Plastizität weitreichender Hirnkonnektivität infolge eines Gedächtnistrainings

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Kathrin Koch; Privatdozent Dr. Igor Yakushev
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften ; Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 315012713

In einer alternden Gesellschaft gewinnen Maßnahmen und Techniken zur Erhaltung und Verbesserung kognitiver Funktionen zunehmend an Bedeutung. Insbesondere Arbeitsgedächtnistrainings können nachgewiesenermaßen zu einer kognitiven Leistungsverbesserung führen. Wie bildgebende Studien zeigen konnten, geht diese Verbesserung mit verschiedenartigen Veränderungen im Ausmaß regionaler Gehirnaktivierung einher, wohingegen Veränderungen inder Interaktion oder Konnektivität zwischen prozessrelevanten Arealen bisher kaum untersucht wurden. Aufgrund der sich mehrenden Anhaltspunkte dafür, dass das menschliche Gehirn ein dynamisches System neuronaler Netzwerke darstellt, besteht ein großer Bedarf an Konnektivitäts-basierten Markern neuronaler Plastizität. Das geplante Projekt zielt darauf ab, die neuronalen Substrate trainings-induzierter kognitiver Veränderungen auf dem Level weitreichender Hirnkonnektivität zu untersuchen. Da neuronaler Plastizität vielfältige Mechanismen zugrunde liegen, werden wir eine Kombination verschiedener Bildgebungstechniken (d.h. fMRT, PET und Diffusionstensorbildgebung) in einer Probandengruppe mittelalter, gesunder Personen zur Anwendung bringen. Die Kombination dieser unterschiedlichen Methoden erlaubt die Erfassung funktioneller, metabolischer und struktureller Konnektivität. Die Versuchsteilnehmer werden hierfür ein systematisches Arbeitsgedächtnistraining absolvieren und mit einer Kontrollprobandengruppe verglichen, die ein Kontrolltraining durchläuft. Vor und nach den Trainings wird eine simultane MRT- und PET-Messung in einem kombinierten PET/MR System stattfinden. Zudem wird zu denselben Zeitpunkten sowie nach weiteren 3 und 12 Monaten die kognitive Leistungsfähigkeit mittels einer umfangreichen neuropsychologischen Testbatterie erfasst. Wir hypothetisieren eine erhöhte Konnektivität innerhalb des default mode sowie des zentral exekutiven Netzwerks infolge eines Arbeitsgedächtnistrainings. Angesichts der unterschiedlichen zeitlichen Dynamik und Energiekosten der verschiedenen Neuroplastizitätsformen erwarten wir des Weiteren, dass deren Zusammenhang mit kognitiver Verbesserung im Zeitverlauf nicht gleichmäßig ist. So gehen wir davon aus, dass die strukturelle und metabolische Konnektivität der o.g. Netzwerke die langfristigen Effekte (12 Monate nach dem Training) präziser voraussagt als die funktionelle Konnektivität. Es ist damit zu rechnen, dass die Ergebnisse des geplanten Projekts nicht nur aus neurobiologischer Perspektive von Relevanz sein werden, sondern auch einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung kognitiver Interventionen gegen alters- und krankheitsassoziierte Defizite leisten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz, USA
• Mitverantwortliche: Dr. Claudia von Bastian; Professor Dr. Klaus Oberauer
• Kooperationspartner: Privatdozent Dr. Christian Sorg