Verbesserung von Kleinhirn-abhängigen motorischen Lernvorgängen durch fokale transkranielle Gleichstromstimulation

• Antragstellerin: Professorin Dr. Dagmar Timmann-Braun
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 467143400

Transkranielle Gleichstromstimulation des Kleinhirns (zerebelläre tDCS) ist von großem Interesse, sowohl um die Funktion des Kleinhirns besser zu verstehen, als auch zur Behandlung von zerebellären Erkrankungen. Zerebelläre tDCS-Effekte sind jedoch oft schwer zu replizieren, selbst innerhalb desselben Labors, was auf eine beträchtliche interindividuelle Variabilität hinweist und einer breiteren Anwendung aktuell entgegensteht. Die Ziele des vorliegenden Projekts sind es zu untersuchen, ob fokale tDCS basierend auf der individuellen Kleinhirnanatomie motorisches Lernen zuverlässig verbessert, die neuronalen Mechanismen zu verstehen, die fokalen zerebellären tDCS-Effekten zugrunde liegen, und die Prädiktoren für individuelle zerebelläre tDCS-Effekte systematisch zu untersuchen. Wir werden die Blinkreflex-Konditionierung verwenden, um Effekte von zerebellärer Gleichstromstimulation zu untersuchen, da dieser motorische Lernvorgang stark vom Kleinhirn abhängig ist und die relevanten Kleinhirnareale gut bekannt sind. Darüber hinaus nimmt die Fähigkeit, den Blinkreflex zu konditionieren mit zunehmendem Alter ab und ist bei Kleinhirnerkrankungen gestört. Die ursprünglich beschriebenen, verstärkenden Effekte zerebellärer tDCS auf den Erwerb konditionierter Blinkreflex-Antworten waren in späteren Studien schwer zu replizieren. Die Blinkreflex-Konditionierung ist deshalb ein sehr gutes Modell, um Stimulationsprotokolle auf individueller Ebene zu optimieren, die Wirksamkeit der Intervention zu erhöhen und mögliche Prädiktoren zerebellärer tDCS-Effekte zu identifizieren.Im Rahmen der Forschungsgruppe ist die vorliegende Studie (Projekt P6) eines von acht Projekten, die die Effekte von Gleichstromstimulation auf das Lernen und die Gedächtnisbildung über verschiedene Funktionsbereiche und die menschliche Lebensspanne hinweg untersuchen (P1-8). Der systematische u. koordinierte Ansatz, der in diesen empirischen Projekten verfolgt wird, wird es zum 1. Mal ermöglichen, die zugrunde liegenden neuronalen Mechanismen und Prädiktoren von tDCS-bedingten Verhaltensänderungen nicht nur in jedem Einzelprojekt, sondern über alle Aufgaben und Domänen hinweg zu erfassen (geplant in P9). Das aktuelle Projekt wird das Projekt P5 ergänzen, das auch die Effekte von Gleichstromstimulation auf motorische Lernvorgänge untersucht, jedoch mit Fokus auf dem primär motorischen Kortex und dem Lernen von motorischen Sequenzen. Insgesamt werden die Ergebnisse der empirischen Projekte der Forschungsgruppe unser aktuelles Verständnis der Gleichstrom-induzierten neuronalen Netzwerkeffekte, ihrer regionalen Spezifität und der Mechanismen, die der interindividuellen Variabilität von Stimulationseffekten zugrunde liegen, erweitern. Aus methodischer Sicht, werden die gewonnenen Daten zur Optimierung und Validierung biophysikalischer Modelle des Stromflusses (in P9+10) beitragen und damit zukünftige experimentelle, translationale und klinische Anwendungen von Gleichstromstimulation verbessern.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5429: Modulation neuronaler Netzwerke für Lernen und Gedächtnis durch transkranielle Gleichstromstimulation: Systematische Untersuchung über die menschliche Lebensspanne
• Internationaler Bezug: Israel
• Kooperationspartner: Professor Dr. Opher Donchin
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Andreas Deistung