Neurokognition im Alter

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

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/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)

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”.

(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.

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

• 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