Motorik im Alter

Motivation
Wie kann man auch im Alter geistig fit und aktiv bleiben und wie kann man altersassoziierte neurologische Erkrankungen (wie Parkinson und Demenz) günstig beeinflussen? Mit diesen Fragen beschäftigt sich die AG Motorik und Kognition im Alter. Dabei versuchen wir insbesondere neue und innovative Ansätze mit dem Ziel, diese auch bei unseren Patienten erfolgreich einsetzen zu können.

Ziele
Wir verfolgen 3 konkrete Ziele in unserer Arbeitsgruppe

1. Prävention und Prophylaxe von altersabhängigen neurologischen Störungen.

2. Vorhersage von individuellen Krankheitsverläufen (bei Bewegungsstörungen und Demenz) und Identifikation von individuellen und potenziell behandelbaren Risikofaktoren

3. Verbesserung der Versorgung von Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen mit modernen und innovativen Verfahren (Gesundheits-Apps, Telemedizin, Video-Visiten / -Therapien)

PD Dr. med. Stefan Brodoehl

Klinik für Neurologie,
Oberarzt, Ärztliche Leitung Gedächtniszentrum, Leiter des Bereichs Bewegungsstörungen/Parkinson/DBS ,
Arbeitsgruppe Neuroimaging

Team

Dr. med. Matthias Nürnberger

Dr. med. Matthias Nürnberger
Facharzt für Neurologie

Projekt: Der Effekt prolongierter, passiv-perzeptiver visueller Überstimulation auf Lernen und Wahrnehmung

Methodik: Studiendesign prospektiv / randomisiert, fMRT / sMRT / MEG, Netzwerkanalysen, TVA, motorisches Lernen, psychophysische Messungen MDT / GOT

Sophia Hemm

Frau Sophia Hemm
Doktorandin

Projekt: Prädiktion des klinischen Outcomes bei akutem ischämischem Schlaganfall unter Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzwerkes

Methodik: Digitale Bildverarbeitung, KI Entwicklung, Qualitätsmanagement von Forschungsdaten

Minne Schreiber

Frau Minne Schreiber
Doktorandin

Projekt: Stroke lesions induce reward system deficiency and influence long-term outcome

Methodik: Digitale Bildverarbeitung, fMRT / Resting-State / Netzwerkanalysen

Aktuelle Projekte

TV Studie Jena: Zur Homepage
Fit4Brain: Zur Homepage
CogPredictAI (in Vorbereitung)

Methodische Schwerpunkte

Methoden der funktionellen und strukturellen Bildgebung

Funktionelle und strukturelle Kernspintomographie (fMRT / sMRT)

SPM basierte strukturelle und funktionelle Auswertung
VBM (voxelbasierte Morphometrie) in Zusammenarbeit mit der AG Hirnmorphometrie (Prof. Gaser / CAT 12 Toolbox)
Resting-state fMRT Auswertung
Netzwerkanalysen mit Maßen der funktionellen und effektiven Konnektivität

3T MRT (Quelle: https://www.mrt.uni-jena.de)

Elektroenzephalographie und Magnetoenzephalographie (EEG / MEG)

Analysen im Signal- und Quellenraum
Bipolanalysen
Netzwerkanalysen mit Maßen der funktionellen und effektiven Konnektivität

MEG: 306-Kanal Neuromag Vectorview Ganzkopf-MEG-System und EEG 64-Kanal BrainProducts
(Quelle: https://www.uniklinikum-jena.de/neuro/)

Machine Learning und künstliche Intelligenz

Einsatz von neuronalen Netzwerken zur Klassifikation und Prediktion von Signalreihen
Implementation durch die Matlab / Deep Learning Toolbox und Python / PyTorch

Motorische und kognitive Lernparadigmen / Tests

TVA (in Kooperation mit der AG Neurokognition der Lebensspanne)

Förderungen

Aktuell:

Clinical Scientist Programm (2019-2022) "Der Effekt prolongierter, passiv-perzeptiver visueller Überstimulation auf Lernen und Wahrnehmung” (Matthias Nürnberger)
JSAM 2021 “Prädiktion des klinischen Outcomes bei akutem ischämischem Schlaganfall unter Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzwerkes” (Sophia Hemm)
JSAM 2021 “Stroke lesions induce reward system deficiency and influence long-term outcome” (Minne Schreiber)

Sonstiges und Teilprojekte:

