AG Synapse-Brain-Cognition

Extrazelluläre Matrix und Kognitive Flexibilität
Wir wollen die Bedeutung der Extrazellulären Matrix in der Stirnrinde als neurale Ressource für kognitive Flexibilität und den potentiellen Transfer dieser Leistung von einer Aufgabe auf eine andere untersuchen. Dabei konzentrieren wir uns insbesondere auf die Proteoglycane Neurocan und Brevican sowie auf das komplexe Kohlenhydrat Polysialinsäure (PSA). Bei menschlicen Probanden messen wir die Hirnströme mittels EEG, während Aufgaben gelöst werden, die kognitive Flexibilität erfordern. Durch funktionelle Kernspintomographie ermitteln wir die beteiligten Netzwerke im Gehirn und modellieren deren Zusammenwirken mittels „Dynamic Causal Modelling“.

Synaptogenetik menschlicher Lern- und Gedächtnisprozesse
Synapsen stellen mit den Ort der Reizübertragung zwischen Nervenzellen dar. Die Fähigkeit von Synapsen, ihre Struktur und Funktion aufgrund von vorangegangener Aktivität spezifisch zu verändern, wird als synaptische Plastizität bezeichnet. Sie bildet die zelluläre Basis von Lern- und Gedächtnisprozessen und hängt von einer Vielzahl von Proteinen ab. In unserer Arbeitsgruppe untersuchen wir, wie sich genetische Varianten dieser Proteine auf Lernen und Gedächtnis beim Menschen auswirken (Barman et al., 2014; Schott et al., 2014).

Dopaminerge Modulation von implizitem und explizitem Lernen
Für Menschen ist es leicht, eine Handlung auszuführen, für die sie belohnt werden. Viel schwieriger ist es dagegen, eine Handlung zu unterdrücken, um eine Belohnung zu erhalten („NoGo-to-Win“), obwohl es nicht schwerfällt, dieselbe Handlung zu unterdrücken, um eine Bestrafung zu vermeiden. In der Klinik findet sich dieses Phänomen eindrucksvoll beim Krankheitsbild der Sucht wieder. Und tatsächlich konnten wir in unserer Arbeitsgruppe zeigen, dass Träger einer genetischen Risikovariante für Suchterkrankungen besondere Schwierigkeiten haben, das „NoGo-toWin“ zu lernen (Richter et al., 2014). Aus vorherigen Studien ist bekannt, dass diese in Variante zu Veränderungen im Dopamin-Stoffwechsel führt (Samochowiec et al., 2014; Richter et al., 2017).

MemAgIn: Chronische Entzündung als Risikofaktor für Gedächtnisstörungen im Alter
Wir sind Teil des Forschungsverbundes „Autonomie im Alter“, der vom Land Sachsen-Anhalt und der Europäischen Union finanziert wird. In unserem Projekt „Immunfaktoren und Altern“ arbeiten wir mit dem Institut für Molekulare und Klinische Immunologie (Prof. Dr. B. Schraven, Prof. Dr. D. Reinhold) zusammen. Ziel ist es, die Auswirkungen von subklinischen, also von den Betroffenen unbemerkten, Entzündungsprozessen auf Gedächtniseinbußen bei älteren Menschen zu untersuchen. Außerdem besteht eine Zusammenarbeit mit dem Institut für Inflammation und Neurodegeneration (Prof. Dr. I. R. Dunay), in der wir den weltweit verbreiteten Parasiten Toxoplasma gondii als Modell für die Störung von Synpasenfunktionen durch Entzündungsprozesse untersuchen (Lang et al., 2018).

COSEN-Ko-Seneszenz von kognitiven Funktionen und Immunmechanismen
Wir sind Teil des Forschungsverbundes „Autonomie im Alter“, der vom Land Sachsen-Anhalt und der Europäischen Union finanziert wird. In diesem Projekt geht es um die Beziehung zwischen altersbedingten Veränderungen der Oberflächen-Antigenstruktur von peripheren mononukleären Zellen im Blut (PBMC), insbesondere humane CD14+CD16+-Monozyten, und der Funktion des Hippocampus-abhängigen Gedächtnisses bei alternden und älteren gesunden Probanden. Das wollen wir im Mausmodell charakterisieren und korrelierende Faktoren des Mikrobioms der Probanden erfassen.

Mittellinien-Hirnstrukturen und menschliches Langzeitgedächtnis
Strukturen im Bereich der Mittellinie des Gehirns sind oftmals in Ruhe aktiver, als bei zielgerichteten Aufgaben. Aus diesem Grund werden sie auch unter dem Begriff Default Mode-Netzwerk (DMN), zusammengefasst. Meistens denken wir in Ruhezuständen über uns selbst (Soch et al. 2017) oder andere Menschen nach (Barman et al., 2015) oder rufen spontane Erinnerungen ab. In unserer Arbeitsgruppe interessieren wir uns besonders dafür, inwieweit Mittellinien-Strukturen nicht nur am Abruf, sondern auch an der initialen Speicherung von Gedächtnisinhalten beteiligt sein könnten. (Schott et al., 2018).