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November 2012 | Andreas Hahn

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Andreas Hahn, MSc.

Andreas Hahn

MUW RESEARCHER OF THE MONTH, November 2012

Die Jury „Researcher of the Month” verleiht die Auszeichnung für diesen Monat Herrn Andreas Hahn, MSc. aus Anlass der 2012 in dem Top-Journal “Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS)” (IF 9.771) erschienenen Publikation “Differential modulation of the default mode network via serotonin-1A receptors” [1]. Die Arbeit entstand unter der Leitung von Assoc.Prof. PD Dr.med. Rupert Lanzenberger an der Univ.Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie in Kooperation mit der Univ.Klinik für Nuklearmedizin und dem Exzellenzzentrum für Magnetresonanztomographie, Zentrum für Medizinische Physik und Biomedizinische Technik, Medizinische Universität Wien. In dieser Arbeit wird erstmals ein Zusammenhang des Serotoninsystems mit einem zentralen neuronalen Netzwerk des menschlichen Gehirns beschrieben. Diese Entdeckung stellt einen wesentlichen Wissenszuwachs betreffend die Organisation unseres Gehirns sowie für die Depressionsforschung auf Netzwerkebene dar. Diese Forschung wurde durch den Einsatz modernster Hochtechnologie in der multimodalen Bildgebung in vivo ermöglicht.

  

Serotonin-1A Rezeptor moduliert Default Mode Netzwerk des menschlichen Gehirns
Richten wir unsere Gedanken auf uns selbst, lassen wir die Gedanken schweifen und befinden wir uns in einem Zustand äußerer Ruhe, wird eine Reihe von Hirnarealen verstärkt aktiviert, welche zusammen das sogenannte Default Mode Netzwerk (DMN) bilden, einen spezifischen „Grundzustand“ neuronaler Aktivierung. Dieses Netzwerk stellt die neuronale Repräsentation für unsere Selbstwahrnehmung, die Erinnerung an persönliche Ereignisse sowie emotionale und affektive Zustände der Vergangenheit dar. Obwohl Veränderungen des Default Mode Netzwerks bereits in einer Vielzahl von psychiatrischen Erkrankungen gezeigt werden konnten, blieben die zugrunde liegenden neurochemischen Hintergründe bislang jedoch weitgehend ungeklärt.

In der publizierten Studie konnte nun erstmals ein Zusammenhang zwischen dem wichtigsten inhibitorischen Rezeptorsubtyp des Serotoninsystems (Serotonin-1A, 5-HT1A) und dem DMN nachgewiesen werden [1]. Der Neurotransmitter Serotonin steuert fundamentale physiologische Vorgänge wie Appetit, zirkadianen Rhythmus sowie Libido und spielt weiters eine wesentliche Rolle in der Entstehung und Therapie von Depressionen und Angsterkrankungen. In dieser Studie wurden 28 gesunde Probanden mit einer Kombination nicht-invasiver Bildgebungsverfahren der Positronenemissionstomographie (PET) und funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) untersucht. Die Ergebnisse zeigen abhängig von der Funktion bestimmter Hirngebiete sowie der Expression des Rezeptors (prä- bzw. postsynaptisch) eine regional spezifische Modulation von Serotonin-1A auf das Default Mode Netzwerk. Diese Erkenntnisse erlauben neue Einblicke in die Organisation unseres Gehirns auf einer Netzwerkebene und bieten – angesichts eines gestörten Serotoninhaushalts sowie DMN-Funktion – neue Ansatzmöglichkeiten in der Depressionsforschung. So weist beispielsweise der erforschte Zusammenhang auf eine verringerte Inhibition des DMN im Präfrontalkortex spezifisch durch den 5-HT1A Rezeptor bei depressiven Patienten hin.

Wissenschaftliches Umfeld
Herr Andreas Hahn, MSc. ist seit Dezember 2007 an der Abteilung für Biologische Psychiatrie der Univ.Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie (Leiter: O.Univ.Prof. Dr.hc.mult. Dr.med. S. Kasper), Medizinische Universität Wien, wissenschaftlich tätig. Er ist ein erfolgreicher Nachwuchswissenschafter und arbeitet im Functional, Molecular and Translational Neuroimaging Lab (Leiter: Assoc.Prof PD Dr.med. R. Lanzenberger). Seine persönlichen Schwerpunkte liegen auf der Erforschung von Netzwerken des menschlichen Gehirns [1-4], der Entwicklung neuer Methoden im Bildgebungsbereich [5-6] sowie deren Anwendung bei psychiatrischen Erkrankungen (z.B.: Depression, Angsterkrankungen, Aufmerksamkeits-Hyperaktivitätsstörung) [2-3, 7].

