Die Rolle von Alpha Oszillationen für neuronale Plastizität im gesunden Gehirn und bei Schizophrenie - eine OPM-BCI Studie

• Antragstellerin: Dr. Marion Brickwedde
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften ; Biologische Psychologie und Kognitive Neurowissenschaften ; Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 574607812

Neuronale Plastizität beschreibt die grundlegende Fähigkeit unseres Gehirns, sich strukturell anzupassen und unterlieg jeglicher Form von Lernen. Neue Ergebnisse zeigen, dass Alpha-Oszillationen (8-12 Hz) durch Modulation neuronaler Erregbarkeit zelluläre Spiking-Aktivität und Signalübertragung synchronisieren. Beide Prozesse sind von entscheidender Bedeutung für Langzeitpotenzierung (LTP), der zellulären Basis neuronaler Plastizität. Die Beziehung zwischen Alpha-Oszillationen und neuronaler Plastizität ist jedoch noch unklar. In dem von mir vorgeschlagenen Projekt werde ich mich dieser fundamentalen Fragestellung widmen, indem ich die kausale Rolle von Alpha-Oszillationen für neuronale Plastizität mit Hilfe einer „closed-loop“ Gehirn-Computer-Schnittstelle (BCI) untersuche. Dieser Ansatz ermöglicht eine präzise zeitliche Abstimmung sensorischer Stimulation mit der Phase individueller Alpha-Aktivität und bietet damit einen leistungsstarken Ansatz zur Erforschung der Modulation von perzeptuellem Lernen und neuronaler Plastizität durch Alpha Oszillationen. Das BCI wird auf optisch gepumpten Magnetometern (OPMs) basieren, einer neuen Art von Magnetoenzephalographie-Sensor mit ausgezeichnetem Signal-Rausch-Verhältnis. Darüber hinaus werde ich die Bedeutung von Alpha-Oszillationen für neuronale Plastizität bei Schizophrenie (ScZ) untersuchen, einer schwerwiegenden psychiatrischen Erkrankung, die mit ausgeprägten sensorischen und kognitiven Defiziten einhergeht. Obwohl Beeinträchtigungen sowohl von Alpha-Oszillationen als auch von neuronaler Plastizität in der Pathophysiologie von ScZ vermutet werden, wurde ihr Zusammenhang bisher nicht untersucht. Da außerdem das Volumen von Thalamuskernen in Patienten mit ScZ verringert ist, und diese in die Erzeugung von Alpha-Oszillationen involviert sind, werde ich die Beziehung des Volumens von Thalamuskernen, zu Alpha-Oszillationen und neuronaler Plastizität mithilfe von OPM-MEG-BCI- und MRT-Analysen bei Patienten mit ScZ untersuchen. Das vorgeschlagene Projekt wird ein neues Rahmenmodell für die Beziehung zwischen Alpha-Oszillationen und neuronaler Plastizität im gesunden Gehirn aufstellen. Darüber hinaus werden meine Ergebnisse pathophysiologischen Mechanismen beleuchten, die sensorischen und kognitiven Defiziten bei ScZ zugrunde liegen. Zusammengenommen werden meine Ergebnisse das Verständnis von Alpha-Oszillationen und die Prinzipien der neuronalen Plastizität im Allgemeinen grundlegend erweitern. Schließlich könnten die Ergebnisse die Grundlage für die Entwicklung nicht-invasiver Neuromodulationstechniken und kognitive Rehabilitation bei ScZ und anderen psychiatrischen Störungen ebnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Peter Krüger; Professor Dr. Peter Uhlhaas