Nachfolgend finden Sie beispielhaft 3 aktuelle Projekte:

Else Kröner-Promotionskolleg „Jena School for Ageing Medicine (JSAM): Es ist allgemein anerkannt, dass körperliche Aktivität die kognitiven Fähigkeiten verbessert, auch wenn mit einem Training erst in einem späteren Alter begonnen wird. Allerdings sind die Auswirkungen eines „alternden“ Darms und des Mikrobioms auf die Plastizität des Gehirns, insbesondere in alten Organismen bisher kaum bekannt. In dem hier geplanten Projekt sollen Mäuse vom 22 bis zum 24 Lebensmonat einem nicht motorisierten freiwilligen Laufen in einem Laufrad ausgesetzt werden. Wir erwarten eine kognitive Verbesserung, Auswirkungen auf das Darmmikrobiom und die Metabolite, eine bessere Darmbarrierefunktion und eine verminderte Entzündungsreaktion sowohl im Hirn als auch im Kolon infolge der physischen Aktivität im Laufrad. Das hier zu beantragende Projekt ist Teil eines größeren Gesamtprojektes. Das Teilprojekt umfasst: die Mitbetreuung der Tierexperimente (Laufrad), Entnahme von Proben des Gehirns und des Dickdarms, RNA-Isolierung und qPCR zur Untersuchung von entzündlichen und immunologisch relevanten Prozessen. Während inflammaging (Entzündungsaltern) für das Gehirn gut untersucht ist, gibt es kaum Befunde für den Darm. Da jedoch ein veränderter Entzündungszustand des Dickdarms im Alter die Darm-Gehirn-Kommunikation negativ beeinflussen kann und somit einen Teufelskreis schaffen kann, der zu neurodegenerativen Erkrankungen führt, sind solche Untersuchungen von essentieller Bedeutung.

DFG EpiGutAge: Epigenom-Mikrobiom Crosstalk: Ein neuer Weg zur Erhaltung der Kognition im Alter: Kognitiver Verfall und Demenz gehören weltweit zu den wichtigsten alterungsbedingten Gesundheitsproblemen. Veränderungen im Lebensstil wie soziale Interaktion und körperliche Aktivität - auch wenn sie erst spät im Leben einsetzt - sind vorteilhaft für die Erhaltung der Kognition und ein gesundes Altern. Die Rolle des Darmmikrobioms bei der Modulation der Gehirnfunktion ist derzeit von hohem Interesse. Darmmikrobiota reagieren auf Umweltreize und erzeugen infolgedessen zahlreiche Metaboliten, die für die Physiologie des Wirts wichtig sind. Omics-Technologien (Sequenzierung des Transkriptoms, des Metagenoms und der 16S rRNA) werden angewandt, um Mäuse in verschiedenen Altersstufen und nach kognitionsmodulierenden Eingriffen zu analysieren. Ziel ist es ein in silico Modell der Mikrobiom-Darm-Hirn-Interaktion zu konstruieren. Aktuelle Publikationen zeigen, dass das Altern mit ausgeprägten Veränderungen der DNA-Methylierung verbunden ist und dass das Mikrobiom diesen epigenetischen Mechanismus stark beeinflusst. Daher beabsichtigen wir in diesem Projekt, unseren vorhandenen Datensatz mit Informationen über das Methylom in Dickdarm- und Hirnproben zu ergänzen. Eine Teilmenge von Hirnproben wird einer zelltypspezifischen Analyse unterzogen werden. Diese epigenomischen Daten werden unser in silico Stoffwechselmodell vervollständigen, um Interaktionen zwischen Mikrobiom und Gehirn im Laufe des Alterns, in Bezug zur kognitiven Funktion und ihre Beeinflussung durch kognitionserhaltende Eingriffe vorherzusagen und zu modellieren. Unser Modell soll in Zukunft als wesentliche Grundlage für das Design mikrobiombasierter Therapien dienen, mit dem Ziel kognitivem Funktionsverlust und Alterungspathologien entgegenzuwirken.

Unsere AG ist auch mit einem Teilprojekt in dem von Prof. O.W. Witte koordinierten Marie Skłodowska-Curie Innovative Training Network SmartAge (Beginn 09/2020) beteiligt. Gegenwärtig gibt es keine Möglichkeit das Fortschreiten von leichten kognitiven Beeinträchtigungen im Alter zur Entwicklung einer Demenz zu verhindern. Die vielversprechenden Fortschritte in der aktuellen Mikrobiomforschung bieten jedoch völlig neue Perspektiven für Diagnostik und Therapie. Gleichzeitig besteht ein großer Bedarf an Spezialisten auf diesem Gebiet. Ziel von SmartAge ist es, die Lebensqualität älterer Menschen zu verbessern und Kosten im Gesundheitssystem zu sparen, indem das Mikrobiom als Moderator zwischen Darm und Gehirn vor allem in seiner Wechselwirkung mit dem Alter und in seinen Auswirkungen auf die Kognition verstanden und genutzt wird. Ernährungs- und Lebensstil-Interventionen werden in einem translationalen Ansatz angewandt, um die kognitiven Funktionen im Alter zu steigern und die zugrundeliegenden Mikrobiom-assoziierten Mechanismen und spezifische Schlüsselregulatoren zu identifizieren. Das Netzwerk umfasst 16 europäische Forschungsinstitutionen, um 15 junge Forscher interdisziplinär auszubilden und somit die europäische Forschungslandschaft zu stärken.

Weiterführende Informationen unter: https://www.uniklinikum-jena.de/etnsmartage/en/.

Schlaganfallinduktion

• MCAO (Okklusion der mittleren Zerebralarterie)
• PT (Photothrombose)

Interventionen

• Ernährung, Medikamente (Maus, Mensch)
• Sport (Mensch)
• Laufrad, Laufband (Maus)
• Reizangereicherte Käfige (Maus)

Mauszucht

• Alterszucht
• Transgene Mäuse

Molekularbiologie

• ISH (In situ Hybridisierung, radioaktiv/nicht-radioaktiv)
• qPCR
• RNAseq (In Kooperation mit dem FLI und der CAU)
• DNA-Methylierung (In Kooperation mit dem FLI)

Mikrobiota

• 16S rRNA
• Metagenom (In Kooperation mit dem FLI und der CAU)
• Metabolom (In Kooperation mit dem HelmholtzZentrum München)
• Fäkaltransfer (Mäuse)

Zellkultur

• Neurosphären
• Mikroglia (auch Isolation)
• adenoviraler Transfer von shRNA

Verhaltenstest

• Motorik (RotaRod, Open field, GridWalk)
• Gedächtnis (Barnes Maze, Novel Object Recognition Test)Proteinbiochemie (Isolation, Western Blot)

Immunhistochemie/-floureszenz

Publications (Google Scholar, 07/2020):          h-index: 25, i10-index 35, total citations: 1663

2019-2015

Conserved aging-related signatures of senescence and inflammation in different tissues and species. Barth E, Srivastava A, Stojiljkovic M, Frahm C, Axer H, Witte OW, & Marz M. (2019), Aging, 11(19), 8556–8572. doi:10.18632/aging.102345

Changes in Oral Microbial Ecology of C57BL/6 Mice at Different Ages Associated with Sampling Methodology.Hernández-Arriaga A, Baumann A, Witte OW, Frahm C, Bergheim I, & Camarinha-Silva A. (2019), Microorganisms, 7(9), 283. doi:10.3390/microorganisms7090283

Mikrobiom und neurodegenerative Erkrankungen. Frahm, C., Witte, O.W. (2019), Der Gastroenterologe 14 (3), 166-171

Stroke Accelerates and Uncouples Intrinsic and Synaptic Excitability Maturation of Mouse Hippocampal DCX+ Adult-Born Granule Cells. Ceanga M, Keiner S, Grünewald B, Haselmann H, Frahm C, Couillard-Després S, Witte OW, Redecker C, Geis C, & Kunze A. (2019), The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience, 39(9), 1755–1766. doi:10.1523/JNEUROSCI.3303-17.2018

Mechanistic basis of an epistatic interaction reducing age at onset in hereditary spastic paraplegia. Newton T, Allison R, Edgar JR, Lumb JH, Rodger CE, Manna PT, Rizo T, Kohl Z, Nygren A, Arning L, Schüle R, Depienne C, Goldberg L, Frahm C, Stevanin G, Durr A, Schöls L, Winner B, Beetz C, & Reid E. (2018), Brain : a journal of neurology, 141(5), 1286–1299. https://doi.org/10.1093/brain/awy034

Transcriptomic alterations during ageing reflect the shift from cancer to degenerative diseases in the elderly. Aramillo Irizar P, Schäuble S, Esser D, Groth M, Frahm C, Priebe S, Baumgart M, Hartmann N, Marthandan S, Menzel U, Müller J, Schmidt S, Ast V, Caliebe A, König R, Krawczak M, Ristow M, Schuster S, Cellerino A, Diekmann S, Englert C, Hemmerich P, Sühnel J, Guthke R, Witte OW, Platzer M, Ruppin E, Kaleta C. (2018), Nature communications, 9(1), 327. https://doi.org/10.1038/s41467-017-02395-2

Sigma 1 receptor activation modifies intracellular calcium exchange in the G93AhSOD1 ALS model. Tadić V, Malci A, Goldhammer N, Stubendorff B, Sengupta S, Prell T, Keiner S, Liu J, Guenther M, Frahm C, Witte OW, & Grosskreutz J. (2017), Neuroscience, 359, 105–118. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2017.07.012

Transcriptional profiling reveals protective mechanisms in brains of long-lived mice. Frahm C, Srivastava A, Schmidt S, Mueller J, Groth M, Guenther M, Ji Y, Priebe S, Platzer M, & Witte OW. (2017), Neurobiology of aging, 52, 23–31., https://doi.,org/10.,1016

