Inhalt

Neuromodulation und Neuroprothetik | Forschung

AG Neuromodulation und Schmerz (Dr. Brenner – Prof. Kinfe)

Bestimmung inflammatorischer Marker im Blut:

Es gibt immer mehr klinische und experimentelle Belege für die Interaktionen zwischen den zentralen und peripheren Aspekten des Neuro-Immunsystems bei der Entstehung und Aufrechterhaltung von chronischen neuropathischen Rückenschmerzen. Der neuroinflammatorische Signalweg wird moduliert durch das Zusammenspiel von pro- und anti-inflammatorischen Zytokinen und Chemokinen sowie von Zellen des peripheren Immunsystems (Makrophagen, Leukozyten). In diesem Projekt untersuchen wir welchen Einfluss die Rückenmarkstimulation auf diesen Prozess hat.

Funktionelle und metabolische MRT:

Es ist bekannt, dass chronische Schmerzen zu funktionellen und strukturellen Änderungen im Gehirn führen. In diesem Projekt untersuchen wir den Einfluss der Rückenmarksstimulation auf diesen Prozess.

Optische Kohärenztomographie (OCT):

Es gibt mittlerweile für einige chronische Schmerzsyndrome Untersuchungen zu Veränderungen des Augenhintergrunds. Dabei konnten für Patient:innen mit Fibromyalgie eine Abnahme der Dicke der Nervenfaserschicht der Netzhaut nachgewiesen werden. Ähnliche Beobachtungen konnten bei Patient:innen mit chronischen Kopfschmerzen wie Migraine gemacht werden. Es ist damit anzunehmen, dass bei chronischen Rücken-/Beinschmerzen auch Veränderungen am Augenhintergrund zu erkennen sind. Wie sich diese unter der Therapie mit einer Rückenmarksstimulation verändern, ist unbekannt.

Quantitative sensomotorische Testung:

Die quantitative sensomotorische Testung (QST) wird seit Jahrzehnten eingesetzt, um sensorische Anomalien bei verschiedenen Erkrankungen zu untersuchen, bei denen das somatosensorische System beeinträchtigt ist, einschließlich Schmerzen. Sie wird jedoch weniger in Verbindung mit der Neuromodulation eingesetzt.

AG Brain-Computer-Interface (BCI) und translationale Neuromodulation
(Prof. Kinfe – Dr. Brenner – PD Dr. Schilling)

Hierbei handelt sich um die Entwicklung von speziellen Chips, die eine Schnittstelle zwischen dem Gehirn und einem Computer darstellen. Über diese Schnittstelle ist beispielsweise die Bewegung einer Prothese ohne die Aktivierung des peripheren Nervensystems möglich. Die Forschung findet in enger Kooperation mit der BG-Unfallklinik in Ludwigshafen statt.

Tiefe Hirnstimulation bei psychiatrischen Erkrankungen

Neben den Bewegungsstörungen sind mittlerweile auch einige neuropsychiatrische Erkrankungen, wie die Depression oder Zwangsstörungen bekannt, bei denen fehlerhafte Hirnareale durch die Tiefe Hirnstimulation verändert (=moduliert) werden können. Gemeinsam mit dem ZI Mannheim erforschen wir neue Zielstrukturen und Indikationen.

AG Neuro-KI und Brain-Computer-Interfaces (Dr. rer. nat. habil. Schilling)

Künstliche Intelligenz (KI) ist längst nicht mehr nur Theorie. Sie beeinflusst zunehmend die biomedizinische Forschung und den klinischen Alltag. Große KI-Modelle wie ChatGPT basieren auf klaren mathematischen Grundlagen, insbesondere linearer Algebra. Ihr Training erfordert enorme Datenmengen und Rechenleistung, was sie zugleich leistungsfähig und schwer durchschaubar macht.

Am MCNN haben wir eine neue Arbeitsgruppe zu Neuro-KI und Gehirn-Computerschnittstellen unter der Leitung von Dr. Achim Schilling eingerichtet. Die Gruppe erforscht, wie KI und Datenwissenschaft zur Analyse kognitiver Prozesse sowie zur Entwicklung von Gehirn-Computer-Schnittstellen (BCI) eingesetzt werden können. Ziel ist es, neurologische Erkrankungen besser zu verstehen und innovative Therapien zu ermöglichen.

Mehr erfahren