2021 SMITH Projekt, Rotationsstelle Forschungsdatenmanagment. 2020 – 2024 EU Skłodowska-Curie Innovative Training Network (ITN) project. Kathrin Finke, Stefan Brodoehl: Age-dependent impact of physical activity on gut-brain axis in humans.”
2019 – 2022 Funktionelle Konnektivitätsmaße zur Vorhersage von Rehabilitationspotential und klinischem Outcome nach Schlaganfall (Reha-Conn), gefördert im Rahmen des Organ-Age Programms des IZKF.
2019 – 2022 Einfluss von Virtual-Reality-basiertem sensomotorischen Mismatch auf die Effektivität motorischer Lernvorgänge (VR-Mismatch), gefördert im Rahmen des Organ-Age Programms des IZKF.
2019 – 2022 Der Effekt prolongierter, passiv-perzeptiver visueller Überstimulation auf Lernen und Wahrnehmung, gefördert vom IZKF
2019 – 2022 Untersuchung des Einflusses des Reward-Systems auf die Rehabilitation nach einem Schlaganfall (REST), gefördert vom IZKF.
2018 – 2019 Funktionelle Konnektivitätsmaße zur Vorhersage der motorischen Lernfähigkeit (Tap-Predict), gefördert vom IZKF.
2016 – 2018 Bioelektromagnetische Sensorik und Bildgebung (BASIs; Sprecher Prof. Haueisen, TU-Ilmenau mit einem Teilprojekt des Biomagnetischen Zentrums), gefördert vom BMBF (Schwerpunktprogramm; Projekt-Nr. 1327/4-1)
2014 – 2018 Motor-cognitive dual task performance: a multidimensional approach (MOTOCOG), gefördert von der DFG (Schwerpunktprogramm; Projekt-Nr. 1327/4-1)
2015 – 2018 Irritationsfreies und emotionssensitives Trainingssystem (IRESTRA), gefördert vom BMBF (Projekt-Nr. 16SV7209)
2007 – 2008 Crossmodale Interaktion des visuellen Systems. Gefördert vom IZKF

Kooperationen

AG NeuroImaging
AG Neurokognition der Lebensspanne
Biomagnetisches Zentrum des UKJ

Publikationen

Brodoehl, Stefan, Christian Gaser, Robert Dahnke, Otto W. Witte, and Carsten M. Klingner. 2020. ‘Surface-Based Analysis Increases the Specificity of Cortical Activation Patterns and Connectivity Results’. Scientific Reports 10(1):1–13. doi: 10.1038/s41598-020-62832-z.

Nürnberger, Matthias, Carsten Klingner, Otto W. Witte, and Stefan Brodoehl. 2021. ‘Mismatch of Visual-Vestibular Information in Virtual Reality: Is Motion Sickness Part of the Brains Attempt to Reduce the Prediction Error?’ Frontiers in Human Neuroscience 15:757735. doi: 10.3389/fnhum.2021.757735.

Brodoehl, Stefan, Albrecht Günther, Otto W. Witte, and Carsten M. Klingner. 2015. ‘How to Manage Thrombolysis Interruptions in Acute Stroke?’ Clinical Neuropharmacology 38(3):85–88. doi: 10.1097/WNF.0000000000000081.

Brodoehl, Stefan, Carsten M. Klingner, and Otto W. Witte. 2015. ‘Eye Closure Enhances Dark Night Perceptions.’ Scientific Reports 5:10515. doi: 10.1038/srep10515.

Brodoehl, Stefan, Carsten Klingner, Denise Schaller, and Otto W. Witte. 2016. ‘Plasticity During Short-Term Visual Deprivation’. Zeitschrift Für Psychologie 224(2):125–32. doi: 10.1027/2151-2604/a000246.

Brodoehl, Stefan, Carsten Klingner, Katharina Stieglitz, and Otto W. Witte. 2013. ‘Age-Related Changes in the Somatosensory Processing of Tactile Stimulation--an FMRI Study’. Behav Brain Res 238(1):259–64. doi: 10.1016/j.bbr.2012.10.038.

Brodoehl, Stefan, Carsten Klingner, Katharina Stieglitz, and Otto W. Witte. 2015. ‘The Impact of Eye Closure on Somatosensory Perception in the Elderly.’ Behavioural Brain Research 293:89–95. doi: 10.1016/j.bbr.2015.07.014.