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The spectrum of KIAA0196 variants, and characterization of a murine knockout: implications for the mutational mechanism in hereditary spastic paraplegia type SPG8. Jahic A, Khundadze M, Jaenisch N, Schüle R, Klimpe S, Klebe S, Frahm C, Kassubek J, Stevanin G, Schöls L, Brice A, Hübner CA, & Beetz C. (2015), Orphanet journal of rare diseases, 10, 147. https://doi.org/10.1186/s13023-015-0359-x

Branched-chain amino acid catabolism is a conserved regulator of physiological ageing. Mansfeld J, Urban N, Priebe S, Groth M, Frahm C, Hartmann N, Gebauer J, Ravichandran M, Dommaschk A, Schmeisser S, Kuhlow D, Monajembashi S, Bremer-Streck S, Hemmerich P, Kiehntopf M, Zamboni N, Englert C, Guthke R, Kaleta C, Platzer M, Sühnel J, Witte OW, Zarse K, Ristow M. (2015), Nature communications, 6, 10043. https://doi.org/10.1038/ncomms10043

2014-2010

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Age-specific transcriptional response to stroke. Sieber MW, Guenther M, Jaenisch N, Albrecht-Eckardt D, Kohl M, Witte OW, Frahm C. (2014), Neurobiology of aging, 35(7), 1744–1754. https://doi.org/10.1016/j.neurobiolaging.2014.01.012

Impact of indomethacin on neuroinflammation and hippocampal neurogenesis in aged mice. Boehme M, Guenther M, Stahr A, Liebmann M, Jaenisch N, Witte OW, Frahm C. (2014), Neuroscience letters, 572, 7–12. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2014.04.043

Astrocytic Cx43 and Cx30 differentially modulate adult neurogenesis in mice. Liebmann M, Stahr A, Guenther M, Witte OW, Frahm C. (2013), Neuroscience letters, 545, 40–45. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2013.04.013

Attenuated inflammatory response in triggering receptor expressed on myeloid cells 2 (TREM2) knock-out mice following stroke. Sieber MW, Jaenisch N, Brehm M, Guenther M, Linnartz-Gerlach B, Neumann H, Witte OW, Frahm C. (2013), PloS one, 8(1), e52982. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0052982

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2009-2005

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Adult and embryonic GAD transcripts are spatiotemporally regulated during postnatal development in the rat brain. Popp A, Urbach A, Witte OW, Frahm C. (2009), PloS one, 4(2), e4371. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0004371

Loss of GABAergic neurons in the subiculum and its functional implications in temporal lobe epilepsy. Knopp A, Frahm C, Fidzinski P, Witte OW, Behr J. (2008), Brain: a journal of neurology, 131(Pt 6), 1516–1527. https://doi.org/10.1093/brain/awn095

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Stable expression of the vesicular GABA transporter following photothrombotic infarct in rat brain. Frahm C, Siegel G, Grass S, Witte OW. (2006), Neuroscience, 140(3), 865–877. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2006.02.045

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2004-1998

Astrocytic Connexin 43 mRNA is Upregulated in the Vicinity of the Photothrombotic Lesion in Rat Brain. Haupt C, Witte OW, and Frahm C. (2004), Klinische Neurophysiologie, 35(03). doi: 10.1055/s-2004-832006.

Ionotropic GABA receptors with mixed pharmacological properties of GABAA and GABAC receptors. Hartmann K, Stief F, Draguhn A, Frahm C. (2004), European journal of pharmacology, 497(2), 139–146. https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2004.06.044

GABA neurons survive focal ischemic injury. Frahm C, Haupt C, Witte OW. (2004), Neuroscience, 127(2), 341–346. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2004.05.027

Transmitter-Konzentration und synaptische Hemmung bei Epilepsie, Draguhn A, Hartmann K, Stief F, Frahm C, Engel D. (2003), Zeitschrift für Epileptologie, 16(3), 223–228. doi: 10.1007/s10309-003-0026-4.

Unaltered control of extracellular GABA-concentration through GAT-1 in the hippocampus of rats after pilocarpine-induced status epilepticus. Frahm C, Stief F, Zuschratter W, Draguhn A. (2003), Epilepsy research, 52(3), 243–252. https://doi.org/10.1016

GAD and GABA transporter (GAT-1) mRNA expression in the developing rat hippocampus. Frahm C, Draguhn A. (2001), Brain research. Developmental brain research, 132(1), 1–13. https://doi.org/10.1016/s0165-3806(01)00288-7

Plasticity of rat central inhibitory synapses through GABA metabolism. Engel D, Pahner I, Schulze K, Frahm C, Jarry H, Ahnert-Hilger G, Draguhn A. (2001), The Journal of physiology, 535(Pt 2), 473–482. https://doi.org/10.1111/j.1469-7793.2001.00473.x

Efficacy of background GABA uptake in rat hippocampal slices. Frahm C, Engel D, Draguhn A. (2001), Neuroreport, 12(8), 1593–1596. https://doi.org/10.1097/00001756-200106130-00016

Presence of gamma-aminobutyric acid transporter mRNA in interneurons and principal cells of rat hippocampus. Frahm C, Engel D, Piechotta A, Heinemann U, Draguhn A. (2000), Neuroscience letters, 288(3), 175–178. https://doi.org/10.1016

Acute effects of gamma-vinyl-GABA on low-magnesium evoked epileptiform activity in vitro. Engel D, Endermann U, Frahm C, Heinemann U, Draguhn A. (2000), Epilepsy research, 40(2-3), 99–107. https://doi.org/10.1016/s0920-1211(00)00112-1

Age-dependence of the anticonvulsant effects of the GABA uptake inhibitor tiagabine in vitro. Sabau A, Frahm C, Pfeiffer M, Breustedt J, Piechotta A, Numberger M, Engel D, Heinemann U, Draguhn A. (1999), European journal of pharmacology, 383(3), 259–266. https://doi.org/10.1016

Laminar difference in GABA uptake and GAT-1 expression in rat CA1. Engel D, Schmitz D, Gloveli T, Frahm C, Heinemann U, Draguhn A. (1998), The Journal of physiology, 512 ( Pt 3)(Pt 3), 643–649. https://doi.org/10.1111/j.1469-7793.1998.643bd.x

Mitarbeiter
Marie-Luise Ederer (MD)
Leonie Lu Riedel (MD)
Dr. Rowena Schultz (Postdoc)
Jakob Scharnholz (Student)
Madlen Günther (Dipl. Ing)

Alumni
Dr.rer.nat. Corinna Haupt
Dr.rer.nat. Anna Stahr
Dr.rer.nat. Nadine Jänisch
Dr.rer.nat. Matthias Sieber
Dr.rer.nat. Anke Popp
Dr.rer.nat. Akash Srivastava (Co-supervisor)
Dr.rer.nat. Yuanyuan Ji (Co-supervisor)
Dr.med. Robert Zünder
Marcus Böhme (Diplom)
Gabriele Siegel (Diplom)
Jule Müller (Diplom)
Marie Liebmann (Diplom)
Martin Brehm (Diplom)
Madlen Günther (Diplom)
Jennifer Behler (Diplom)
Maria Knyrim (MSc)
Ivana Radulović (MSc, Co-supervisor)
Martin Möller (BSc)

Original papers in peer reviewed journals

Hermes M, Antonow-Schlorke I, Hollstein D, Kühn S, Rakers F, Frauendorf V, Dreiling M, Rupprecht S, Schubert H, Witte OW, Schwab M (2020). Maternal psychosocial stress during early gestation impairs fetal structural brain development in sheep. Stress 23(2):233-242.

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Frasch MG, Müller T, Wicher C, Weiss C, W Schwab K, Schubert H, Schwab M (2009). Heart rate variability analysis allows early asphyxia detection in ovine fetus. Reprod Sci 16(5):509-17.

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• Dr. med. Christoph Bergmeier
• Dr. med. Sven Rupprecht
• Dr. med. Florian Rakers
• Dr. med. Michelle Dreiling
• Dr. med. Rene Schiffner
• Ina Ingrisch
• Claudia Sommer

• Verhaltensanalysen (Open field, Morris water maze, Barnes Maze, Object/Location novelty recognition, Novelty suppressed feeding, Tail suspension Test, RotaRod, Grid walk)
• Tiermodelle: Kortikale Spreading depolarization, Photothrombose, MCAO (Maus/Ratte), transgene Mausmodelle
• Molekularbiologische Methoden (RNA- und DNA-Isolation, qRT-PCR, Microarray, Klonierung, RNAseq)
• Immunhistochemie/-fluoreszenz
• Konfokale Laser Scanning Mikroskopie (LSM), Stereologie
• Zellkultur
• Proteinbiochemie (Isolation, Western Blot)
• Elektrophysiologie (Feldpotentiale an akuten Hirnschnitten, EEG und DC-Potential in vivo)

• Urbach A, Bruehl C, Witte OW: Microarray based long term detection of genes differentially expressed after cortical spreading depression. Eur J Neurosci, 24(3), 2006
• Urbach A, Redecker C, Witte OW: Induction of neurogenesis in the adult dentate gyrus by cortical spreading depression. Stroke 39(11), 2008
• Popp A, Urbach A, Witte OW, Frahm C: Adult and juvenile GAD transcripts are spatiotem-porally regulated during postnatal development in the rat brain. PlosONE 4(2), 2009
• Ansorg A, Witte OW, Urbach A: Age-dependent kinetics of dentate gyrus neurogenesis in the absence of cyclin D2. BMC Neuroscience 13, 2012.
• Urbach A, Robakiewicz I, Baum E, Kaczmarek L, Witte OW, Filipkowski RK: Cyclin D2 knockout mice with depleted adult neurogenesis learn Barnes maze task. Behav Neurosci 127(1), 2012
• Schumacher L, Urbach A, Lutzenburg M, Bidmon HJ,Witte OW: Bihemispheric ischemic tolerance induced by unilateral focal cortical lesion. Brain Res 1570, 2014
• Urbach A, Brueckner J, Witte OW: Cortical spreading depolarization stimulates gliogenesis in the rat entorhinal cortex. JCBFM, 2014; https://doi.org/10.1038/jcbfm.2014.232
• Ansorg A, Bornkessel K, Witte OW, Urbach A: Immunohistochemistry and multiple labeling with antibodies from the same host species to study adult hippocampal neurogenesis. JoVE, https://dx.doi.org/10.3791/52551
• Urbach A, Witte OW: Photochemical models of focal brain ischemia. In: Rodent models of stroke, Dirnagl U (ed). Humana Press, 2016
• Urbach A, Baum E, Braun F, Witte OW: Cortical Spreading Depolarization Increases Adult Neurogenesis, and Alters Behavior and Hippocampus-Dependent Memory in Mice. JCBFM, 2016; https://doi.org/10.1177/0271678X16643736
• Hartings JA, Shuttleworth CW, Kirov SA, Ayata C, Hinzman JM, Foreman B, Andrew D, Boutelle MG, Brennan KC, Carlson AP, Dahlem MA, Drenckhahn C, Dohmen C, Fabricius M, Farkas E, Feuerstein D, Graf R, Helbok R, Lauritzen M, Major S, Oliveira-Ferreira AI, Richter F, Rosenthal ES, Sakowitz OW, Sánchez-Porras R, Santos E, Schöll M, Strong AJ, Urbach A, Westover MB, Winkler MKL, Witte OW, Woitzik J, Dreier JP: The continuum of spreading depolarizations in acute cortical lesion development: examining Leão’s legacy. JCBFM, 2016; https://doi.org/10.1177/0271678X16654495
• Urbach A, Witte OW: Divide or commit – Revisiting the role of cell cycle regulators in adult hippocampal neurogenesis. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2019;https://doi.org/10.3389/fcell.2019.00055

• Pensold D, Reichard J, Van Loo KMJ, Ciganok N, Hahn A, Bayer C, Liebmann L, Groß J, Tittelmeier J, Lingner T, Salinas-Riester G, Symmank J, Halfmann C, González-Bermúdez L, Urbach A, Gehrmann J, Costa I, Pieler T, Hübner CA, Vatter H, Kampa B, Becker AJ, Zimmer-Bensch G: DNA Methylation-Mediated Modulation of Endocytosis as Potential Mechanism for Synaptic Function Regulation in Murine Inhibitory Cortical Interneurons. Cerebral Cortex, 2020; https://doi.org/10.1093/cercor/bhaa009

• Trautmann C, Bock A, Urbach A, Hübner CA, Engmann O: Acute vitamin B12 supplementation evokes antidepressant response and alters Ntrk-2. Neuropharmacology, 2020. https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2020.108112

• Hahn A, Bayer C, Pensold D, Tittelmeier J, Marx-Bluemel L, Gonzalez-Bermudez L, Linde J, Gross J, Salinas-Riester G, von Maltzahn J, Spehr M, Pieler T, Urbach A, Zimmer-Bensch G: DNA methyltransferase 1 (DNMT1) function is implicated in the age-related loss of cortical interneurons. Front Cell Dev Biol, 2020; https://doi.org/10.3389/fcell.2020.00639
  

• LGSA “Funktionelle Relevanz adulter hippocampaler Neurogenese nach kortikaler Spreading Depression”, 2006-2010
• IZKF (J15) “Relevance of adult neurogenesis for the structural and functional plasticity of the hippocampus”, 2008-2010
• Programm zur Förderung der Drittmittelfähigkeit von NachwuchswissenschaftlerInnen "Herstellung einer Cyclin D2fl/fl Mausstammzellinie als Voraussetzung zur Erzeugung einer konditionalen Cyclin D2-knock out Maus", 2010-2011
• GRK1715, Project “Protective and Deleterious Consequences of Ischemic Preconditioning: The Janus Face of Adaptive Stress Responses”, 2011-2014
• Prochance, 2016
• DAAD, 2017

• IZKF Advanced Medical Scientist program, 2019-2022

• Prochance, 2019

• M.Sc. Anum Zahra
• M.Sc. Marta Sanchéz Carbonell
• M.Sc. Patricia Jiménez Peinado
• cand. med. Lisa Zschille
• cand. med. Juliane Stadtkus
• cand. med. Florian Brand
• cand. B.Sc. Gregor Stein

• Dr. rer. nat. Varunika Goyal
• Dr. med. Judith Brückner
• Dr. med. Urike Rüddel
• Dr. med. Hannah Zipprich
• Dr. med. Falko Braun
• B.Sc. Marcel Brosch
• B.Sc. Sissy Schaller
• B.Sc. Felix Tetzlaff
• B.Sc. Ronja Badelt
• B.Sc. Bente Kaske
• B.Sc. Enno Bockelmann
• B.Sc. Luca Buchs
• B.Sc. Maria Thielemann
• B.Sc. Jule Müller
• cand. B.Sc. Anne Sophie Wallmann
• cand. B.Sc. Jan Hawlicki
• M.Sc. Katja Bornkessel
• M.Sc. Jaya Keertana Srimat Kandadai
• M. Sc. Vanessa Knölker
• Dipl. Biol. Lena Schumacher
• Dipl. Biol. Anne Ansorg
• Dipl. Biol. Eileen Baum

Unsere Arbeitsgruppe entwickelt Methoden zur Analyse von Hirnstrukturen in MRT-Bildern. Dabei kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz, die von Voxel-basierter Morphometrie bis zu Verfahren reichen, welche die Kortexoberfläche rekonstruieren. Diese Methoden lassen sich für zahlreiche morphometrische Fragestellungen einsetzen. Ein klassisches Einsatzgebiet im klinischen Bereich ist der Nachweis krankheitsbedingter Veränderungen der Hirnstruktur bei neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen. Die Verfahren eignen sich aber auch, um Entwicklungs- und Alterungsprozesse oder lernbedingte Veränderungen bei gesunden Kontrollprobanden nachzuweisen. Während diese Untersuchungen meist auf Kohortenebene durchgeführt werden, um eine Aussage über eine Stichprobe zu erhalten, lassen sich die gewonnenen morphometrischen Parameter mit Hilfe multivariater Maschinenlernverfahren auch für die Vorhersage individueller Krankheitsverläufe einsetzen, um z.B. eine mögliche Alzheimerdemenz mehrere Jahre im Voraus vorherzusagen.

Publikationen der Arbeitsgruppe: http://www.neuro.uni-jena.de/publications

Team der Arbeitsgruppe: http://www.neuro.uni-jena.de/people

http://www.neuro.uni-jena.de/people

Webseite der Structural Brain Mapping Group der Klinik für Neurologie,
Klink für Psychiatrie, Friedrich-Schiller-Universität Jena 

Huschmann A, Rasche M, Schlattmann P, Witte OW, Schwab M, Schulze C, Rakers F (2020). A Case-Crossover Study on Short-Term Exposure to Moderate Levels of Air Pollution and Risk of Heart Failure. ESC Heart Failure in press.

Franzke P, Bitsch A, Walther M, Schiffner R, Rupprecht S, Rasche M, Volk GF, Witte OW, Schlattmann P, Guntinas-Lichus O, Schwab M, , Rakers F (2018). Weather, Weather changes and the Risk of Bell’s Palsy: A Multicenter Case-Crossover Study. Neuroepidemiology 51 (3-4):207-15.

Rakers F, Rasche M, Schwab M (2018). Reply to the letter 'Is a rapid increase in nitrogen oxides really associated with an acute myocardial infarction?' Eur J Prev Cardiol 1:2047487318768324.

Rasche M, Walther M, Schiffner R, Kroegel N, Rupprecht S, Schlattmann P, Schulze PC, Franzke P, Witte OW, Schwab M, Rakers F. (2018). Rapid increases in nitrogen oxides are associated with acute myocardial infarction: A case-crossover study. Eur J Prev Cardiol 1:2047487318755804.

Rakers F, Walther M, Schiffner R, Rupprecht S, Rasche M, Kockler M, Witte OW, Schlattmann P, Schwab M (2017). Weather as a risk factor for epileptic seizures: A case-crossover study. Epilepsia 58(7):1287-1295.

Rakers F, Schiffner R, Brandstädt, A, Rupprecht S, Witte OW, Schlattmann P, Schwab M (2016). Rapid weather changes are associated with increased ischemic stroke risk: a case-crossover study. Eur J Epidemiol 31(2), 137-146.

• Dr. med. Marius Rasche
• Michael Kockler
• Dr. med. Sven Rupprecht

• Modellierung und Simulation bioelektrischer und biomagnetischer Phänomene (Boundary Element Method, Multiple Multipol Methode, Finite Element Method)
• Zerlegungsverfahren für mehrdimensionale Daten (Wavelets, Matching Pursuit, PARAFAC, ICA, Multipolzerlegungen, Multi-Dipolzerlegungen)
• Deterministische und stochastische Optimierungsverfahren für biomedizinische Anwendungen
• Oszillationsanalyse und Phasenschätzungsverfahren zur Untersuchung von Informationstransfer bei biomedizinischen Anwendungen

Güllmar, D., Haueisen, J., Eiselt, M., Gießler, F., Flemming, L., Anwander, A., Knösche, T.R., Wolters, C.H., Dümpelmann, M., Tuch, D.S., Reichenbach, J.R.: Influence of anisotropic conductivity on EEG source reconstruction: Investigations in a rabbit model. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 53: 1841-1850, 2006.

Schimpf, P.H., Liu, H., Ramon, C., Haueisen, J.: Efficient Electromagnetic Source Imaging With Adaptive Standardized LORETA/FOCUSS. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 52(5): 901 - 908, 2005.

Schimpf, P.H., Haueisen, J., Ramon, C.: Ellipsoidal refinement of the minimum norm: Performance in an anatomically realistic EEG model. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 51(4): 679-683, 2004.

Jaros, U., Hilgenfeld, B., Lau, S., Curio, G., Haueisen, J.: Nonlinear interactions of high-frequency oscillations in the human somatosensory system. Clinical Neurophysiology, 119(11): 2647-57, 2008.

Haueisen, J., Leistritz, L., Süße, T., Curio, G., Witte, H.: Identifying mutual information transfer in the brain with differential-algebraic modeling: evidence for fast oscillatory coupling between cortical somatosensory areas 3b and 1, Neuroimage, 37: 130-136, 2007.

Leistritz, L., Putsche, P., Schwab, K., Hesse, W., Süße, T., Haueisen, J., Witte, H.: Coupled oscillators for modeling and analysis of EEG/MEG oscillations. Biomed. Tech. 52: 83-89, 2007.

Unsere Arbeitsgruppe hat das Ziel die Mechanismen der altersbedingten Abnahme neuraler Stammzellen und neugebildeter Nervenzellen zu erforschen. Dabei fokussiert sich die Arbeitsgruppe auf das Teilungsverhalten, die proliferative Kapazität und das Differenzierungspotential der Stammzellen während der Alterung unter physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen. Wir konzentrieren uns dabei auf zwei Regionen des Gehirns in dem zeitlebens Neurogenese durch neurale Stammzellen stattfindet: der Gyrus dentatus der Hippokampusformation und die subventrikulär Zone der lateralen Ventrikel/Riechhirn.

Unsere Schlüsselfragen sind unter anderem:

• Warum nehmen der Stammzellpool und die Neurogenese während der Alterung massiv ab?

• Wie verändert sich die Selbsterneuerung der Stammzellen während der Alterung?

• Wie verändert sich das Differenzierungspotential der Stammzellen während der Alterung?

• Welche zellulären Mechanismen liegen der altersbedingten Abnahme des Stammzellpools zugrunde?

• Wie verändern sich die Hippokampus-abhängigen Lern- und Gedächnisvorgänge während der Alterung?

Zur Beantwortung unserer Fragen bedienen wir uns neusten Techniken wie beispielsweise transgene induzierbare Mausmodelle, in vivo clonal analysis, lineage tracing und fate mapping Experimente, viraler Gentransfer, CLARITY Methode, immunhistochemischer- und molekularbiologischer Verfahren, eine Auswahl von kognitiven und motorischen Verhaltenstests, Implantationen mini osmotischer Pumpen, konfokaler Mikroskopie, verschiedene Schlaganfallmodelle und unterschiedliche Aktivitätsparadigmen.

2005: Neurobiology Award of Excellence (NIH) bestowed upon by the Sam Schmidt Paralysis Foundation “Route 28 Summits in Neurology: Restoring Mobility: Stem Cells and Sensory/Motor Systems of the Spinal Cord”, Semiahmoo, Washington, USA

Aktuelle Förderungen

• Else Kröner-Promotionskolleg Jena School for Ageing Medicine (JSAM) (TA), 2019-2022
• IZKF women in science (FF06): Expansion of radial glia-like stem cellsby modulation of intracellular chloride concentration in the hippocampal dentate gyrus during aging, 2019-2020
• DFG (KE1914/2-1): Einfluss der intrazellulären Chlorid-abhängigen Modulation radialer glia-like Stammzellen auf die adulte Neurogenese sowie deren assoziierte kognitive Funktion im alternden Gehirn, 2017 - 2020
• Else Kröner-Forschungskolleg AntiAge als assoziierte Kollegiatin (SK), 2019 - 2022
• IZKF Promotionsstipendium

Ausgelaufene Förderungen

• ProChance Programmlinie A2: Förderung des wissenschaftlichen Austausches der Nachwuchsforscherinnen, Friedrich-Schiller-Universität Jena (SK): Efficiency of unchallenged microglia phagocytosis is disturbed after stroke, 2016
• Förderung der Drittmittelfähigkeit an der Friedrich-Schiller-Universität Jena (SK): Aberrante Neurogenese im Gyrus dentatus nach Schlaganfällen, 2012 - 2013
• IZKF Juniorprojekt (SK): Morphologische und funktionelle Charakterisierung der NG2-Glia in der Umgebung fokaler ischämischer Hirninfarkte, 2008 - 2009
• IZKF Promotionsstipendien (LP, MR, FW)

Weselek G, Keiner S, Fauser M, Wagenführ L, Müller J, Kaltschmidt B, Brandt MD, Gerlach M, Redecker C, Hermann A, Storch A. Norepinephrine is a negative regulator of the adult periventricular neural stem cell niche. Stem Cells. 2020 May 30. doi: 10.1002/stem.3232. Online ahead of print. PMID: 32473039

Kathner-Schaffert C, Karapetow L, Günther M, Rudolph M, Dahab M, Baum E, Lehmann T, Witte OW, Redecker C, Schmeer CW, Keiner S. Early Stroke Induces Long-Term Impairment of Adult Neurogenesis Accompanied by Hippocampal-Mediated Cognitive Decline. Cells. 2019 Dec 17;8(12):1654. doi: 10.3390/cells8121654.

Fiebig C, Keiner S, Ebert B, Schäffner I, Jagasia R, Chichung Lie D and Beckervordersandforth R. Mitochondrial Dysfunction in Astrocytes Impairs the Generation of Reactive Astrocytes and Enhances Neuronal Cell Death in the Cortex Upon Photothrombotic Lesion. Front Mol Neurosci. 2019 Feb 22;12:40.

Ceanga M, Keiner S, Grünewald B, Haselmann H, Frahm C, Couillard-Després S, Witte OW, Redecker C, Geis C, Kunze A. Stroke Accelerates and Uncouples Intrinsic and Synaptic Excitability Maturation of Mouse Hippocampal DCX+ Adult-Born Granule Cells. J Neurosci. 2019 Feb 27;39(9):1755-1766.

Tadić V, Adam A, Goldhammer N, Lautenschlaeger J, Oberstadt M, Malci A, Le TT, Sengupta S, Stubendorff B, Keiner S, Witte OW, Grosskreutz J. Investigation of mitochondrial calcium uniporter role in embryonic and adult motor neurons from G93AhSOD1 mice. Neurobiol Aging. 2019 Mar;75:209-222.

Sengupta S, Le TT, Adam A, Tadić V, Stubendorff B, Keiner S, Kloss L, Prell T, Witte OW, Grosskreutz J. Interferon-γ Receptor 1 and GluR1 upregulated in motor neurons of symptomatic hSOD1G93A mice. Eur J Neurosci. 2019 Jan;49(1):62-78.

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Beckervordersandforth R, Ebert B, Schäffner I, Moss J, Fiebig C, Shin J, Moore DL, Ghosh L, Trinchero MF, Stockburger C, Friedland K, Steib K, von Wittgenstein J, Keiner S, Redecker C, Hölter SM, Xiang W, Wurst W, Jagasia R, Schinder AF, Ming GL, Toni N, Jessberger S, Song H, Lie DC. Role of Mitochondrial Metabolism in the Control of Early Lineage Progression and Aging Phenotypes in Adult Hippocampal Neurogenesis. Neuron. 2017 Feb 8;93(3):560-573.

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Frahm C, Siegel G, Grass S, Witte OW. (2006) Stable expression of the vesicular GABA transporter following photothrombotic infarct in rat brain. Neuroscience. 140(3):865-77.

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Molecular Medicine (MolMed Neurowissenschaften)

• Dipl.-Ing. Madlen Günther
• M. Sc. Mahmoud Dahab Mohamed
• Cand. med. Kassandra Reiche
• Cand. med. Edith Göller
• Cand. med. Tina Andrä
• B. Sc. Leopold Wohlsperger
• B. Sc. Jessica Mesterheide
• Cand. B. Sc.Sabrina Beersiek
• Judith Hidalgo

• M. Sc. Carolin Kathner
• B. Sc. Maximillian Jamin
• B. Sc. Susanne Neumann
• B. Sc.Tanja Steinbach
• B. Sc. Melanie Storch 

motor neuron disease association

EU Joint Programming for Neurodegenerative Disease Research (JPND)

ERA-Net Neuron

Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG

Deutsche Gesellschaft für Muskelkranke DGM

EFRE Thüringer Aufbaubank

Deutsche Gesellschaft für Muskelkranke DGM

Die Publikationen der Arbeitsgruppe NEDIG finden Sie unter Pubmed.com, ResearchGate und Scholar.

