Gezielte Induktion von Plastizität

Cholinerge Effekte auf kognitive Prozesse und nicht-invasive Hirnstimulation zur gezielten Induktion von Plastizität

Ressourcenmobilisierung

Acetylcholin (ACh) ist ein Neurotransmitter, der von Neuronen des basalen Vorderhirn, welche wiederum in den Kortex und den Hippocampus projizieren, produziert wird. Es wird mit einer Vielzahl von kognitiven Funktionen in Verbindung gebracht, darunter selektive Aufmerksamkeit und Gedächtnis. Kognitiver Abbau im Alter wird mit einer Verringerung der cholinergen Signalübertragung in Verbindung gebracht. Daher untersuchen wir in diesem Projekt die Rolle von ACh bei der kognitiven Ressourcenmobilisierung. Wir streben ein umfassendes mechanistisches Verständnis der cholinergen Modulation zur Verbesserung der kognitiven Vitalität an und wollen Werkzeuge zur nicht-invasiven Modulation der ACh-Aktivität entwickeln. Die Verringerung der cholinergen Signalübertragung ist auch bei Demenzerkrankungen von besonderer Bedeutung, insbesondere bei der Alzheimer-Krankheit. Hierbei ist das basale Vorderhirn bereits in einem frühen Stadium von der Degeneration betroffen. Studien an Tieren und Menschen haben gezeigt, dass ACh eine Rolle bei der Aufmerksamkeitsregulierung spielt, vor allem bei der verstärkten Fokussierung der Aufmerksamkeit auf relevante Wahrnehmungsinformationen nach Fehlern. Die Tierforschung deutet außerdem darauf hin, dass ACh eine wichtige Rolle bei der Rekrutierung von Kontrolle spielt sowie die Bereitschaft, kognitive Anstrengungen zu unternehmen, beeinflussen kann. Dies kann dazu beitragen, Störungen der neuronalen Ressourcen zu kompensieren. Als eine vorübergehende Verringerung der neuronalen Ressourcen wird beispielsweise ein durch Schlafentzug verursachtes Aufmerksamkeitsdefizit verstanden. Eine Humanstudie hat diesbezüglich gezeigt, dass Cholinesterase-Hemmer, die die ACh-Verfügbarkeit erhöhen, dieses Defizit zumindest teilweise beheben können.
Daher stellen wir die Hypothese auf, dass ACh für die Mobilisierung von Ressourcen notwendig ist. Das vorliegende Projekt testet diese Hypothese, um die Rolle von ACh bei der Mobilisierung von Ressourcen mechanistisch zu verstehen und Werkzeuge zur nicht-invasiven Modulation der ACh-Aktivität zu entwickeln. Zu diesem Zweck sind speziesübergreifende Studien an Nagetieren und Menschen geplant. Wir werden die Prinzipien der Ressourcenmobilisierung mittels cholinerger Schaltkreise untersuchen. Insbesondere werden wir untersuchen, wie die cholinerge Modulation durch Stimulation (Nucleus basalis, mediales Septum) genutzt werden kann, um Lern- und Gedächtnisprozesse zu mobilisieren (neuronale Feuermodiübergänge, neuronale Oszillationen im Theta- und Gammabereich, Engrammbildung).