Körper und Geist im Einklang: Nicht-invasive Vagusnerv-Stimulation zur Modulation der Magen-Hirn-Kopplung bei Depression

• Antragsteller: Professor Dr. Manfred Hallschmid; Professor Dr. Nils Kroemer
• Fachliche Zuordnung: Biologische Psychologie und Kognitive Neurowissenschaften ; Biologische Psychiatrie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 495902295

Körpereigene Signale sichern das Überleben eines Organismus, indem sie zielgerichtetes Verhalten über homöostatische Prinzipien steuern. Diese Signale von Organen wie Magen und Darm werden hauptsächlich über den Vagusnerv weitergeleitet. Dieser Nerv kann nicht-invasiv mit Elektroden am Ohr stimuliert werden, um über afferente Faser den Hirnstamm zu aktivieren. Obwohl somatische Symptome viele häufige psychische Störungen wie Depression (MDD) charakterisieren, ist derzeit nicht geklärt, ob mechanistische Behandlungen, die die Signalübertragung zwischen Körper und Gehirn modulieren, die Wirksamkeit von Interventionen grundlegend verbessern könnten.Um diese entscheidende Wissenslücke zu schließen, schlagen wir vor, die Kopplung zwischen der myoelektrischen Aktivität des Magens (gemessen durch ein Elektrogastrogramm, EGG) und den Gehirnsignalen in Ruhe sowie während Belohnungsaufgaben (gemessen durch fMRT) in einer Stichprobe von 80 Teilnehmern (40 Patienten mit MDD) zu untersuchen. Um die Korrespondenz zwischen den Signalen des Körpers und des Gehirns zu verändern, schlagen wir den Einsatz der transkutanen Vagusnervstimulation (tVNS) vor. Um die Verbindung zwischen Magen und Gehirn besser aufzulösen, verwenden wir ein randomisiertes Cross-Over-Design. Zunächst führen wir zwei fMRT-Sitzungen mit gleichzeitigem tVNS oder Sham und Aufzeichnungen von Körpersignalen (EGG und Elektrokardiographie, EKG) durch. Um Veränderungen über einen längeren Zeitraum zu untersuchen, erhalten die Teilnehmer daraufhin sechs zusätzliche Sitzungen mit Stimulation (tVNS oder sham in randomisierter Reihenfolge), während wir potenzielle Veränderungen im Belohnungsverhalten und Stoffwechsel sowie von Stimmungszuständen mithilfe einer von uns entwickelten App untersuchen (EMA). Jede wiederholte Stimulationsperiode wird von Sitzungen im Labor flankiert, in denen wir Körpersignale aufzeichnen und Daten zu Symptomen sammeln, um mittelfristige Veränderungen zu messen. Basierend auf präklinischen Ergebnissen und unseren vorläufigen Daten erwarten wir, dass tVNS die Magen-Hirn-Synchronität innerhalb des vagalen afferenten Netzwerks akut verändern wird. Des Weiteren nehmen wir an, dass eine verlängerte Verabreichung von tVNS die Symptome bei Patienten mit MDD verbessern wird, und dass sich dies in Veränderungen der myoelektischen Frequenz des Magens widerspiegelt. Schließlich werden wir untersuchen, ob interindividuelle Unterschiede in zirkulierenden Hormonen wie Ghrelin mit der Magen-Hirn-Kopplung in Verbindung stehen, was die jüngeren Arbeiten zum Magennetzwerk in die größere Literatur über interozeptive Signale zur Regulierung der Energiehomöostase einbetten würde.Zusammenfassend würde das Projekt durch das gezielte Verständnis eines wichtigen Signalwegs der Energie- und Stimmungshomöostase neue Wege für mechanistische Therapien ebnen können. Damit könnte es dazu beitragen, verschiedene psychopathologische Symptome schneller und letztendlich effektiver zu behandeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen