Schwerpunkt der Arbeit im Biomagnetischen Zentrum an der Klinik für Neurologie ist die Analyse elektromagnetischer Felder, die von zerebralen Neuronen, aber auch von Herzmuskelzellen erzeugt werden. Sie dient der Erforschung neurophysiologischer, kognitiver sowie neurovegetativer Prozesse bzw. kardiologischer Fragestellungen. Einen konkreten Schwerpunkt bildet hierbei die Untersuchung der Reorganisation zerebraler Prozesse nach einem Schlaganfall und Methoden zur praktischen Verbesserung der motorischen Rehabilitation. Das Zentrum entwickelt und verbessert die dafür eingesetzten methodischen Ansätze und Modelle und bietet Lehrveranstaltungen auf den Gebieten Biomagnetismus und „Computational Neuroscience“. Das Biomagnetische Zentrum betreibt mit seinem Kernteam drei Untersuchungslabore: ein 306-kanal Ganzkopf-MEG, ein 168-kanal Vektor-MKG, sowie ein EEG-Labor.

PD Dr. Carsten Klingner
Am Klinikum 1, 07747 Jena

Biomagnetisches Zentrum

Forschungsgruppen und -projekte

Feature-spezifische BrainAGE-Profile im mittleren und späten Erwachsenenalter: Beziehungen zwischen individueller Körper-, Gehirn- und kognitiver Alterung

Projektleiterin: Dr. Katja Franke
DFG 2016-2020

Um den Reifungs- und Alterungsprozess des Gehirns besser zu verstehen, verständlich zu operationalisieren und vorherzusagen, haben wir den MRT-basierten Biomarker „BrainAGE“ zur Messung des individuellen biologischen „Gehirnalters” (im Gegensatz zum chronologischen Alter) entwickelt. Aktuelle Forschungsergebnisse zeigen eine vorzeitige Hirnalterung bei pränatalem Stress, bestimmten Lebensweisen und einigen psychiatrischen Erkrankungen. Andererseits sind auch protektive Faktoren identifiziert worden.

Unser Ziel ist es, einen neuen, auf der Kernspintomographie (MRT) basierenden Biomarker mit einzigartigen, umfangreichen Stichproben zu kombinieren, um die Auswirkungen von verschiedenen (Risiko-)Faktoren auf die individuelle Hirnreifung zu erforschen.

Neuroimaging

Arbeitsgruppenleiter: PD Dr. Carsten Klingner, Klinik für Neurologie

Die Arbeitsgruppe untersucht die Funktionsweise des menschlichen Gehirns. Hierbei steht die Fähigkeit des menschlichen Gehirns zur Reorganisation im Mittelpunkt und es werden die vielfältigen Interaktionen innerhalb des sensomotorischen Systems betrachtet. Die gewonnenen Daten sollen dazu beitragen, gezielte Therapiemöglichkeiten für verschiedenste neurologische Erkrankungen (Schlaganfall, chronische Schmerzen, Morbus Parkinson u.v.a.) abzuleiten.

Förderprojekte:

Etablierung der Emotionsdetektion für therapeutische Interventionen
BMBF 2016 - 2019
REST: Untersuchung des Einflusses des Reward-Systems auf die Rehabilitation nach einem Schlaganfall
IZKF 2019 - 2022
Einfluss von Virtual-Reality-basiertem sensomotorischen Missmatch auf die Effektivität motorischer Lernvorgänge
IZKF 2019 - 2022
Reha-Conn: Funktionelle Konnektivitätsmaße zur Vorhersage von Rehabilitationspotential und klinischem Outcome nach Schlaganfall
IZKF 2019 - 2022

Das kortikale Tinnitus Netzwerk und wie sich seine Konnektivität durch laterale Inhibition mit „tailor-made notched music training“ (TMNMT) ändert

Projektleiter: Prof. Dr. Christian Dobel, Klinik für Hals-, Nasen und Ohrenheilkunde
DFG 2017 - 2020

Unser Ziel ist die Untersuchung der kortikalen Konnektivität und die Reorganisation von dem weitverzweigten kortikalen Netzwerk das verantwortlich für die Entstehung eines Tinnitus ist. Darüber hinaus untersuchen wir die kurz- und langfristige Reorganisation dieses kortikalen Netzwerkes durch Behandlung mit verschiedenen Interventionen die einen positiven Effekt auf den Tinitus haben können. Dies erlaubt zu klären, welche Konnektivitätsmuster mit Verringerung der Tinnitus Lautheit einhergehen und welche Netzwerkcharakteristika zur Umkehrung der tinnitus-spezifischen Fehlanpassung auditorischer kortikaler Reorganisation führen.