KooperationspartnerInnen National

• PD Dr. Tino Prell, Neurologie UKJ
• Prof. Dr. Thomas Mayer, Neuroradiologie UKJ
• Prof. Dr. Bernhard Strauss, Medizinische Psychologie UKJ
• Prof. Dr. Albert Ludolph, UK Ulm
• Prof. Dr. Christian Hübner, UKJ
• Prof. Dr. Heidrun Rhode, UKJ
• Prof. Dr. Thomas Meyer, Charite Berlin
• Dr. Torsten Grehl, Essen
• Prof. Dr. Joachim Weis, Aachen
• Prof. Dr. Ingo Kurth, Aachen
• Prof. Dr. Susanne Petri, Hannover
• Prof. Bernhard Keller, Göttingen
• Prof. Christian Hübner, Humangenetik
• Dr. Joachim Clement, Hämato-Onkologie
• Prof. Dr. Andreas Hermann, Rostock

KooperationspartnerInnen International

• Prof. Dr. Pamela Shaw, MD, FRCP, SITRAN Sheffield (UK)
• Prof. Dr. Philip van Damme, UZ Leuven (Belgien)
• Dr. Iddo Magen, Weizmann Institute (Israel)
• Prof. Dr. Martin Turner, Oxford (UK)
• Dr. Peter Bede, Dublin (Ireland)
• Prof. Dr. Leonard van den Bergh, Utrecht (NL)
• Prof. Dr. Mamede de Carvalho, Lissabon (Portugal)
• Prof. Dr. Magdalena Kuzma, Warscheu (Polen)
• Prof. Dr. Markus Weber, St. Gallen (Schweiz)
• Prof. Dr. Peter Andersen, Umea (Schweden)
• Prof. Javier Garcia-Sancho, Valladolid (E)
• Prof. Ludo van den Bosch, Leuven (B)
• Prof. Pamela Shaw, Sheffield (UK)

Widmung

• Prof. Maria Carri, Rom (Italien) ( 2018 R.I.P. she went way too early)

MitarbeiterInnen

• Dr. rer. nat. Beatice Stubendorff
• Svetlana Tausch, MTA
• Dr. med. Benjamin Ilse, Assistenzarzt
• Dr. Anne Gunkel, Assistenzärztin
• Dr. med. Monique Radscheidt, Assistenzärztin
• Dr. med. Annekathrin Rödiger, Assistenzärztin
• Dr. med. Robert Steinbach, Assistenzarzt
• Dr. med. Annika Voss, Assistenzärztin
• Mandy Arnold, Studienkoordinatorin
• Cindy Höpfner, Studienkoordinatorin

DoktorandInnen

• Vedrana Tadic
• Saikata Sengupta
• Nayana Gaur
• Benjamin Vlad
• Caroline Nikolaus

Klinische und patientenorientierte Forschung

• Versorgungsforschung (Therapieadhärenz bei neurogeriatrischen Patienten, Tele-Parkinson)
• Geriatrische Syndrome bei Patienten mit Bewegungsstörungen
• Gastrale Motilitätsanalysen und Mikrobiomanalyse bei Parkinson

Biomarker bei neurodegenerativen Erkrankungen

• Klinische, bildgebende und molekulare (in PBMC) Biomarker bei M. Parkinson

Grundlagenwissenschaft

• Erforschung der Wechselwirkung zwischen Neurodegeneration und Neuroinflammation
• Erforschung der Rolle von Proteinfehlfaltung (Endoplasmatischer Retikulum Stress) bei Bewegungsstörungen

Medikamentenadhärenz zur Verbesserung der Lebensqualität bei neurogeriatrischen Erkrankungen
(BMBF FKZ 01GY1804)

Fragestellung: Adhärenz beschreibt inwieweit Patienten die Vereinbarungen, die sie mit einem Arzt getroffen haben, einhalten wollen oder können. Schlechte Adhärenz oder Non-Adhärenz ist ein großes Versorgungsproblem, das auf Patientenebene mit erhöhter Morbidität und Mortalität einhergeht und auf gesundheitsökonomischer Ebene jährlich immense Kosten verursacht. Aufgrund des demografischen Wandels nimmt der Anteil an geriatrischen und vor allem neurogeriatrischen Patienten und damit auch die Polymedikation stetig zu, was das Problem der Non-Adhärenz mit all seinen Folgen verschärft. Interventionen zur Verbesserung der Adhärenz müssen krankheitsspezifische Aspekte berücksichtigen, um wirksam zu sein. Allerdings gibt es bislang keine umfassenden Daten zur Adhärenz bei neurogeriatrischen Patienten.

Methode: Diese prospektive Studie kombiniert daher eine umfassende Beobachtungsstudie mit einer interventionellen Studie: In der ersten Phase wird eine Beobachtungsstudie die detaillierte Bewertung und Identifizierung krankheitsspezifischer adhärenzmodulierender Faktoren bei neurogeriatrischen Patienten ermöglichen. Da es nach Entlassung aus dem Krankenhaus häufig zu Änderungen der Medikation kommt und dies die Adhärenz nachhaltig positiv oder negativ beeinflussen kann, werden wir auch diesen Prozess im Detail analysieren und dessen Auswirkungen auf die Adhärenz untersuchen. Auf der Grundlage dieser Daten werden wir komplexe und krankheitsspezifische Interventionen zur Verbesserung der Adhärenz entwickeln. In der zweiten Phase werden wir eine cluster-randomisierte Studie durchführen, um die Wirksamkeit (in Bezug auf die gesundheitsbezogene Lebensqualität und Adhärenz) und die Wahrnehmung (Hindernisse und Unterstützungsfaktoren der Implementierung) dieser Interventionen bei Patienten, Angehörigen und niedergelassenen Ärzten zu evaluieren.

• Patientennahe Modelle: Periphere mononukleäre Blutzellen (PBMCs)
• MRT: voxelbasierte Morphometrie (VBM), Diffusions Tensor Imaging (DTI), Magnetization Ratio Imaging, Resting State fMRI
• Neuropsychologische Testverfahren
• Ultraschall, Elektrophysiologie
• Tele-Parkinson
• Gastrale Motilität (MAGMA 3D-Scanner) und Mikrobiomanalyse (Kooperation mit Gastroenterologie)
• Ganganalysesysteme (Kinetographie, RehaGait) (Kooperation mit Institut für Physiotherapie)
• Gleichgewichtsanalyse (Equitest-System) (Kooperation mit Klinik für HNO)

• AG Neurodegenerative Erkrankungen (NEDIG) der Klinik für Neurologie (PD Grosskreutz), UKJ
• Klinik für Geriatrie, UKJ
• Institut für Physiotherapie, UKJ
• Klinik für Gastroenterologie, UKJ
• Klinik für Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde, UKJ

Interessenten für eine medizinsche Doktorarbeit wenden sich bitte mit Lebenslauf und Motivationschreiben direkt per E-Mail an

Studienkoordinatorin
Dr. phil. Ulrike Teschner

Wissenschaftliches und ärztliches Personal
Dr. med. H. Zipprich
Dr. med. Nadine Fedtke
Dr. med. K. Heimrich
Aline Schönenberg
S. Mendorf

Promovierende
J. Wilde
MT Gruber
M. Gerland
A. Zimmermann

sowie wissenschaftliche Hilfskräfte

Die neurale Retina (Netzhaut) ist ein Teil des Zentralnervensystems und repräsentiert eine hoch komplexe sensorische Struktur, die aufgrund ihres klaren laminaren und zellulären Aufbaus die Erforschung neuro-glialer Interaktionen insbesondere nach experimenteller Läsion erlaubt.

Die Arbeitsgruppe untersucht intrinsische Mechanismen sowie die Antworten vornehmlich makro-und mikroglialer Zellen nach retinaler Ischämie, Glaukom oder Schädigung des optischen Nervs in der frühen postnatalen oder adulten Nagerretina. Besonders im Fokus stehen das Proliferations-, Differenzierungs- sowie Regenerationspotential, das sowohl in vivo als auch in Zellkulturstudien erforscht wird.

• mikrochirurgische Präparations- und Operationstechniken am Tiermodell
• Läsionsmodelle der neuralen Retina (retinale Ischämie, Glaukom) sowie des optischen Nervs (Transektion, Quetschläsion)
• Intraokulare Injektionen von bestimmten Faktoren und Substanzen
• In vivo Tracing-Techniken der visuellen Projektion
• gliale sowie neuronale Primärkultur
• Molekularbiologische Techniken (RT-PCR, ELISA, Western Blot, FACS)
• Immunfluoreszenz/Immunopanning zur Isolation retinaler Zellen
• Konfokale Laser Scanning Mikroskopie (LSM) zur Mehrkanal-Analyse und 3-D Rekonstruktion
• In vivo Testung visueller Funktionen am Tiermodell   

• Krempler K, Schmeer C, Witte OW, Isenmann S, Löwel S. Simvastatin improves retinal ganglion cell survival and spatial vision after acute retinal ischemia/reperfusion in mice. Invest Ophthalmol Vis Sci 2011e:52;2606-2618.
• Schmeer C, Gamez A, Tausch S, Witte OW, Isenmann S. Statins modulate heat shock protein expression and enhance retinal ganglion cell survival after transient retinal ischemia/reperfusion in vivo. Invest Ophthalmol Vis Sci 2008e:49;4971-81.
• Schmeer C, Kretz A, Isenmann SL. Statin-mediated protective effects in the central nervous system: General mechanisms and putative role of stress proteins. Restor Neurol Neurosci 2006e:24;79-95.
• Schmeer C, Straten G, Kugler S, Gravel C, Bahr M, Isenmann S. Dose-dependent rescue of axotomized rat retinal ganglion cells by adenovirus-mediated expression of glial cell-line derived neurotrophic factor in vivo. Eur J Neurosci 2002e:15;637-43.
• Wohl SG, Schmeer CW, Kretz A, Witte OW, Isenmann S. Optic nerve lesion increases cell proliferation and nestin expression in the adult mouse eye in vivo. Exp Neurol 2009e:219;175-86.
• Wohl SG, Schmeer CW, Witte OW, Isenmann S. Proliferative response of microglia and macrophages in the adult mouse eye after optic nerve lesion. Invest Ophthalmol Vis Sci 2010e:51;2686-96.

• Anja Theumer
  Tel.: 03641 - 9 325 916
• Melanie Krug
  Tel.: 03641 - 9 325 916
• Svetlana Tausch, MTA
  Tel.: 03641 - 9 325 919
  

Ziele

Die AG Neuroimaging untersucht die Funktionsweise des menschlichen Gehirns mit Methoden der funktionellen Bildgebung. Dabei werden insbesondere die vielfältigen Interaktionen innerhalb des sensiblen Systems betrachtet.
Die gewonnenen Daten sollen später dazu beitragen, gezielte Therapiemöglichkeiten für verschiedenste neurologische Erkrankungen (Schlaganfall, chronische Schmerzen und v.a.) abzuleiten.

