Neurokognition der Lebensspanne
Neurokognition im Alter
Forschungsschwerpunkte
Ziele der Neurokognitiven Forschung
- zur Erfassung der zugrundeliegenden Mechanismen von normalen und pathologischen Veränderungen über die Lebensspanne
- zur Wirksamkeit von Enhancement-Methoden bei Gesunden und Probanden mit Risiko für kognitiven Abbau
Projekte
Unsere Arbeitsgruppe fokussiert auf folgende Projekte
1. Normale und pathologische neurokognitive Veränderungen über die Lebensspanne
Über die Lebensspanne zeigen sich signifikante Veränderungen der Neurokognition, u.a. im Bereich der visuellen Aufmerksamkeit. Die Erfassung solcher Veränderungen bei gesunden Probanden dient der Charakterisierung normaler Alterungsprozesse und ihrer neuronalen Grundlagen. Davon abzugrenzen sind pathologische Veränderungen, die in allen Stadien der Lebensspanne auftreten können, aber gerade im hohen Alter besonders gravierend sind. In von der DFG und der EU geförderten Projekten führen wir eine kombinierte Erfassung von Verhaltensmaßen und neuronalen Daten bei gesunden Probanden und Patienten mit kognitiven Beeinträchtigungen durch. Ziel ist eine bessere Abgrenzung von normalen und pathologischen Veränderungsprozesse und ihrer jeweiligen neuronalen Grundlagen. Im Fokus der Patientenstudien stehen Patienten mit amnestischer leichter kognitiver Beeinträchtigung (amnestic Mild Cognitive Impairment, aMCI) mit hohem Risiko zur Entwicklung einer Alzheimer-Demenz, die wir im Gedächtniszentrum des UKJ untersuchen. Diese Untersuchungen sollen der verbesserten Frühdiagnostik dienen.
2. Möglichkeiten des neurokognitiven Enhancements bei Gesunden und Probanden mit Risiko für kognitiven Abbau
Nicht-invasive Methoden des neurokognitiven „Enhancement“ versprechen eine kognitive Leistungssteigerung, nicht nur bei jungen gesunden Probanden, sondern auch Populationen mit Risiko für kognitiven Abbau. Wir untersuchen die Möglichkeiten und Grenzen unterschiedlicher Methoden, wie z.B. des kognitiven Computertrainings oder der transkraniellen Gleichstromstimulation. Wir setzen diese Methoden bei gesunden Probanden unterschiedlicher Altersgruppen, sowie bei Patienten mit kognitiven Defiziten ein und überprüfen die Wirksamkeit mit Hilfe klinischer und experimenteller Diagnoseverfahren. Da nicht alle Probanden gleichermaßen von zeitaufwendigen neurokognitiven Interventionen profitieren, ist es wichtig, vorhersagen zu können, wer mit hoher Wahrscheinlichkeit einen Nutzen zeigen wird. Wir untersuchen, welche kognitiven und neuronalen Biomarker geeignet für eine solche Vorhersage sein könnten.
3. Früdiagnostik von Demenzrisiko mit telemedizinischen Verfahren
Die frühzeitige Identifikation von Patienten mit Demenzrisiko ist wichtig, um behandelbare Ursachen rechtzeitig zu identifizieren und für jeden Patienten die individuell richtige Behandlung zu initiieren. Notwendig ist dafür die Erkennung der Patienten in der Phase der sogenannten „leichten kognitiven Beeinträchtigung“, in der zwar ein geistiger Abbau vorliegt, die Alltagsfähigkeiten jedoch erhalten sind. In spezialisierten Zentren sind diese Patienten anhand von sensitiven neuropsychologischen Untersuchungsverfahren identifizierbar. Der Zugang dazu ist, insbesondere in ländlichen Regionen, für Menschen mit chronischen Erkrankungen und Mobilitätseinschränkungen erschwert. Eine entsprechend frühe Identifikation in der Hausarztpraxis vor Ort ist jedoch schwierig. Der Grund ist, dass die gängigen, dort verfügbaren kognitiven Screeningverfahren dafür nicht sensitiv genug sind.
