Modulierung inhibitorischer kortikaler Mechanismen beim Menschen, gemessen mit GABA Protonen-Magnet-Resonanz-Spektroskopie bei 7 Tesla

Das Projekt untersucht spezielle biochemische Prozesse, die im Gehirn beim Lernen ausgelöst werden. Um diese bei Testpersonen bildlich darstellen zu können, wird eine hochkomplexe Technik, die hochauflösende Magnetresonanz-Spektroskopie bei 7 Tesla, genutzt. Fernziel der Forscher ist die Entwicklung von Verfahren, mit denen man die Ausschüttung von bestimmten Botenstoffen im Gehirn so beeinflussen kann, dass die Lernfähigkeit gesteigert wird. Ein solches Verfahren könnte beispielsweise Patienten mit Gehirnschäden helfen, um Lähmungen besser therapieren zu können.

Das Projekt beschäftigt sich mit der in vivo Untersuchung inhibitorischer Mechanismen im menschlichen Gehirn mittels der magnetresonanz-protonenspektroskopischen Messung (MRS) der GABA- (gamma-aminobutyric acid) Konzentration. GABA ist der wichtigste inhibitorische Neurotransmitter im menschlichen Gehirn. Mit dem 7 Tesla-MRT wird es möglich sein, GABA-Konzentrationen mit einer räumlichen Auflösung von etwa 1 cm und einer zeitliche Auflösung von etwa 5 Minuten zu messen. Eine Abnahme der GABA-Konzentration ist bei aktiven Lernvorgängen zu erwarten. Die Entwicklung und experimentelle Validierung einer GABA-MRS bietet die Möglichkeit dynamische Veränderungen kortikaler Neurotransmitterkonzentrationen -vergleichbar einer Mikrodialyse im Tiermodell- direkt zu beurteilen. Dieser Ansatz bietet neue methodische Möglichkeitenm im Hinblick auf die nichtinvasive Untersuchung basaler kortikaler Mechanismen sensorischer und motorischer Lernprozesse beim Menschen. In einem nächsten Schritt (DFG Antrag) kann diese Methodik auf humane Läsionsmodelle und deren Regenerationsprozesse angewandt werden. Bei gesunden Probanden (n gesamt = 120, 20 pro Gruppe) wird vor und nach einer sensorischen (A) und motorischen (B) Lernaufgabe, sowie vor und nach einer fazilitierenden (C) und inhibitorischen (D) peripher elektrischen Stimulation bzw. einer fazilitierenden (E) und inhibitorischen (F) repetitiven transkraniellen Magnetstimulation eine Bestimmung der sensomotorischen Lernleistung und der GABA Konzentration in primären sensorischen bzw. motorischen kortikalen Arealen durchgeführt. Die Korrelationen zwischen psychophysischer Leistung und kortikalen Neurotransmitterveränderungen lassen wichtige neue Erkenntnisse über Grundlagen humaner kortikaler Lernprozesse erwarten. In zukünftigen Experimenten wäre ein solches Paradigma unter pharmakologischer Modulation und bei Patienten mit definierten kortikalen Läsionen im sensomotorischen Kortex zu untersuchen.

Antragsteller

Ruhr-Universität Bochum: Prof. Dr. Martin Tegenthoff (Berufsgenossenschaftliches Universitätsklinikum Bergmannsheil, Neurologische Klinik und Poliklinik), PD Dr. Hubert Dinse (Institut für Neuroinformatik);
Universität Duisburg-Essen: Prof. Dr. David G. Norris (Erwin L. Hahn Institut)

Förderlinie: Projektförderung
Fördersumme: 210.100 Euro
Laufzeit: 01.01.2011 – 31.12.2012

Ansprechpartner

Prof. Dr. Martin Tegenthoff
Berufsgenossenschaftliches Universitätsklinikum Bergmannsheil
Neurologische Klinik und Poliklinik
Bürkle-de-la-Camp-Platz 1
44789 Bochum

Telefon: 0234-3026808
martin.tegenthoff (at) rub(dot)de