FOR 5429:  Modulation neuronaler Netzwerke für Lernen und Gedächtnis durch transkranielle Gleichstromstimulation: Systematische Untersuchung über die menschliche Lebensspanne

Fachliche Zuordnung Medizin
Förderung Förderung seit 2022
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 467143400
 

Projektbeschreibung

Transkranielle Gleichstromstimulation (engl. transcranial direct current stimulation, tDCS) erlaubt weitgehend nebenwirkungsfrei, menschliche Hirnfunktionen zu beeinflussen, und wurde bereits erfolgreich in experimenteller und klinischer Forschung angewandt. Allerdings wird zunehmend über hoch variable Stimulationseffekte berichtet, und die Grundlagen dieser inter-individuellen Variabilität wurden bisher nicht systematisch untersucht. Das übergeordnete Ziel der beantragten Forschungsgruppe ist es, erstmals systematisch, umfassend und koordiniert die behavioralen und neuronalen Grundlagen von tDCS-Effekten und ihrer Variabilität zu untersuchen. Dazu wird ein multidisziplinäres und komplementär aufgestelltes Team führender Experten modellhaft die Effekte von tDCS auf menschliche Lern- und Gedächtnisfunktionen untersuchen. Diese kognitiven Funktionen wurden aufgrund ihrer besonderen Relevanz für experimentelle und translationale Forschung gewählt. Stimulationseffekte werden in vier Funktionsbereichen (visuell-räumliche, sprachliche, motorische und exekutive Funktionen) und über die Lebensspanne hinweg untersucht. In acht empirische Projekten (P1-8; je 2 pro Funktionsbereich) wird individualisierte und fokale tDCS unter hoch kontrollierten und vergleichbaren experimentellen Bedingungen während simultaner funktioneller Bildgebung angewendet. Dies wird es erlauben, sowohl behaviorale Effekte, als auch neuronale Mechanismen und Prädiktoren des variablen Ansprechens zu untersuchen. Zwei übergeordnete Projekte (P9+10) werden (1) die Ergebnisse individualisierter biophysikalischer Stromflussberechnung mit behavioralen und neuronalen Effekten der empirischen Projekte in Verbindung setzen, und (2) Stromfluss-Simulationen mittels magnetresonanztomographischer Methoden (hier in-vivo magnetic current density imaging) validieren und optimieren. Ein Daten-basiertes Projekt (P11) wird moderne Data-Mining Methoden verwenden (z.B. Machine Learning, künstlichen Intelligenz), um gemeinsame und distinkte Effekte der Stimulation auf Verhaltens- und neuronaler Ebene, sowie deren Prädiktoren über die verschiedenen Projekte und die Lebensspanne hinweg zu analysieren (Makro-Level Analyse). Das Koordinationsprojekt wird die gemeinsamen Aktivitäten der Forschungsgruppe koordinieren und für das zentrale Datenmanagement verantwortlich sein, um höchste Ansprüche an Integrität und Transparenz in der Datenerfassung, -speicherung und -auswertung zu gewährleisten. Die Forschungsgruppe wird fundamentale Erkenntnisse über die neuronalen Mechanismen und Prädiktoren von tDCS-Effekten und deren Veränderungen über die Lebensspanne generieren, und grundsätzlich zur Weiterentwicklung theoretischer Modelle der Wirkmechanismen elektrischer Hirnstimulation beitragen. Aus methodologischer Sicht wird es möglich sein, Stromflussmodelle anhand eines extensiven Datensatzes zu optimieren und zu validieren und somit künftige experimentelle und klinische Anwendungen von tDCS maßgeblich verbessern.
DFG-Verfahren Forschungsgruppen
Internationaler Bezug Dänemark, Israel

Projekte

Sprecherin Professorin Dr. Agnes Flöel