Wir setzen auf eine Verbesserung der intersektoralen Kommunikationsstruktur durch neue, telemedizinisch nutzbare Technologien. Insbesondere wollen wir, Kooperation mit der Universität Oxford (Nele Demeyere) und der Telemedizin-Firma MEYTEC Informationssysteme GmbH die Diagnostik einer leichten kognitiven Beeinträchtigung mit einem Tablet-Test (OCS-Plus) und einer Virtuellen Realitätsbrille mit integriertem Blickbewegungsmessgerät (Eyetracker) verbessern. Ziel ist es, diese Instrumente zur Diagnostik in ländlichen Regionen verfügbar zu machen und so die dortige Früherkennung von Patienten mit Demenzrisiko zu verbessern.
4. Neuronale Konnektivität als Grundlage von visuellen Aufmerksamkeitsstörungen bei leichter kognitiver Beeinträchtigung
Die zunehmende Alterung der westlichen Gesellschaften hat die Früherkennung von Demenz zu einem vorrangigen Forschungsziel gemacht. Ältere Erwachsene mit leichter kognitiver Beeinträchtigung (“mild cognitive impairment”, MCI) weisen eine veränderte Konnektivität des Gehirns auf, die ein höheres Demenzrisiko signalisieren kann. Allerdings wird die veränderte Konnektivität des Gehirns bei MCI jedoch von den derzeitigen kognitiven Standardmessungen nicht gut erfasst, was den Nutzen dieser Messungen für die Bewertung der Krankheitserkennung und -progression oder der Wirksamkeit der Behandlung bei MCI einschränkt. Obwohl globale Gedächtnisprobleme das auffälligste kognitive Symptom bei Demenz sind, hat sich gezeigt, dass grundlegende Parameter der visuellen Aufmerksamkeit bei MCI beeinträchtigt sind. Daher könnten grundlegende Mechanismen der visuellen Aufmerksamkeit einigen Gedächtnisproblemen bei MCI zugrunde liegen, z. B. dem visuellen Szenengedächtnis. AttentionBrainConnect in MCI, ABC-MCI, wird daher eine innovative Aufgabe mit mathematischer Modellierung verwenden, um grundlegende Parameter der visuellen Aufmerksamkeit, ihren Zusammenhang mit der Konnektivität des Gehirns und ihren Einfluss auf das visuelle Szenengedächtnis bei MCI zu untersuchen. Die Parameter basieren auf der Theorie der visuellen Aufmerksamkeit, die Konnektivität des Gehirns auf der Grundlage der Magnetresonanztomographie und die Gedächtnisleistung auf der Grundlage einer Aufgabe zur Szenenerkennung. Letztlich könnte ABC-MCI neurokognitive Marker für eine bessere Erkennung der Krankheit und eine bessere Beurteilung des Krankheitsverlaufs sowie für die Bewertung der objektiven Wirksamkeit der Behandlung liefern.
Methoden
Methoden/Techniken unserer Arbeitsgruppe
Erfassung von altersbedingten kognitiven Veränderungen
- Klinische neuropsychologische Verfahren
- Parametrisierung von Aufmerksamkeitsfunktionen auf Basis der Theorie der visuellen Aufmerksamkeit (TVA)
- Eyetracking
Erstellung von Zusammenhängen zwischen behavioralen und neuronalen Daten:
- evozierte EEG Potentiale
- funktionelle Konnektivität (fMRT-Ruhe-Netzwerke)
- strukturelle Konnektivität (DTI)
Neurokognitives Enhancement
- Kognitives Computertraining
- Transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS)
Drittmittel
TMASFF - Thüringer Ministerium für Arbeit, Soziales, Frauen und Familie, 2018-2020, TELE-FRED „Pilotinstallation zur telemedizinischen Früherkennung von Demenzerkrankungen im ländlichen Regionen Thüringens.
DFG Forschergruppe FOR 2293 “Active Perception” Fi 1424/2-2, 2019-2021, Teilprojekt “Aging and the effect of predictability and utility on perception“.
DFG Forschergruppe FOR 2293 “Active Perception” Fi 1424/2-1, 2016-2019, Teilprojekt “Active Perception and functional connectivity in normal and pathological aging“.
EU Marie Curie Initial Training Network, ITN-2013-606901, 2014-2017, “Individualized Diagnostics and Rehabilitation of Attentional Disorders” (INDIREA). PI of project at LMU “Structural and Intrinsic functional connectivity in relation to visual attention in healthy and pathological aging”.