Laufende Studien

• Interaktionen des visuellen Kortex mit dem sensomotorischen Kortex
• Inhibition im somatosensorischen Kortex
• Fazialsparesen

• Interaktionen des visuellen Kortex mit dem sensomotorischen Kortex
• Inhibition im somatosensorischen Kortex
• Fazialsparesen

• Funktionelle Bildgebung

1. 3.0 Tesla - MRT
2. 64 Kanal EEG
3. 306 Kanal MEG

• Reizschwellenbestimmung
• Sensible Testung

Publikationslink Dr. Carsten Klingner: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Klingner+Carsten

Publikationslink Dr. Stefan Brodoehl: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Brodoehl

sb_eye_movements_gui

sb_eye_movements_gui is a collection of MATLAB tools to create ROIs and segment eye bulbs from any MR images using different segmentation methods. It was created within the NeuroImaging Center of the Jena University Hospital in the Department of Neurology.

See below to download a picture workflow guiding you on the use of the matlab tool.

Please note that the software remains in a beta status. Major features have been rigorously tested by several members of our lab on several data sets. However, minor bugs remain.

If you find a severe bug, please report it to the corresponding author:

Bildgebende Verfahren in den Neurowissenschaften: Grundlagen und aktuelle Ergebnisse

Dozenten:

• Prof. Dr. Jürgen R. Reichenbach
• Prof. Dr. Karl-Jürgen Bär
• Prof. Dr. Ralf Schlösser

Organisation:

• Dipl.-Inf. Christian Ros

Hörerkreis: alle interessierten Studenten/innen, Diplomanden, Doktoranden, Ärzte und Wissenschaftler

Link: Bildgebende Verfahren in den Neurowissenschaften: Grundlagen und aktuelle Ergebnisse

•  Jena Biomagnetisches Zentrum
• Arbeitsgruppe Medizinische Physik, MRT-Planer
• MRT-Jena WIKI
  
• FMRI easy
• SPM8 - Statistical Parametric Mapping
• Freesurfer
• The Basics of MRI by Joseph P. Hornak, Ph.D.

• PD Dr. med. Stefan Brodoehl
   
  Web

Ziele der Neurokognitiven Forschung

• zur Erfassung der zugrundeliegenden Mechanismen von normalen und pathologischen Veränderungen über die Lebensspanne
• zur Wirksamkeit von Enhancement-Methoden bei Gesunden und Probanden mit Risiko für kognitiven Abbau

Unsere Arbeitsgruppe fokussiert auf folgende Projekte

1. Normale und pathologische neurokognitive Veränderungen über die Lebensspanne

Über die Lebensspanne zeigen sich signifikante Veränderungen der Neurokognition, u.a. im Bereich der visuellen Aufmerksamkeit. Die Erfassung solcher Veränderungen bei gesunden Probanden dient der Charakterisierung normaler Alterungsprozesse und ihrer neuronalen Grundlagen. Davon abzugrenzen sind pathologische Veränderungen, die in allen Stadien der Lebensspanne auftreten können, aber gerade im hohen Alter besonders gravierend sind. In von der DFG und der EU geförderten Projekten führen wir eine kombinierte Erfassung von Verhaltensmaßen und neuronalen Daten bei gesunden Probanden und Patienten mit kognitiven Beeinträchtigungen durch. Ziel ist eine bessere Abgrenzung von normalen und pathologischen Veränderungsprozesse und ihrer jeweiligen neuronalen Grundlagen. Im Fokus der Patientenstudien stehen Patienten mit amnestischer leichter kognitiver Beeinträchtigung (amnestic Mild Cognitive Impairment, aMCI) mit hohem Risiko zur Entwicklung einer Alzheimer-Demenz, die wir im Gedächtniszentrum des UKJ untersuchen. Diese Untersuchungen sollen der verbesserten Frühdiagnostik dienen.

2. Möglichkeiten des neurokognitiven Enhancements bei Gesunden und Probanden mit Risiko für kognitiven Abbau

Nicht-invasive Methoden des neurokognitiven „Enhancement“ versprechen eine kognitive Leistungssteigerung, nicht nur bei jungen gesunden Probanden, sondern auch Populationen mit Risiko für kognitiven Abbau. Wir untersuchen die Möglichkeiten und Grenzen unterschiedlicher Methoden, wie z.B. des kognitiven Computertrainings oder der transkraniellen Gleichstromstimulation. Wir setzen diese Methoden bei gesunden Probanden unterschiedlicher Altersgruppen, sowie bei Patienten mit kognitiven Defiziten ein und überprüfen die Wirksamkeit mit Hilfe klinischer und experimenteller Diagnoseverfahren. Da nicht alle Probanden gleichermaßen von zeitaufwendigen neurokognitiven Interventionen profitieren, ist es wichtig, vorhersagen zu können, wer mit hoher Wahrscheinlichkeit einen Nutzen zeigen wird. Wir untersuchen, welche kognitiven und neuronalen Biomarker geeignet für eine solche Vorhersage sein könnten.

3. Telemedizinische Computertherapie für Überlebende einer schweren Sepsis

Unter den Langzeitfolgen einer Sepsis stellen besonders kognitive Defizite ein zentrales und beeinträchtigendes Probleme für die Betroffenen dar. Die Beeinträchtigungen betreffen vor allem die Bereiche Aufmerksamkeit und Exekutivfunktionen. Bisher existiert kein Biomarker, der während der Sepsis oder späterer Erholungsstadien das Risiko für kognitive Langzeitfolgen valide vorhersagen, und damit zur Stratifizierung solcher Patienten, die von einer Therapie profitieren, dienen könnte. Außerdem wurden bisher keine machbaren und effektiven Trainingsstrategien zur Verbesserung der Kognition in diesen Patienten evaluiert.
Im translationalen STARDUsT Pilotprojekt untersuchen wir, ob Serum-Analysen der Neurofilament-Leichtkette einen möglichen prädiktiven Marker darstellen könnten für eine Sepsis-induzierte Enzephalopathie, die zur Entwicklung von kognitiven Dysfunktionen prädisponiert. Außerdem untersuchen wir, ob visuelle Aufmerksamkeits- und Arbeitsgedächtnisfunktionen durch ein spezifisches, von den Patienten zuhause zu absolvierendes, neuropsychologisches Training verbessert werden können.

4. Früdiagnostik von Demenzrisiko mit telemedizinischen Verfahren

Die frühzeitige Identifikation von Patienten mit Demenzrisiko ist wichtig, um behandelbare Ursachen rechtzeitig zu identifizieren und für jeden Patienten die individuell richtige Behandlung zu initiieren. Notwendig ist dafür die Erkennung der Patienten in der Phase der sogenannten „leichten kognitiven Beeinträchtigung“, in der zwar ein geistiger Abbau vorliegt, die Alltagsfähigkeiten jedoch erhalten sind. In spezialisierten Zentren sind diese Patienten anhand von sensitiven neuropsychologischen Untersuchungsverfahren identifizierbar. Der Zugang dazu ist, insbesondere in ländlichen Regionen, für Menschen mit chronischen Erkrankungen und Mobilitätseinschränkungen erschwert. Eine entsprechend frühe Identifikation in der Hausarztpraxis vor Ort ist jedoch schwierig. Der Grund ist, dass die gängigen, dort verfügbaren kognitiven Screeningverfahren dafür nicht sensitiv genug sind.
Wir setzen auf eine Verbesserung der intersektoralen Kommunikationsstruktur durch neue, telemedizinisch nutzbare Technologien. Insbesondere wollen wir, Kooperation mit der Universität Oxford (Nele Demeyere) und der Telemedizin-Firma MEYTEC Informationssysteme GmbH die Diagnostik einer leichten kognitiven Beeinträchtigung mit einem Tablet-Test (OCS-Plus) und einer Virtuellen Realitätsbrille mit integriertem Blickbewegungsmessgerät (Eyetracker) verbessern. Ziel ist es, diese Instrumente zur Diagnostik in ländlichen Regionen verfügbar zu machen und so die dortige Früherkennung von Patienten mit Demenzrisiko zu verbessern.

Methoden/Techniken unserer Arbeitsgruppe

Erfassung von altersbedingten kognitiven Veränderungen

• Klinische neuropsychologische Verfahren
• Parametrisierung von Aufmerksamkeitsfunktionen auf Basis der Theorie der visuellen Aufmerksamkeit (TVA)
• Eyetracking

Erstellung von Zusammenhängen zwischen behavioralen und neuronalen Daten:

• evozierte EEG Potentiale
• funktionelle Konnektivität (fMRT-Ruhe-Netzwerke)
• strukturelle Konnektivität (DTI)

Neurokognitives Enhancement

• Kognitives Computertraining
• Transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS)

BMBF Projekt im Integrierten Forschungs- und Behandlungszentrum Sepsis und Sepsisfolgen (Center for Sepsis Control & Care, kurz CSCC), 2019-2020, STARDUsT „Stratifying and treating sepsis-associated cognitive dysfunction“.

TMASFF - Thüringer Ministerium für Arbeit, Soziales, Frauen und Familie, 2018-2020, TELE-FRED „Pilotinstallation zur telemedizinischen Früherkennung von Demenzerkrankungen im ländlichen Regionen Thüringens.

DFG Forschergruppe FOR 2293 “Active Perception” Fi 1424/2-2, 2019-2021, Teilprojekt “Aging and the effect of predictability and utility on perception“.

DFG Forschergruppe FOR 2293 “Active Perception” Fi 1424/2-1, 2016-2019, Teilprojekt “Active Perception and functional connectivity in normal and pathological aging“.