Die Studie wurde in enger Zusammenarbeit des Functional, Molecular and Translational Neuroimaging Lab mit dem PET-Zentrum der Univ.Klinik für Nuklearmedizin (Kooperationspartner Assoc.Prof. PD Mag. Dr. W. Wadsak, 

PD Mag. Dr. M. Mitterhauser) und dem Exzellenzzentrum für Magnetresonanztomographie am Zentrum für Medizinische Physik und Biomedizinische Technik (Kooperationspartner Assoc.Prof. DI Dr. Ch. Windischberger) durchgeführt. Weitere Kooperationen bestehen ihm Rahmen eines Forschungsclusters mit dem Social, Cognitive and Affective Neuroscience Lab (Univ.Prof. Dr. C. Lamm) am Institut für Psychologische Grundlagenforschung und Forschungsmethoden an der Universität Wien sowie dem Entwicklungszweig für Biomedizinische Technik an der Fachhochschule Technikum Wien. Darüber hinaus bestehen internationale Kooperationen der Forschungsgruppe mit folgenden führenden Zentren im Bereich der Neurowissenschaften: National Institute on Drug Abuse, NIH, USA (N Volkow), Yale School of Medicine, USA (YS Ding), New York University School of Medicine, USA (A Neumeister), Institute for Neuroscience, Niederlande (DF Swaab), Columbia University, USA (R Parsey), Rigshospitalet and University of Copenhagen, Dänemark (GM Knudsen), Institut für Neurowissenschaften und Medizin Forschungszentrum Jülich, Deutschland (JN Shah), Queensland Brain Institute, Australien (R Cunnington).

Persönliches
Andreas Hahn, MSc. (geb. 1983 in Wien) studierte Biomedizinische Technik an der Fachhochschule Technikum Wien und absolvierte während des Studiums zwei Auslandsaufenthalte (Universidad Politécnica de Valencia in Spanien und Helsinki University of Technology in Finnland). Seine Diplomarbeit verfasste er 2007 auf dem Gebiet der multimodalen Bildgebung des menschlichen Gehirns bei Assoc.Prof. PD Dr.med. R. Lanzenberger an der Univ.Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie, Medizinische Universität Wien. Es wurden ihm zahlreiche nationale und internationale Auszeichnungen zuerkannt, darunter auch der Alpenländerpreis der österreichischen, deutschen und schweizerischen Gesellschaft für Nuklearmedizin und der Preis für klinische Psychiatrie der österreichischen Gesellschaft für Neuropsychopharmakologie und biologische Psychiatrie. Er steht derzeit kurz vor dem Abschluss des Doktoratsprogramms Clinical Neurosciences (CLINS), in dem er – gefördert durch ein DOC-Stipendium der österreichischen Akademie der Wissenschaften – neue Methoden zur quantitativen Beschreibung molekularer Bildgebung entwickelt.

Ausgewählte Literatur

  1. Hahn A, Wadsak W, Windischberger C, Baldinger P, Höflich AS, Losak J, Nics L, Philippe C, Kranz GS, Kraus C, Mitterhauser M, Karanikas G, Kasper S, Lanzenberger R. Differential modulation of self-referential processing in the default mode network via serotonin-1A receptors. Proc Natl Acad Sci USA. 2012; 109(7): 2619-2624.
  2. Hahn A, Lanzenberger R, Spindelegger C, Moser U, Mien LK, Mitterhauser M, Wadsak W, Kasper S. Escitalopram enhances the association of serotonin-1A auto- to heteroreceptors in anxiety disorders. Journal of Neuroscience. 2010; 30(43): 14482-89.
  3. Hahn A*, Stein P*, Windischberger C, Weissenbacher A, Spindelegger C, Moser E, Kasper S, Lanzenberger R. Reduced resting state functional connectivity between amygdala and orbitofrontal cortex in social anxiety disorder. NeuroImage. 2011; 56: 881-889. *Contributed equally.
  4. Kraus C, Hahn A, Savli M, Kranz GS, Balidinger P, Höflich AS, Spindelegger C, Ungersboeck J, Haeusler D, Mitterhauser M, Windischberger C, Wadsak W, Kasper S, Lanzenberger R. Neuroplasticity is mediated by the serotonin-1A receptor as revealed by multimodal neuroimaging in human adults. NeuroImage. 2012; 63: 1091-1098.
  5. Hahn A*, Nics L*, Baldinger P, Ungersböck J, Dolliner P, Frey R, Birkfellner W, Mitterhauser M, Wadsak W, Karanikas G, Kasper S, Lanzenberger R. Combining image-derived and venous input functions enables quantification of serotonin-1A receptors with [carbonyl-11C]WAY-100635 independent of arterial sampling. NeuroImage. 2012; 62(1): 199-206. *Contributed equally.
  6. Nics L, Hahn A, Zeilinger M, Vraka C, Ungersboeck J, Haeusler D, Hartmann S, Wagner KH, Dudczak R, Lanzenberger R, Wadsak W, Mitterhauser M. Quantification of the radio metabolites of the serotonin-1A receptor radioligand [carbonyl-11C]WAY-100635 in human plasma: An HPLC-assay allowing two parallel patients. Appl Radiat Isotopes. 2012; 70(12): 2730–2736.
  7. Lanzenberger R, Baldinger P, Hahn A, Haeusler D, Mitterhauser M, Winkler D, Micskei Z, Stein P, Karanikas G, Wadsak W, Kasper S, Frey R. Global decrease of serotonin-1A receptor binding after electroconvulsive therapy in major depression revealed by PET. Molecular Psychiatry. 2012; doi: 10.1038/mp.2012.93.

Kontakt
Andreas Hahn, MSc.
Functional, Molecular and Translational Neuroimaging Lab – PET & MRI
Univ. Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie
Medizinische Universität Wien
Währinger Gürtel 18-20
1090 Wien