Publikationen
(vollständige Publikationsliste unter: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Kathrin+Finke)
Ruiz-Rizzo, A. L., Sorg, C., Napiorkowski, N., Neitzel, J., Menegaux, A., Müller, H. J., Vangkilde, S. & Finke, K. (2018). Decreased cingulo-opercular network functional connectivity mediates the impact of aging on visual processing speed. Neurobiology of Aging. doi.org/10.1016/j.neurobiolaging.2018.09.014.
Haupt, M., Sorg, C., Napiórkowski, N., & Finke, K. (2018). Phasic alertness cues modulate visual processing speed in healthy aging. Neurobiology of Aging, 70, 30-39.
Künstler, E. C. S., Penning, M. D., Napiórkowski, N., Klingner, C. M., Witte, O. W., Bublak, P., & Finke, K. (2018). Dual task effects on visual attention capacity in normal aging. Frontiers in Psychology, 9, 1564.
Ruiz-Rizzo, A. L., Bublak, P., Redel, P., Grimmer, T., Müller, H. J., Sorg, C., & Finke, K. (2017). Simultaneous object perception deficits are related to reduced visual processing speed in amnestic mild cognitive impairment. Neurobiology of Aging, 55, 132-142.
Menegaux, A., Meng, C., Neitzel, J., Bäuml, J. G., Müller, H. J., Bartmann, P., Wolke, D., Wohlschläger, A.M., Finke, K. & Sorg, C. (2017). Impaired visual short-term memory capacity is distinctively associated with structural connectivity of the posterior thalamic radiation and the splenium of the corpus callosum in preterm-born adults. Neuroimage, 150, 68-76.
Neitzel, J., Ortner, M., Haupt, M., Redel, P., Grimmer, T., Yakushev, I., Drzezga, A., Bublak, P., Preul, C., Sorg, C. & Finke, K. (2016). Neuro-cognitive mechanisms of simultanagnosia in patients with posterior cortical atrophy. Brain, 139(12), 3267-3280.
Gögler, N., Willacker, L., Funk, J., Strube, W., Langgartner, S., Napiórkowski, N., Hasan, A. & Finke, K. (2016). Single-session transcranial direct current stimulation induces enduring enhancement of visual processing speed in patients with major depression. European Archives of Psychiatry and Clinical Neuroscience.
Wiegand, I., Finke, K., Töllner, T., Starman, K., Müller, H. J., & Conci, M. (2015). Age-related decline in global form suppression. Biological Psychology, 112, 116-124.
Schubert, T., Finke, K., Redel, P., Kluckow, S., Müller, H.J., & Strobach, T. (2015). TVA-based assessment of multiple visual attention aspects in persons with video game experience: the role of personality traits and of training. Acta Psychologica, 157, 200-214.
Kooperationen
LMU Munich, Psychology
Prof. Hermann J. Müller, PD Markus Conci, PD Thomas Töllner
LMU Munich, Psychiatry
Prof. Frank Padberg, PD Hasan Alkomeit
TUM Munich, Hospital Rechts der Isar, Neuro-Head-Center
PD Christian Sorg
Oxford University, Experimental Psychology
Prof. Anna Christina Nobre, Prof. Masud Husain, Dr. Nele Demeyere
University of Copenhagen, Center of Visual Cognition (CVC)
Prof. Claus Bundesen, Prof. Thomas Habekost, Dr. Signe Vangkilde, Dr. Anders Petersen
Charité Berlin, Neurology
PD Antje Kraft
Max-Planck-Institute for Educational Research Berlin
Dr. Iris Wiegand
Bielefeld University, Excellence cluster CITEC
Prof. Werner X. Schneider, Dr. Christian Poth
Martin-Luther University Halle-Wittenberg, Psychology
Prof. Torsten Schubert
MSH Medical School Hamburg, Psychology
Prof. Tilo Strobach
Chemnitz University, Physics of Cognitive Processes
Prof. Einhäuser-Treyer
Team
Team
- Dr. Adriana L. Ruiz-Rizzo (email, ORCID)
- M.Sc. Annie Srowig (email, Pubmed)
- M.Sc. Eva Maria Martin (email, Pubmed)
- M.Sc. Isabelle Utech (email)
- M.Sc. Simon Schrenk (email)
- M.Sc. Valeska Kozik (email, ORCID)
Alumni
- Dr. Aurore Menegaux
- M.Sc. Elizabeth Hertel
- Dr. Julia Neitzel
Dr. Marleen Haupt - Dr. Melanie Penning
- Dr. Nadine Gögler
- Dr. Natan Napiórkowski
- Dr. Steffen Jödecke
English Version
Postinfektiöse neuropsychologische Veränderungen
Ziele der Neurokognitiven Forschung
- Erfassung der zugrundeliegenden Mechanismen von postinfektiösen neurokognitiven Veränderungen
- Wirksamkeit von Interventionen bei Patienten mit postinfektiösen neurokognitiven Veränderungen
Diese Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit den möglichen Folgen infektiöser Erkrankungen auf kognitive Leistungen wie Gedächtnis, Aufmerksamkeit und Exekutivfunktionen. Wir untersuchen Patienten nach durchgemachten COVID-Infektionen mit anhaltenden Beschwerden im Bereich der Kognition, entwickeln neuartige Testverfahren, untersuchen neurologische Korrelate der kognitiven Veränderungen und testen die Effektivität von Interventionen.
