bertsch, Katja & Musil, Richard
  
• Contextual cueing of visual search reflects the acquisition of an optimal, one-for-all oculomotor scanning strategy. Communications Psychology, 1(1).
  Seitz, Werner; Zinchenko, Artyom; Müller, Hermann J. & Geyer, Thomas
  
• Disturbed Oligodendroglial Maturation Causes Cognitive Dysfunction in Schizophrenia: A New Hypothesis. Schizophrenia Bulletin, 49(6), 1614-1624.
  Falkai, Peter; Rossner, Moritz J; Raabe, Florian J; Wagner, Elias; Keeser, Daniel; Maurus, Isabel; Roell, Lukas; Chang, Emily; Seitz-Holland, Johanna; Schulze, Thomas G & Schmitt, Andrea
  
• Effects of aerobic exercise on hippocampal formation volume in people with schizophrenia – a systematic review and meta-analysis with original data from a randomized-controlled trial. (2023, 2, 27). Wallstein Verlag.
  Roell, Lukas & Maurus, Isabel
  
• Effects of Exercise on Structural and Functional Brain Patterns in Schizophrenia—Data From a Multicenter Randomized-Controlled Study. Schizophrenia Bulletin, 50(1), 145-156.
  Roell, Lukas; Keeser, Daniel; Papazov, Boris; Lembeck, Moritz; Papazova, Irina; Greska, David; Muenz, Susanne; Schneider-Axmann, Thomas; Sykorova, Eliska B; Thieme, Christina E; Vogel, Bob O; Mohnke, Sebastian; Huppertz, Charlotte; Roeh, Astrid; Keller-Varady, Katriona; Malchow, Berend; Stoecklein, Sophia; Ertl-Wagner, Birgit; Henkel, Karsten; ... & Maurus, Isabel
  
• Individual regional associations between Aβ-, tau- and neurodegeneration (ATN) with microglial activation in patients with primary and secondary tauopathies. Molecular Psychiatry, 28(10), 4438-4450.
  Finze, Anika; Biechele, Gloria; Rauchmann, Boris-Stephan; Franzmeier, Nicolai; Palleis, Carla; Katzdobler, Sabrina; Weidinger, Endy; Guersel, Selim; Schuster, Sebastian; Harris, Stefanie; Schmitt, Julia; Beyer, Leonie; Gnörich, Johannes; Lindner, Simon; Albert, Nathalie L.; Wetzel, Christian H.; Rupprecht, Rainer; Rominger, Axel; Danek, Adrian; ... & Brendel, Matthias
  
• Lifelong experiences as a proxy of cognitive reserve moderate the association between connectivity and cognition in Alzheimer's disease. Neurobiology of Aging, 122(2023, 2), 33-44.
  Ersoezlue, Ersin; Rauchmann, Boris-Stephan; Schneider-Axmann, Thomas; Wagner, Michael; Ballarini, Tommaso; Tato, Maia; Utecht, Julia; Kurz, Carolin; Papazov, Boris; Guersel, Selim; Burow, Lena; Koller, Gabriele; Stöcklein, Sophia; Keeser, Daniel; Bartels, Claudia; Brosseron, Frederic; Buerger, Katharina; Cetindag, Arda C.; Dechent, Peter; ... & Perneczky, Robert
  
• Mission impossible? Spatial context relearning following a target relocation event depends on cue predictiveness. Psychonomic Bulletin & Review, 31(1), 148-155.
  Geyer, Thomas; Zinchenko, Artyom; Seitz, Werner; Balik, Merve; Müller, Hermann J. & Conci, Markus
  
• Neural correlates of aggression in personality disorders from the perspective of DSM-5 maladaptive traits: a systematic review. Translational Psychiatry, 13(1).
  Kolla, Nathan J.; Tully, John & Bertsch, Katja
  
• Neural mechanisms of sequential dependence in time perception: The impact of prior task and memory processing. (2023, 5, 7). Wallstein Verlag.
  Cheng (程思), Si; Chen (陈思佚), Siyi; Glasauer, Stefan; Keeser, Daniel & Shi (施壮华), Zhuanghua
  
• The multimodal Munich Clinical Deep Phenotyping study to bridge the translational gap in severe mental illness treatment research. Frontiers in Psychiatry, 14(2023, 5, 5).
  Krčmář, Lenka; Jäger, Iris; Boudriot, Emanuel; Hanken, Katharina; Gabriel, Vanessa; Melcher, Julian; Klimas, Nicole; Dengl, Fanny; Schmoelz, Susanne; Pingen, Pauline; Campana, Mattia; Moussiopoulou, Joanna; Yakimov, Vladislav; Ioannou, Georgios; Wichert, Sven; DeJonge, Silvia; Zill, Peter; Papazov, Boris; de Almeida, Valéria; ... & Raabe, Florian J.
  
• Environmental regularities mitigate attentional misguidance in contextual cueing of visual search.. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition, 50(5), 699-711.
  Zinchenko, Artyom; Conci, Markus; Müller, Hermann J. & Geyer, Thomas