Das flexible Gehirn: Hirnnetzwerke und kognitive Flexibilität als Ansatzpunkte zur Behandlung chronischer Schmerzen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Ulrike Bingel; Professor Dr. Tamas Spisak
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 583332909

Chronische Schmerzen stellen eine große wissenschaftliche, klinische und gesellschaftliche Herausforderung dar. Die große Heterogenität chronischer Schmerzsyndrome erschwert das Verständnis ihrer neurobiologischen Grundlagen und behindert die Entwicklung wirksamer Präventions- und Behandlungsstrategien. Dabei ist bedeutsam, dass viele chronische Schmerzerkrankungen durch das Fortbestehen von Schmerz ohne anhaltende nozizeptive Aktivität gekennzeichnet sind und häufig mit komorbiden affektiven Symptomen wie Angst und Depression einhergehen. Das NEUROFLEX-Konsortium stellt einen innovativen, computationalen Ansatz vor, um zu untersuchen, wie kognitive Flexibilität die Beziehung zwischen Hirndynamik sowie Schmerz- und psychischen Gesundheitsphänotypen vermittelt und vorhersagt – über drei chronische Schmerzstörungen hinweg: chronische Rückenschmerzen, Fibromyalgie und Phantomschmerz. Unser methodischer Ansatz basiert auf funktioneller MRT im Ruhezustand, mit der wir die großskalige „Attraktorenlandschaft“ des Gehirns rekonstruieren – das Fundament seiner rekurrenten Dynamiken. Aus dieser „Landschaft“ werden wir hirndynamische Merkmale wie Verweilzeiten in Attraktorzuständen und Übergangswahrscheinlichkeiten extrahieren. Diese Merkmale dienen anschließend als Prädiktoren in einem mediations-basierten Machine-Learning-Framework, das direkte Effekte der Hirndynamik auf klinische Schmerz- und psychische Gesundheitsparameter von indirekten, durch kognitive Flexibilität vermittelten Effekten trennt. Kognitive Flexibilität bezeichnet die dynamischen neurokognitiven Prozesse, die adaptive Reaktionen auf wechselnde Umweltanforderungen ermöglichen. Sie spiegelt plastische Lernprozesse wider, die auf der flexiblen Kommunikation zwischen Hirnnetzwerken beruhen. Eine solche kognitive Anpassungsfähigkeit könnte Resilienz gegenüber der Entwicklung und Persistenz von Schmerz sowie dessen affektiven und funktionellen Folgen fördern. Kognitive Flexibilität wird mittels neuropsychologischer Tests erfasst, die untersuchen, wie gut Personen sich an wechselnde Regeln und Umgebungen anpassen und entsprechende Strategien einsetzen. In unserem Arbeitsprogramm werden wir diese neuronalen und verhaltensbezogenen Komponenten über verschiedene Modelle von akuten und chronischen Schmerzen in einem einheitlichen Ansatz integrieren. Dabei werden wir computationale Modelle innerhalb jeder Schmerzgruppe entwickeln und störungsübergreifend validieren. So sollen sowohl spezifische als auch generalisierbare neuronale Signaturen chronischer Schmerzen identifiziert werden, mit dem übergeordneten Ziel individuelle Vorhersagen und neue Interventionsansätze zu ermöglichen. So soll NEUROFLEX einen substantiellen, translationalen Beitrag leisten, indem es multidimensionale Neuromarker zur individuellen Vorhersage von Schmerz- und psychischen Symptomen identifiziert und Zielgrößen für eine personalisierte Behandlung eröffnet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel, Ungarn
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Zsigmond Tamás Kincses; Professorin Abigail Livny-Ezer; Daniel Vereb, Ph.D.