Mitglieder der Gruppe
- M.Sc. Eva-Maria Martin
- M.Sc. Isabell Utech
- M.Sc. Fabian Kattlun
- M.Sc. Valeska Kozik
Drittmittel
BMBF Projekt im Integrierten Forschungs- und Behandlungszentrum Sepsis und Sepsisfolgen (Center for Sepsis Control & Care, kurz CSCC), 2019-2020, STARDUsT „Stratifying and treating sepsis-associated cognitive dysfunction“.
Aktuelle Studien
1. PoCoNeNaE – Effekte einer mobilen Anwendung zum selbstständigen kognitiven Training auf die kognitiven Fähigkeiten und die Lebensqualität von PatientInnen mit leichten kognitiven Störungen nach COVID-Infektion
Nach einer COVID-Infektion beklagen viele Betroffene über Monate persistierende Probleme wie mangelnde Konzentrationsfähigkeit und erhöhte Erschöpfbarkeit bei kognitiver Beanspruchung. Diese Defizite führen zu gravierenden Problemen bei der sozialen und beruflichen Reintegration und beeinträchtigten damit die Lebensqualität der Betroffenen und ihrer Familien. Effektive Therapien sind bisher nicht bekannt. In unserer multizentrischen randomisierten, kontrollierten Studie sollen die Effekte eines appbasierten, häuslichen neuropsychologischen Trainings auf die kognitiven Defizite und die Lebensqualität von Post-COVID Patient*innen untersucht werden.
Wissenschaftliche Leitung:
Prof. Dr. phil. Kathrin Finke
Klinik für Neurologie, NeuroCOVID Zentrum/Gedächtniszentrum
PD Dr. med. Stefan Brodoehl
Klinik für Neurologie, NeuroCOVID Zentrum/Gedächtniszentrum/Biomagnetisches Zentrum
2. PoCoSleepCog – Schlaf und Kognition beim Post-COVID-Syndrom
Zu häufigen neurologischen Manifestationen des Post-COVID-Syndroms zählen Schlafstörungen, kognitive, insbesondere aufmerksamkeitsbezogene Defizite und Fatigue, welche die Lebensqualität der Betroffenen erheblich mindern. Ziel unserer Studie ist, 1) die häufig berichteten Schlafstörungen bei Patient*innen mit Post-COVID-Syndrom näher zu charakterisieren und mittels Polysomnographie zu objektivieren. Darüber hinaus soll 2) der Zusammenhang zwischen polysomnographisch objektivierten Schlafauffälligkeiten und kognitiven, insbesondere aufmerksamkeitsbezogenen, Defiziten untersucht werden. Dies könnte wegweisende Impulse für Möglichkeiten der Behandlung dieser neurologischen Post-COVID-Manifestationen ermöglichen.
Wissenschaftliche Leitung:
Prof. Dr. phil. Kathrin Finke
Klinik für Neurologie, NeuroCOVID Zentrum/Gedächtniszentrum
PD Dr. med. Sven Rupprecht
Klinik für Neurologie, Interdisziplinäres Zentrum für Schlaf und Beatmungsmedizin
3. PoCoNeuroValid I - Validierung von neuropsychologischen Testverfahren für den klinisch-diagnostischen Einsatzbereich
Im Rahmen der NeuroValid-Studie werden Post-COVID Patient*innen mit neuen und innovativen neuropsychologischen Testverfahren im Zusammenhang mit unterschiedlichen klinischen Parametern untersucht. Ziel der Untersuchung ist, festzustellen inwiefern eine Störung des zentralen Arousalsystems mit der subjektiv empfundenen Fatigue bei Post-COVID-Patient*innen zusammenhängt. Auf der neurokognitiven Ebene parametrisieren wir das Arousal dabei mithilfe computerbasierter Verfahren und mathematischer Modellierung über die visuelle Verarbeitungsgeschwindigkeit auf Basis der „Theorie der visuellen Aufmerksamkeit (TVA)“ nach Bundesen (1990). Auf der physiologischen Ebene erfassen wir das zentralnervöse Arousal mithilfe pupillographischer Verfahren über den Pupillenunruheindex. Die Studienergebnisse können wichtige Hinweise bezüglich möglicher zugrundeliegender Mechanismen liefern und dabei helfen, subjektive Erfahrungen von Post-COVID-Patient*innen zu objektivieren und quantifizieren.