EU Marie Curie Initial Training Network, ITN-2013-606901, 2014-2017, “Individualized Diagnostics and Rehabilitation of Attentional Disorders” (INDIREA). PI of project at LMU “Structural and Intrinsic functional connectivity in relation to visual attention in healthy and pathological aging”.

(vollständige Publikationsliste unter: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Kathrin+Finke)

Ruiz-Rizzo, A. L., Sorg, C., Napiorkowski, N., Neitzel, J., Menegaux, A., Müller, H. J., Vangkilde, S. & Finke, K. (2018). Decreased cingulo-opercular network functional connectivity mediates the impact of aging on visual processing speed. Neurobiology of Aging. doi.org/10.1016/j.neurobiolaging.2018.09.014.

Haupt, M., Sorg, C., Napiórkowski, N., & Finke, K. (2018). Phasic alertness cues modulate visual processing speed in healthy aging. Neurobiology of Aging, 70, 30-39.

Künstler, E. C. S., Penning, M. D., Napiórkowski, N., Klingner, C. M., Witte, O. W., Bublak, P., & Finke, K. (2018). Dual task effects on visual attention capacity in normal aging. Frontiers in Psychology, 9, 1564.

Ruiz-Rizzo, A. L., Bublak, P., Redel, P., Grimmer, T., Müller, H. J., Sorg, C., & Finke, K. (2017). Simultaneous object perception deficits are related to reduced visual processing speed in amnestic mild cognitive impairment. Neurobiology of Aging, 55, 132-142.

Menegaux, A., Meng, C., Neitzel, J., Bäuml, J. G., Müller, H. J., Bartmann, P., Wolke, D., Wohlschläger, A.M., Finke, K. & Sorg, C. (2017). Impaired visual short-term memory capacity is distinctively associated with structural connectivity of the posterior thalamic radiation and the splenium of the corpus callosum in preterm-born adults. Neuroimage, 150, 68-76.

Neitzel, J., Ortner, M., Haupt, M., Redel, P., Grimmer, T., Yakushev, I., Drzezga, A., Bublak, P., Preul, C., Sorg, C. & Finke, K. (2016). Neuro-cognitive mechanisms of simultanagnosia in patients with posterior cortical atrophy. Brain, 139(12), 3267-3280.

Gögler, N., Willacker, L., Funk, J., Strube, W., Langgartner, S., Napiórkowski, N., Hasan, A. & Finke, K. (2016). Single-session transcranial direct current stimulation induces enduring enhancement of visual processing speed in patients with major depression. European Archives of Psychiatry and Clinical Neuroscience.

Wiegand, I., Finke, K., Töllner, T., Starman, K., Müller, H. J., & Conci, M. (2015). Age-related decline in global form suppression. Biological Psychology, 112, 116-124.

Schubert, T., Finke, K., Redel, P., Kluckow, S., Müller, H.J., & Strobach, T. (2015). TVA-based assessment of multiple visual attention aspects in persons with video game experience: the role of personality traits and of training. Acta Psychologica, 157, 200-214.

UKJ Jena

• Sc. Annie Srowig
• B.Sc. Steffen Jödecke
• Sc. Elizabeth Hertel
• Sc. Alexander Kessner
• Sc. Marleen Haupt

Ludwig-Maximilians-Universität München

• Dr. Adriana Lucía Ruiz-Rizzo: http://www.psy.lmu.de/exp/people/ma/ruiz_rizzo/index.html
• Dr. Nadine Gögler: http://www.psy.lmu.de/exp//people/ma/goegler/index.html
• Dr. Melanie Penning: https://www.gsn.uni-muenchen.de/people/students/penning_melanie/index.html

English Version

Wir möchten die Erholungsmechanismen nach einem Schlaganfall besser verstehen. Dazu benutzen wir zum einen die transkranielle Magnetstimulation (TMS) und zum anderen die Magnetresonanztomografie (MRT). Mit  funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT) ist es möglich relevante Areale im Gehirn in Abhängigkeit von der Aufgabe, die die Patienten im Scanner absolvieren, darzustellen. Die „Diffusion Tensor Imaging“ (DTI) -Sequenzen geben uns dabei Aufschluss über Verbindungen verschiedener Areale, die sich in der weißen Substanz befinden.

Die Kenntnisse über das Auftreten neuroplastischer Vorgänge im gesunden Alter sind bei der Schlaganfallrehabilitation von großem Interesse. Daher konzipieren wir altersgruppenvergleichende Studien.

Um die Erholung nach einem Schlaganfall zu fördern, nutzen wir sowohl nicht-invasive Hirnstimulationstechniken, wie die transkranielle Magnetstimulation (TMS) und die transkranielle Gleichstromstimulation (transcranial direct current stimulation/tDCS) als auch die periphere Stimulationstechniken, wie die periphere Magnetstimulation (PMS).

Zudem untersuchen wir bei verschiedenen bekannten Physiotherapieformen und neueren Therapieansätzen, insbesondere bei der Spiegeltherapie, deren Einfluss und Wirkweise auf das Gehirn, um jedem Patienten zukünftig seine individuelle Therapieform besser zuordnen zu können. Das Ziel ist es Patienten somit effektiv zu therapieren, um ein bestmögliches Outcome zu erreichen.

2013
Hamzei F, Blessin J, Glauche V, Erath G, Kücking U, Ringer T, Schulz K, Mader I, Weiller C (2013, in prep.). Beyond the integrity of the affected cortico-spinal tract, the motor recovery after stroke also depends on the integrity of cortico-cortical connections.

Blessin, J, Hamzei, F (2013, in prep). Spiegeltherapie in der Neurorehabilitation. Physiotherapie med.

2012
Hamzei, F, Krüger, H, Peters, M, Ketels, G, Blessin, J, Ringer, T, Liepert, J, & Taub, E (2012). Shaping-Induced Movement Therapy for lower extremity (SIMT) - a pilot study. Neurologie & Rehabilitation, 18(4), 236.

Läppchen CH, Ringer T, Blessin J, Seidel G, Grieshammer S, Lange R, Hamzei F (2012). Optical illusion alters M1 excitability after mirror therapy: a TMS study. J Neurophysiol., 108(10):2857-61.

Laible M, Grieshammer S, Seidel G, Rijntjes M, Weiller C, Hamzei F (2012). Association of activity changes in the primary sensory cortex with successful motor rehabilitation of the hand following stroke. Neurorehabil Neural Repair, 26(7):881-8.

• Dr. Gundula Seidel
  E-Mail: 
  Tel.: 03641 9396634
  Büro: Salvador-Allende-Platz Raum 011
  Sprechstunde: Montag 10:00 – 11:00
  
  
• Dr. Alexander Ritter
  E-Mail: 
  Tel.: 03641 9396634
  Büro: Salvador-Allende-Platz
  Sprechstunde: Dienstag 10:00 – 11:00
  
  

• Florian Bähr

  Diplom Sportwissenschaftler
  E-Mail: 
  Tel.: 03641 945673
  
  

• Thomas Sidor (B.Sc.Psychologie)

  E-Mail: 
  Tel.: 036601-49533
  Büro: (E033, Moritz Klinik, Hermann-Sachse-Straße 46, 07639 Bad Klosterlausnitz)
  Sprechstunde: nach Vereinbarung

Erkrankungen und Schädigungen des Gehirns können zwar durchaus sehr selektive, d.h. nur einzelne Teilfunktionen (z.B. das Neugedächtnis) betreffende Ausfälle nach sich ziehen. Weit häufiger findet sich aber eine eher globale, d.h. die Mehrzahl oder sogar alle geistigen Funktionen berührende Beeinträchtigung, die in ihrem Ausmaß stark variieren kann. Typischerweise ist dies z.B. bei Systemerkrankungen, neurodegenerativen Erkrankungen oder entzündlichen Erkrankungen der Fall. Die Ursache dafür liegt darin begründet, dass solche Pathologien diffus verteilte Schädigungen kortikaler und subkortikaler Bereiche verursachen. Damit stören sie die Interaktion innerhalb weit verzweigter Netzwerke, welche die Grundlage der zerebralen Verarbeitungskapazität darstellen. Diese ist einerseits abhängig von der Geschwindigkeit kognitiver Basisprozesse und andererseits von der Fähigkeit, aufgabenrelevante Informationen kurzzeitig im Bewusstsein zu halten. Damit werden komplexe Denkleistungen erst möglich. Neben kortikalen Assoziationsarealen und dem subkortikalen Marklager tragen zur Verarbeitungskapazität verschiedene Neurotransmitter-Systeme (z.B. das cholinerge System) entscheidend bei. Wir untersuchen - mittels experimentalpsychologischer Methoden auf der Basis der „Theorie der visuellen Aufmerksamkeit“ (Bundesen et al., 2005) - Zusammenhänge zwischen Erkrankungen und einer reduzierten Verarbeitungskapazität, sowie deren Auswirkungen auf die kognitive Leistungsfähigkeit insgesamt. Neben grundlagenwissenschaftlichen Erkenntnissen über den Aufbau unserer kognitiven Architektur und ihrer zerebralen Grundlagen sollen damit auch Verbesserungen in der Diagnostik und Behandlung der von Gehirnerkrankungen hervorgerufenen Leistungsminderungen erzielt werden.

Ausgewählte Publikationen

Bublak P, Redel P, Sorg C, Kurz A, Förstl H, Müller HJ, Schneider WX, Finke K. Staged decline of visual processing capacity in mild cognitive impairment and Alzheimer's disease. Neurobiol Aging, 2009 Aug 25.

Finke K, Bucher L, Kerkhoff G, Keller I, von Rosen F, Geyer T, Müller H, Bublak P. Inhibitory and facilitatory location priming in patients with left-sided visual hemi-neglect. Psychol Res., 2009, 73: 177-85.