Schädliche Folgen von Lärm

Projektleiter: Dr. Ralph Huonker, Klinik für Neurologie
Berufsgenossenschaft Nahrungsmittel und Gastgewerbe (BGN) 2014 - 2019

Lärmschwerhörigkeit ist in Deutschland heute die zweithäufigste anerkannte Berufskrankheit. Wir untersuchen die Auswirkungen einer durch Lärm hervorgerufenen Hörminderung auf Wahrnehmungsprozesse, die zentrale Verarbeitung von Höraufgaben und Stress. Unter anderem konnten wir negative Auswirkungen der lärmbedingten Hörminderung auf autonome Regelungen und das Herz-Kreislaufsystem bei Arbeitnehmern verschiedener Berufsgruppen nachweisen. Derzeit richtet sich unsere Forschung auf die Interaktion anderer sensorischer Systeme mit dem Hören und den Auswirkungen individueller Maßnahmen gegen störenden Lärm auf die Stressbelastung. Ziel ist es, Ansätze für sekundär-präventive Maßnahmen gegen Folgeerscheinungen einer lärminduzierten Hörminderung zu finden.

Diagnostische Marker der neurovegetativen fetalen Entwicklung

Arbeitsgruppenleiter: Prof. Dr.-Ing. Dirk Hoyer, Klinik für Neurologie

Fetale Entwicklungsstörungen können zu irreversiblen gesundheitlichen Problemen im gesamten späteren Lebensalter führen. Daher ist deren frühe pränatale Erkennung essentiell. Gegenstand der eigenen Forschung war die Erarbeitung diagnostischer Marker der fetalen neurovegetativen Entwicklung aus biomagnetischen Messungen der fetalen Herzfrequenzmuster. Untersucht wurden Einflüsse durch mütterlichen neurovegetativen Tonus, mütterliche Ernährung mit Omega-3 Fettsäuren und eingeschränkten fetalen Wachstums auf die fetale neurovegetative Reifung.

Projekte:

Entwicklung eines kliniktauglichen Markers der fetalen neurovegetativen Reifung
DFG 2015 - 2021
Prenatal DHA and Neurofunctional Development (PANDA)
NCT02709239

Weitere Projekte

Motorisches Lernen und Entlernen

Projektleitung: Lorenz Grischek

JSAM 2019 – 2020
Regionalspezifische BrainAGE im mittleren und späten Erwachsenenalter: Untersuchung der Beziehungen zwischen individuellem Körper, Gehirn und kognitivem Altern

Projektleitung: Dr. Katja Franke

IZKF 2020-2022

Ausgewählte Publikationen

Franke K, Gaser C. Ten Years of BrainAGE as a Neuroimaging Biomarker of Brain Aging: What Insights Have We Gained? Front Neurol. 2019 Aug 14;10:789.
Vickery S, Hopkins WD, Sherwood CC, Schapiro SJ, Latzman RD, Caspers S, Gaser C, Eickhoff SB, Dahnke R, Hoffstaedter F. Chimpanzee brain morphometry utilizing standardized MRI preprocessing and macroanatomical annotations. Elife. 2020 Nov23.
Dahms C, Brodoehl S, Witte OW, Klingner CM. The importance of different learning stages for motor sequence learning after stroke. Hum Brain Mapp. 2020 Jan;41(1):270-286.
Klingner CM, Brodoehl S, Witte OW, Guntinas-Lichius O, Volk GF. The impact of motor impairment on the processing of sensory information. Behav Brain Res. 2019 Feb 1;359:701-708.

Herausragende Leistungen

Prof. Dr. Christian Gaser wurde 2019 vom Hood Fund zum Fellow ausgewählt und erhielt damit ein Stipendium für einen dreiwöchigen Gastaufenthalt an der Universität von Auckland, wo er gemeinsam mit seiner Gastgeberin Prof. Eileen Lueders einen Workshop, in dem er von ihm entwickelte Auswertealgorithmen für MRT-Daten des Gehirns vorstellt, die eine Analyse der Hirnstruktur erlauben, angeboten hat.