Wissenschaftliche Leitung:
Prof. Dr. phil. Kathrin Finke
Klinik für Neurologie, NeuroCOVID Zentrum/Gedächtniszentrum
PD Dr. med. Sven Rupprecht
Klinik für Neurologie, Interdisziplinäres Zentrum für Schlaf und Beatmungsmedizin
4. PoCoNeuroValid II - Vigilanzstudie
Im Rahmen unserer Vigilanzstudie in Kooperation mit der Universität Oxford werden Post-COVID Patient*innen mithilfe eines onlinebasierten neuropsychologischen Computerexperiments untersucht. Das Computerexperiment wurde am Department of Experimental Psychology der University of Oxford konzipiert. Es soll geprüft werden, inwiefern die kognitive Domäne der „Vigilanz“ bei Patient*innen mit subjektiven kognitiven Einschränkungen nach COVID-Infektion beeinträchtigt ist und welche Zusammenhänge mit weiteren klinischen Parametern bestehen. Die Ergebnisse werden mit denen soziodemographisch vergleichbarer, gesunder Kontrollproband*innen verglichen.
Wissenschaftliche Leitung:
Prof. Dr. phil. Kathrin Finke
Klinik für Neurologie, NeuroCOVID Zentrum/Gedächtniszentrum
Prof. Dr. Masud Husain
Nuffield Department of Clinical Neurosciences, University of Oxford
5. Charakterisierung neurokognitiver Defizite bei Patient:innen mit Post-COVID-Syndrom: Persistenz, subjektive Beschwerden und klinische Prädiktoren
Diese Studie soll das Verständnis über das typische kognitive Profil bei dem Post-COVID-Syndrom, Beziehungen zu klinischen Einflussfaktoren und von Patient:innen berichteten, subjektiven kognitiven Beschwerden, sowie den langfristigen Symptomverlauf fördern. Dafür wird eine große Anzahl Patient:innen mit Post-COVID-Syndrom sowie gesunde Kontrollpersonen mit einem innovativen neuropsychologischen Tablet-Testverfahren untersucht, um Prädiktoren für spezifische kognitive Defizite in einer klinischen Kohorte zu ermitteln. Dieselbe Kohorte wird nach 6 Monaten erneut untersucht, um Erkenntnisse über den Langzeitverlauf zu erhalten.
6. Telemedizinische Computertherapie für Überlebende einer schweren Sepsis
Unter den Langzeitfolgen einer Sepsis stellen besonders kognitive Defizite ein zentrales und beeinträchtigendes Probleme für die Betroffenen dar. Die Beeinträchtigungen betreffen vor allem die Bereiche Aufmerksamkeit und Exekutivfunktionen. Bisher existiert kein Biomarker, der während der Sepsis oder späterer Erholungsstadien das Risiko für kognitive Langzeitfolgen valide vorhersagen, und damit zur Stratifizierung solcher Patienten, die von einer Therapie profitieren, dienen könnte. Außerdem wurden bisher keine machbaren und effektiven Trainingsstrategien zur Verbesserung der Kognition in diesen Patienten evaluiert. Im translationalen STARDUsT Pilotprojekt untersuchen wir, ob Serum-Analysen der Neurofilament-Leichtkette einen möglichen prädiktiven Marker darstellen könnten für eine Sepsis-induzierte Enzephalopathie, die zur Entwicklung von kognitiven Dysfunktionen prädisponiert. Außerdem untersuchen wir, ob visuelle Aufmerksamkeits- und Arbeitsgedächtnisfunktionen durch ein spezifisches, von den Patienten zuhause zu absolvierendes, neuropsychologisches Training verbessert werden können.