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Verbesserte Hirnstimulation durch Neuroimaging

Unser Ziel ist es, technische Innovationen unter anderem in der Transkraniellen Magnetstimulation (TMS) und der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) zu entwickeln und in die klinische Anwendung zu bringen. Damit möchten wir bessere Entscheidungen in der Therapie ermöglichen und Fortschritte in den Neurowissenschaften beschleunigen. Mit der Methode des „interleaved TMS-fMRT“ haben wir ein Verfahren entwickelt, das die direkte Aktivierung von Zielregionen und Netzwerken im Gehirn messen kann (Target Engagement).

Durch die personalisierte Anpassung von individueller Zielregion, Intensität, Dosierung und zeitlichen Abläufen der Stimulation relativ zum aktuellen Gehirnzustand tragen wir entscheidend zur Weiterentwicklung von Hirnstimulationstherapien im Sinne der Präzisionsmedizin bei. So konnten wir beispielsweise zeigen, dass sich die individuelle Erregbarkeit zwischen Proband:innen unterscheidet. Zudem zeigt unsere Forschung, dass Versuchspersonen, die eine spezifische kognitive Aufgabe ausführen, eine verstärkte Antwort in der DLPFC-ACC-Achse zeigen – dem derzeitigen Goldstandard Target in der Depressionsbehandlung.

Unsere Gruppe ist führend in der Optimierung von Hardware und Software für interleaved TMS-fMRT und hat die chronometrische interleaved TMS-fMRT Methode entwickelt. Diese erlaubt es z.B. die zeitlichen Dynamiken von Sprachverarbeitung und Arbeitsgedächtnisprozessen gezielt zu untersuchen.

Team

Zentrum für Medizinische Physik und Biomedizinische Technik

• Minyan Huang
• Maria Vasileiadi
• Onisim Soanca
• Jan Haubbold 
• Aron Virag
• Nina Klemencic
• Louisa Schmitt
• Vinzenz Wutzl

Forschungsthemen

Interleaved TMS-fMRT: Entwicklung und Optimierung von Hardware und Software für die gleichzeitige Anwendung von TMS und fMRT zur Messung direkter Gehirnaktivierung (Target Engagement).

Chronometrische TMS-fMRT: Untersuchung der zeitlichen Dynamiken von Sprachverarbeitung und Arbeitsgedächtnisprozessen durch präzise zeitliche Steuerung der Stimulation.

Personalisierte Hirnstimulation: Individuelle Anpassung von Zielregion, Intensität, Dosierung und zeitlichen Abläufen der TMS relativ zum aktuellen Gehirnzustand (Präzisionsmedizin).

Depressionsbehandlung mit rTMS: Optimierung der repetitiven transkraniellen Magnetstimulation (rTMS) als Therapieverfahren bei Major Depression durch bildgebungsgestützte Zielbestimmung und Dosisfindung.

Netzwerkkonnektivität: Analyse von Veränderungen in der funktionellen Konnektivität nach Hirnstimulation mittels fMRT und Konnektivitätsanalysen.