Multi-Kanal Nah-Infrarot Spektroskopie-Gerät
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die NIRS Forschung in Würzburg ist gekennzeichnet durch zwei wesentliche Schwerpunkte: zum einen die grundlagenorientierte Forschung zu den Themen „Emotionale Reizverarbeitung“ und „Exekutive Funktionen“ bei Gesunden, „Neurobiologische Grundlagen psychiatrischer Erkrankungen“, und zum anderen anwendungsbezogene Untersuchungen zu Therapieeffekten (bei morbid adipösen Patienten nach einer bariatrischen chirurgischen Behandlung) oder zur Vorhersage dementieller Erkrankungen bei gesunden Älteren oder Patienten mit Herzinsuffizienz. Hierzu werden verschiedene neurowissenschaftliche Methoden parallel zur NIRS Messung erhoben, und kombiniert ausgewertet. Im Bereich des Imaging Genetics werden z.B. die individuellen Ausprägungen genetischer Varianten bestimmt und mit der Messung der funktionellen Hirnaktivierung in Zusammenhang gebracht. So konnten wir in einer ersten Auswertung (N=200) der Vogel-Studie (aktuell N=460 von insgesamt N=600) zeigen, dass die genetische Risikovariante APOE4 des Apolipoprotein-Gens im Vergleich zur protektiven Variante E2 mit einer signifikant verringerten Aktivierung im präfrontalen Kortex assoziiert ist. Die als Längschnittsstudie angelegte Untersuchung hat zum Ziel, die Bedingungsfaktoren für die Entwicklung dementieller Erkrankungen herauszuarbeiten, und stellt einer der größten NIRS Studien aus Würzburg dar. Des Weiteren kombinieren wir Methoden der transkraniellen Hirnstimulation (sowohl die Magnetstimulation (TMS) als auch Gleichstromstimulation (tDCS)) mit der Messung der funktionellen Hirnaktivierung und konnten so z.B. nachweisen, dass die Thetaburst TMS die präfrontale Aktivierung herunter regulieren kann. Weitere aktuelle Studien überprüfen die Möglichkeit der Modulation kortikaler Aktivierung durch die tDCS. Im Rahmen der Würzburger Adipositas Studie (WAS) kooperieren wir mit dem DZHI - Deutsches Zentrum für Herzinsuffizienz Würzburg, und untersuchen die Funktion des präfrontalen Kortex bei der Ausführung exekutiver Funktionen im Zusammenhang mit dem Therapieerfolg einer chirurgischen im Vergleich zu einer Life-Style Intervention bei stark adipösen Patienten. Im Gegensatz zur gleichzeitig geplanten fMRT Untersuchung konnten wir alle in die Untersuchung aufgenommenen adipösen Patienten auch mittels NIRS untersuchen. Insgesamt wurde das NIRS Gerät seit der Inbetriebnahme im März 2010 bis zum heutigen Zeitpunkt bei 2866 Probandenmessungen angewendet (pro Jahr im Mittel 716 Messungen), jede Messung dauert dabei ca. 1,5 bis 2 Stunden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2011) Exploring the neural basis of real-life joint action: measuring brain activation during joint table setting with functional near-infrared spectroscopy. Frontiers in Human Neuroscience 5
Egetemeir J, Stenneken P, Koehler S, Fallgatter AJ, Herrmann MJ
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(2011) NOS1 ex1f-VNTR polymorphism influences prefrontal brain oxygenation during a working memory. Neuroimage 57: 1617-1623
Kopf J, Schecklmann M, Hahn T, Dresler T, Dieler AC, Herrmann MJ, Fallgatter AJ, Reif A
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(2011) Prefrontal Brain Activation During Emotional Processing: A Functional Near Infrared Spectroscopy Study (fNIRS). Open Neuroimaging Journal 5: 33-39
Glotzbach E, Muhlberger A, Gschwendtner K, Fallgatter AJ, Pauli P, Herrmann MJ
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(2012) Differential prefrontal and frontotemporal oxygenation patterns during phonemic and semantic verbal fluency. Neuropsychologia 50: 15651569
Tupak SV, Badewien M, Dresler T, Hahn T, Ernst LH, Herrmann MJ, Fallgatter AJ, Ehlis AC
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(2012) Medial Prefrontal Cortex Activity during the Extinction of Conditioned Fear: An Investigation Using Functional Near-Infrared Spectroscopy. Neuropsychobiology 65: 173-182
Guhn A, Dresler T, Hahn T, Muhlberger A, Strohle A, Deckert J, Herrmann MJ
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(2012) Neuropeptide S receptor gene: Fear-specific modulations of prefrontal activation. Neuroimage 66: 353-360
Tupak SV, Reif A, Pauli P, Dresler T, Herrmann MJ, Domschke K, Jochum C, Haas E, Baumann C, Weber H, Fallgatter AJ, Deckert J, Ehlis A-C
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(2012) NOS1 ex1f-VNTR polymorphism affects prefrontal oxygenation during response inhibition tasks. Human Brain Mapping 33: 2561-2571
Kopf J, Schecklmann M, Hahn T, Dieler AC, Herrmann MJ, Fallgatter AJ, Reif A
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(2012) The human execution/observation matching system investigated with a complex everyday task: A functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) study. Neuroscience Letters 508: 73-77
Koehler S, Egetemeir J, Stenneken P, Koch SP, Pauli P, Fallgatter AJ, Herrmann MJ
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(2013) Cortical oxygen consumption in mental arithmetic as a function of task difficulty: A near-infrared spectroscopy approach. Frontiers in Human Neuroscience, 7:217
Verner M, Herrmann MJ, Troche SJ, Roebers CM, Rammsayer TH
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(2013) Inhibitory transcranial magnetic theta burst stimulation attenuates prefrontal cortex oxygenation. Human Brain Mapping 34: 150-157
Tupak SV, Dresler T, Badewien M, Hahn T, Ernst LH, Herrmann MJ, Deckert J, Ehlis AC, Fallgatter AJ