Brodoehl, Stefan, Carsten Klingner, Gerd F. Volk, Thomas Bitter, Otto W. Witte, and Christoph Redecker. 2012. ‘Decreased Olfactory Bulb Volume in Idiopathic Parkinson’s Disease Detected by 3.0-Tesla Magnetic Resonance Imaging’. Mov Disord 27(8):1019–25. doi: 10.1002/mds.25087.

Brodoehl, Stefan, Carsten Klingner, and Otto W. Witte. 2016. ‘Age-Dependent Modulation of the Somatosensory Network upon Eye Closure’. Behav Brain Res 298(Pt B):52–56. doi: 10.1016/j.bbr.2015.10.035.

Brodoehl, Stefan, Franziska Wagner, Tino Prell, Carsten Klingner, O. W. Witte, and Albrecht Günther. 2019. ‘Cause or Effect: Altered Brain and Network Activity in Cervical Dystonia Is Partially Normalized by Botulinum Toxin Treatment’. NeuroImage. Clinical 22:101792. doi: 10.1016/j.nicl.2019.101792.

Brodoehl, Stefan, Otto W. Witte, and Carsten M. Klingner. 2016. ‘Measuring Eye States in Functional MRI’. BMC Neuroscience 17(1):48. doi: 10.1186/s12868-016-0282-7.

Brodoehl, Stefan, Otto Wilhelm Witte, and Albrecht Guenther. 2013. ‘Compensatory Quadrant-Hyperhidrosis after Contralateral Intrathoracic Surgery: A Case Report.’ Journal of Medical Case Reports 7(1):24. doi: 10.1186/1752-1947-7-24.

Dahms, Christiane, Stefan Brodoehl, Otto W. Witte, and Carsten M. Klingner. 2020. ‘The Importance of Different Learning Stages for Motor Sequence Learning after Stroke’. Human Brain Mapping 41(1):270–86. doi: 10.1002/hbm.24793.

Götz, T., D. Hanke, R. Huonker, T. Weiss, C. Klingner, S. Brodoehl, P. Baumbach, and O. W. Witte. 2017. ‘The Influence of Eye Closure on Somatosensory Discrimination: A Trade-off between Simple Perception and Discrimination’. Cerebral Cortex 27(6). doi: 10.1093/cercor/bhx089.

Kheirkhah, Mina, Philipp Baumbach, Lutz Leistritz, Stefan Brodoehl, Theresa Götz, Ralph Huonker, Otto W. Witte, and Carsten M. Klingner. 2020. ‘The Temporal and Spatial Dynamics of Cortical Emotion Processing in Different Brain Frequencies as Assessed Using the Cluster-Based Permutation Test: An MEG Study’. Brain Sciences 10(6). doi: 10.3390/brainsci10060352.

Kheirkhah, Mina, Stefan Brodoehl, Lutz Leistritz, Theresa Götz, Philipp Baumbach, Ralph Huonker, Otto W. Witte, and Carsten M. Klingner. 2021. ‘Automated Emotion Classification in the Early Stages of Cortical Processing: An MEG Study’. Artificial Intelligence in Medicine 115:102063. doi: 10.1016/j.artmed.2021.102063.

Kheirkhah, Mina, Stefan Brodoehl, Lutz Leistritz, Theresa Götz, Philipp Baumbach, Ralph Huonker, Otto W. Witte, Gerd Fabian Volk, Orlando Guntinas-Lichius, and Carsten M. Klingner. 2020. ‘Abnormal Emotional Processing and Emotional Experience in Patients with Peripheral Facial Nerve Paralysis: An MEG Study’. Brain Sciences 10(3). doi: 10.3390/brainsci10030147.

Klingner, C.M., S. Brodoehl, G. F. Volk, O. Guntinas-Lichius, and O. W. Witte. 2016. ‘Adaptive and Maladaptive Neural Plasticity Due to Facial Nerve Palsy: What Can We Learn from Pure Deefferentation?’ Zeitschrift Fur Psychologie / Journal of Psychology 224(2). doi: 10.1027/2151-2604/a000244.

Klingner, Carsten M., Hubertus Axer, Stefan Brodoehl, and Otto W. Witte. 2016. ‘Vertigo and the Processing of Vestibular Information: A Review in the Context of Predictive Coding’. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. doi: 10.1016/j.neubiorev.2016.09.009.

