Strukturelle und funktionelle Konnektivität bei Multipler Sklerose: Veränderungen im natürlichen Verlauf und durch eine Sportintervention

• Antragsteller: Dr. Jan-Patrick Stellmann
• Fachliche Zuordnung: Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 324392303

Multiple Sklerose (MS) ist die häufigste Autoimmunerkrankung des Zentralnervensystems (ZNS) und betrifft in erster Linie junge Erwachsene in einer sensiblen Lebensphase, in der Ausbildung, Karriere und Familienplanung im Vordergrund stehen. MS führt durch Entzündung und chronisch-progredienten Verlust an Nervenzellen (Neurodegeneration) zu Behinderung. Verfügbare Medikamente hemmen nur die Entzündung. Sport scheint hingegen Nervenzellen zu schützen und Reparaturmechanismen anzuregen. Die Magnetresonanztomographie (MRT) erfasst gut Entzündungsaktivität - Neurodegeneration lässt sich hingegen nur schlecht messen und korreliert nur mäßig mit Gehfähigkeit oder Kognition. Das Gehirn wird in den Neurowissenschaften als dicht verknüpftes Netzwerk verstanden. MS beeinträchtigt sowohl Netzwerkarchitektur als auch -funktion. MRT-basiert können funktionelle und strukturelle Netzwerke rekonstruiert und mittels Graphentheorie untersucht werden. Studien zum natürlichen Verlauf und Sportstudien bilden den besten konzeptuellen Rahmen, um Netzwerkanalysen als spezifische und mit der Behinderung korrelierende Messgrößen der Neurodegeneration bei MS zu etablieren. Ziel dieses Projektes ist es, ein umfassendes Profil der Netzwerkveränderungen und -reorganisation bei MS zu erstellen und ihren Zusammenhang mit der Behinderung zu prüfen. Basierend auf der ersten just publizierten longitudinalen Studie der gastgebenden Institution in Marseille, scheint es bei Erkrankungsbeginn zu einer kompensatorischen Steigerung der funktionellen Konnektivität zu kommen, die im Verlauf abnimmt und mit der Behinderung korreliert. Der Marseiller Analyseplan wird mit einer von mir etablierten Methodik für strukturelle Netzwerke kombiniert. Zur Verfügung stehen zwei Datensätze, die auf den gleichen MRT-Protokollen und neuropsychologischen Untersuchungen beruhen: Eine Verlaufskohorte (n = 38 und gesunde Kontrollen, jährliche Untersuchungen über zwei Jahre, abgeschlossen im Februar 2017) sowie eine randomisierte Sportstudie (n = 60, Visiten nach drei und sechs Monaten, abgeschlossen im Juli 2016). Für die Analysen, werde ich funktionelle und strukturelle Netzwerke rekonstruieren und untersuchen, inwiefern im natürlichen Verlauf strukturelle Veränderungen mit funktioneller Reorganisation bei MS einhergehen und sich von Gesunden unterscheiden. Kognition dient als wichtigste klinische Messgröße. Darüberhinaus vergleiche ich die Standardanalyse für funktionelles MRT mit sogenannten functional connectivity dynamics, die zeitlich variable Aktivierungen von Netzwerken während einer Untersuchung berücksichtigen. Im Rahmen der Sportstudie werden Veränderungen von Netzwerkarchitektur und -parametern vor und nach dem Sport sowie zwischen den beiden Gruppen untersucht. Meine Ergebnisse ermöglichen neue Einblicke in die Wirkung von Sport auf funktionelle und strukturelle Hirnnetzwerke und etablieren Netzwerkanalysen als spezifische und klinisch aussagekräftge Messgrößen für Neurodegeneration bei MS.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Gastgeber: Professor Jean-Philippe Ranjeva, Ph.D.