Biomarker und Reversibilität in Gehirn-Netzwerken für geschlechtsspezifische Bewertung des Alterns (BRAINSAGE)

• Antragstellerin: Professorin Dr. Petra Ritter
• Fachliche Zuordnung: Biologische Psychologie und Kognitive Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 567302802

Das BRAINSAGE-Projekt befasst sich mit kritischen Lücken im Verständnis der Auswirkungen des Alterns auf die Gehirnaktivität bei Männern und Frauen. Das Projekt konzentriert sich auf bildgebende Biomarker, Computermodelle und die Integration von Psychologie und Neurowissenschaften und deckt Mechanismen auf, die altersbedingten kognitiven und emotionalen Veränderungen zugrunde liegen, wobei geschlechtsspezifische Unterschiede hervorgehoben werden. Das Altern wirkt sich auf die Dynamik des Gehirns aus, indem es die kognitive Flexibilität und die Anpassungsfähigkeit des Gehirns verringert, wobei es deutliche Unterschiede zwischen Männern und Frauen gibt. So manifestiert sich die Neurodegeneration unterschiedlich, wobei die Alzheimer-Krankheit bei Frauen häufiger auftritt und die Parkinson-Krankheit bei Männern. BRAINSAGE wird diese Unterschiede durch die Entwicklung neuer Modelle und Instrumente angehen, die geschlechtsspezifische Daten in die Alternsforschung integrieren. Das Projekt baut auf vier Schlüsselkonzepten auf, nämlich Berechenbarkeit, wobei Reservoir-Computing zur Quantifizierung kognitiver Fähigkeiten eingesetzt wird; Thermodynamik des Geistes, wobei Prinzipien der Irreversibilität und Turbulenz zur Charakterisierung der Nichtgleichgewichtsdynamik des Gehirns angewendet werden; Ganzhirnmodellierung, wobei das Zusammenspiel von Struktur und Funktion durch kausale Modellierung untersucht wird; und künstliche Stimulationen, wobei Übergänge zu gesünderen Zuständen durch In-silico-Interventionen simuliert werden. BRAINSAGE nutzt große bestehende Datensätze (HCP und UK Biobank) sowie neue Daten von Kooperationspartnern. Computergestützte Rahmenwerke werden die Dynamik des Gehirns mithilfe modellfreier Rahmenwerke quantifizieren, auf Alter und Geschlecht zugeschnittene Ganzhirnmodelle entwickeln, bildgebende Befunde mit verhaltensbezogenen und kognitiven Bewertungen korrelieren und KI zur Stratifizierung alternder Populationen und zur Vorhersage des kognitiven Verfalls einsetzen. Vorläufige Ergebnisse zeigen bereits Korrelationen zwischen kognitiven Scores und Berechenbarkeitsmaßen, die aus fMRT-Daten abgeleitet wurden. Diese Ergebnisse belegen das Potenzial von BRAINSAGE, geschlechtsspezifische Biomarker und Mechanismen zu identifizieren, die dem kognitiven Altern zugrunde liegen. Durch die Auseinandersetzung mit altersbedingten kognitiven Herausforderungen zielt BRAINSAGE darauf ab, die Lebensqualität zu verbessern, die Gesundheitskosten zu senken und die psychische Gesundheit älterer Bevölkerungsgruppen zu fördern. BRAINSAGE stellt einen transformativen Versuch dar, das komplexe Zusammenspiel von Alterung, Geschlecht und Gehirndynamik zu verstehen und anzugehen. Durch innovative Rahmenbedingungen und Zusammenarbeit zielt das Projekt darauf ab, integrative und effektive Strategien in der psychologischen Forschung und im Gesundheitswesen zu entwickeln, die dem Einzelnen und der Gesellschaft insgesamt zugutekommen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Spanien
• Kooperationspartner: Professor Dr. Gustavo Deco; Professor Dr. Gustavo Patow