Klingner, Carsten M., Stefan Brodoehl, Ralph Huonker, Theresa Götz, Lydia Baumann, and Otto W. Witte. 2015. ‘Parallel Processing of Somatosensory Information: Evidence from Dynamic Causal Modeling of MEG Data.’ NeuroImage 118:193–98. doi: 10.1016/j.neuroimage.2015.06.028.

Klingner, Carsten M., Stefan Brodoehl, and Otto W. Witte. 2015. ‘The Importance of the Negative Blood-Oxygenation-Level-Dependent (BOLD) Response in the Somatosensory Cortex.’ Reviews in the Neurosciences 26(6):647–53. doi: 10.1515/revneuro-2015-0002.

Klingner, Carsten M., Stefan Brodoehl, Otto W. Witte, Orlando Guntinas-Lichius, and Gerd F. Volk. 2019. ‘The Impact of Motor Impairment on the Processing of Sensory Information’. Behavioural Brain Research 359:701–8. doi: 10.1016/j.bbr.2018.09.016.

Klingner, Carsten M., Kerstin Ebenau, Caroline Hasler, Stefan Brodoehl, Yvonne Görlich, and Otto W. Witte. 2011. ‘Influences of Negative BOLD Responses on Positive BOLD Responses.’ NeuroImage 55(4):1709–15. doi: 10.1016/j.neuroimage.2011.01.028.

Klingner, Carsten M., Caroline Hasler, Stefan Brodoehl, Hubertus Axer, and Otto W. Witte. 2013. ‘Perceptual Plasticity Is Mediated by Connectivity Changes of the Medial Thalamic Nucleus.’ Human Brain Mapping 34(9):2343–52. doi: 10.1002/hbm.22074.

Klingner, Carsten M., Caroline Hasler, Stefan Brodoehl, and Otto W. Witte. 2010. ‘Dependence of the Negative BOLD Response on Somatosensory Stimulus Intensity’. NeuroImage 53(1):189–95. doi: 10.1016/j.neuroimage.2010.05.087.

Klingner, Carsten M., Caroline Hasler, Stefan Brodoehl, and Otto W. Witte. 2014. ‘Excitatory and Inhibitory Mechanisms Underlying Somatosensory Habituation.’ Human Brain Mapping 35(1):152–60. doi: 10.1002/hbm.22163.

Klingner, Carsten M., Ralph Huonker, Sandra Flemming, Caroline Hasler, Stefan Brodoehl, Christoph Preul, Hartmut Burmeister, Andreas Kastrup, and Otto W. Witte. 2011. ‘Functional Deactivations: Multiple Ipsilateral Brain Areas Engaged in the Processing of Somatosensory Information.’ Human Brain Mapping 32(1):127–40. doi: 10.1002/hbm.21006.

Klingner, Carsten M, Igor Nenadic, Caroline Hasler, Stefan Brodoehl, and Otto W. Witte. 2011. ‘Habituation within the Somatosensory Processing Hierarchy.’ Behavioural Brain Research 225(2):432–36. doi: 10.1016/j.bbr.2011.07.053.

Klingner, Carsten M, Gerd F. Volk, Stefan Brodoehl, Otto W. Witte, and Orlando Guntinas-Lichius. 2014a. ‘Disrupted Functional Connectivity of the Default Mode Network Due to Acute Vestibular Deficit.’ NeuroImage. Clinical 6:109–14. doi: 10.1016/j.nicl.2014.08.022.

Klingner, Carsten M, Gerd F. Volk, Stefan Brodoehl, Otto W. Witte, and Orlando Guntinas-Lichius. 2014b. ‘The Effects of Deefferentation without Deafferentation on Functional Connectivity in Patients with Facial Palsy.’ NeuroImage. Clinical 6(3):26–31. doi: 10.1016/j.nicl.2014.08.011.

Klingner, Carsten M., Gerd F. Volk, Claudia Flatz, Stefan Brodoehl, Marianne Dieterich, Otto W. Witte, and Orlando Guntinas-Lichius. 2013. ‘Components of Vestibular Cortical Function.’ Behavioural Brain Research 236(1):194–99. doi: 10.1016/j.bbr.2012.08.049.

Klingner, Carsten Michael, Stefan Brodoehl, Ralph Huonker, and Otto W. Witte. 2016. ‘The Processing of Somatosensory Information Shifts from an Early Parallel into a Serial Processing Mode: A Combined FMRI/MEG Study’. Frontiers in Systems Neuroscience 10(December):103. doi: 10.3389/fnsys.2016.00103.