Finke K, Bublak P, Dose M, Müller HJ, Schneider WX. Parameter-based assessment of spatial and non-spatial attentional deficits in Huntington's disease. Brain, 2006, 129:1137-51.

Bublak P, Finke K, Krummenacher J, Preger R, Kyllingsbaek S, Müller HJ, Schneider WX. Usability of a theory of visual attention (TVA) for parameter-based measurement of attention II: evidence from two patients with frontal or parietal damage. J Int Neuropsychol Soc, 2005, 11:843-54.

Bublak P, Müller U, Grön G, Reuter M, von Cramon DY. Manipulation of working memory information is impaired in Parkinson's disease and related to working memory capacity. Neuropsychology, 2002, 16:577-90.

Bublak P, Redel P, Sorg C, Kurz A, Förstl H, Müller HJ, Schneider WX, Finke K. Staged decline of visual processing capacity in mild cognitive impairment and Alzheimer's disease. Neurobiol Aging, 2009 Aug 25.

Finke K, Bucher L, Kerkhoff G, Keller I, von Rosen F, Geyer T, Müller H, Bublak P. Inhibitory and facilitatory location priming in patients with left-sided visual hemi-neglect. Psychol Res., 2009, 73: 177-85.

Finke K, Bublak P, Dose M, Müller HJ, Schneider WX. Parameter-based assessment of spatial and non-spatial attentional deficits in Huntington's disease. Brain, 2006, 129:1137-51.

Bublak P, Finke K, Krummenacher J, Preger R, Kyllingsbaek S, Müller HJ, Schneider WX. Usability of a theory of visual attention (TVA) for parameter-based measurement of attention II: evidence from two patients with frontal or parietal damage. J Int Neuropsychol Soc, 2005, 11:843-54.

Bublak P, Müller U, Grön G, Reuter M, von Cramon DY. Manipulation of working memory information is impaired in Parkinson's disease and related to working memory capacity. Neuropsychology, 2002, 16:577-90.

• Steffen Kluckow
• Erika Künstler

Alterung ist mit einem progressiven Verlust an Organ- und Gewebehomöostase verbunden und stellt einen der wichtigsten Suszeptibilitätsfaktoren für Neurodegeneration dar. Forschungsschwerpunkt in der AG ist die Charakterisierung zellulärer und molekularer Prozesse, die einen Verlust der Proteinhomöostase im zentralen Nervensystem bewirken und altersabhängig in Dysfunktionalität, regenerative Erschöpfung und Degeneration einmünden. Im Mittelpunkt stehen dabei Störungen der subzellulären Proteinhomöostase, Kompartiment-spezifische Transportprozesse und ihre Auswirkungen auf Alters-assoziierte Krankheitsinduktion und -Progression.

Darüber hinaus werden molekulare Prozesse gestörter Integrität chromosomaler, telomerischer und extrachromosomaler DNA sowie mobiler DNA-Elemente im Kontext der ZNS-Alterung sowie neurodegenerativer Prozesse analysiert.

Übergeordnetes Ziel ist die Identifikation von Strategien zur Restitution der Proteinhomöostase sowie der Förderung gesunder ZNS-Alterung.

• Kapillarelektrophorese-basierte subzelluläre Proteinanalysen (automated Simple Western)
• Massenspektrometrie-basierte Proteomanalysen (in Kooperation mit AG Ori, FLI, Jena)
• Funktionelle Studien zum subzellulären Molekültransport (Fluoreszenz-Dextrane)
• Telomerase- und Telomerlängenbestimmungen (TRAP; ALT; Flow-FISH-, qPCR-basiert)
• Comet-Assay und Markerproteine zur Analyse der DNA-Integrität
• FUCCI-Reporter- und FACS-vermittelte Zellzyklusbestimmungen im ZNS
• Zellkulturmodelle aus nativem, gealtertem und genetisch modifiziertem Gewebe
• Transfektions- und siRNA-Systeme
• Konfokale Laser Scanning Mikroskopie (LSM)
• Standard Immunhistochemie, RT-qPCR, Western blot etc.

•  Leibniz Institut für Alternsforschung, Fritz-Lipmann Institut (FLI), Jena
• Department of Clinical Research, Inner Ear Research Laboratory, University of Bern
• Faculty of Mathematics and Computer Science, RNA Bioinformatics and High-Throughput
• Analysis, Jena
• Klinik für Innere Medizin III, UKJ
• Klinik für Innere Medizin I, UKJ
• Klinik für Neurologie, UKJ

derzeit IZKF

Ausgewählte Publikationen

Kretz A., Marticke J.K., Happold C.J., Schmeer C., Isenmann S. A primary culture technique of adult retina for regeneration studies on adult CNS neurons. Nature Protocols 2: 131-140, 2007.

Kretz A., Kügler S., Happold C., Bähr M., Isenmann S. Excess Bcl-XL increases the intrinsic growth potential of adult CNS neurons in vitro. Mol Cell Neurosi 26: 63-74, 2004.

Kretz A., Happold C., Marticke J., Isenmann S. Erythropoietin promotes CNS regeneration via Jak2/Stat3 and PI3K/AKT pathway activation. Mol Cell Neurosi 29: 569-579, 2005.

Kretz A., Jacob A.M., Tausch S., Straten G., Isenmann S. Regulation of GDNF and its receptor components GFR-α1, -α2 and Ret during development and in the mature retino-collicular pathway. Brain Res 1090: 1-14, 2006.

Isenmann S., Kretz A., Cellerino A. Molecular determinants of retinal ganglion cell development, survival, and regeneration. Prog Retin Eye Res 22, 483-543, 2003.

• vgl. Projektausschreibungen für medizinische Doktoranden im Rahmen des Else Kröner-Promotionskollegs der Jena School for Ageing Medicine (JSAM)
• vgl. EKM-Modul ‚Altersmedizin interdisziplinär erforscht‘ des Jena Zentrums für Gesundes Altern

Polarized Light Imaging (PLI): Berechnung von Faserorientierungen in jedem Punkt serieller Gehirnschnitte in hoher Auflösung

MRT, Diffusion Tensor Imaging (DTI): Magnetresonanztomographische Untersuchung von Faserorientierung im lebenden Gehirn

Hautbiopsie

Konfokale Lasermikroskopie (CLSM): Darstellung einzelner Nervenfasern in histologischen Präparaten

Klassische neuroanatomische Färbemethoden.

Stereologie

Faserpräparation nach Klingler

Publikationslisten unter

• Pubmed
• ResearcherID
• Loop

Publikationen zum Thema Sepsis

• Axer, H., Pohl, M., Rosengarten, B., 2016. CIP/CIM, septische Enzephalopathie und neurokognitive Dysfunktion. In: Werdan, K., Müller-Werdan, U., Schuster, H.-P., Brunkhorst, F.M., (Eds.), Sepsis und MODS. 5. Auflage. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, pp. 259-268.
• Axer, H., Grimm, A., Porzelius, C., Teschner, U., Schumacher, U., Witte, O.W., Brunkhorst, F.M., 2013. Impairment of small somatic and autonomic nerve fibres in intensive care unit patients with severe sepsis and critical illness polyneuropathy - a single center controlled observational study. BMC Neurology 13:159.
• Grimm, A., Teschner, U., Porzelius, C., Ludewig, K., Zielske, J., Witte, O.W., Brunkhorst, F.M., Axer, H., 2013. Muscle ultrasound for early assessment of critical illness neuromyopathy in severe sepsis. Critical Care 17:R227.
• Axer, H., Zinke, J., Axer, M., Grimm, A., 2013. Elektrophysiologische Diagnostik der Critical Illness Polyneuropathie und Critical Illness Myopathie. Das Neurophysiologie-Labor 35: 18-33.
• Grimm, A., Günther, A., Witte, O.W., Axer, H., 2012. Critical-Illness-Polyneuropathie und Critical-Illness-Myopathie. Medizinische Klinik - Intensivmedizin und Notfallmedizin 107:649-659.
• Ringer, T.M., Axer, H., Romeike, B.F.M., Zinke, J., Brunkhorst, F., Witte, O.W., Günther, A., 2011. Neurological sequelae of sepsis: I) Septic encephalopathy. The Open Critical Care Medicine Journal 4:2-7.
• Axer, H., Romeike, B.F.M., Brunkhorst, F., Zinke, J., Ringer, T.M., Günther, A., 2011. Neurological sequelae of sepsis: II) Neuromuscular weakness. The Open Critical Care Medicine Journal 4:8-14.

Publikationen zum Thema Polarized Light Imaging (PLI)

• Kotz, S., Anwander, A., Axer, H., Knösche, T., 2013. Beyond cytoarchitectonics: The internal and external connectivity structure of the caudate nucleus. PLOS One 8: e70141.
• Axer, H., Klingner, C.M., Prescher, A., 2013. Fiber anatomy of dorsal and ventral language streams. Brain and Language, 127:192–204.
• Axer, H., Beck, S., Axer, M., Schuchardt, F., Heepe, J., Flücken, A., Axer, M., Prescher, A., Witte, O.W., 2011. Microstructural analysis of human white matter architecture using polarized light imaging: views from neuroanatomy. Frontiers in Neuroinformatics 5:28.
• Axer, H., 2011. Invasive Methods for Tracing White Matter Architecture. In: Jones, D.K. (Ed.), Diffusion MRI: Theory, Methods, and Applications. Oxford University Press, pp. 31-42.
• Larsen, L., Griffin, L.D., Gräßel, D., Witte, O.W., Axer, H., 2007. Polarized light imaging of white matter architecture. Microscopy Research and Technique 70: 851-863

In unserer Arbeitsgruppe abgeschlossene Dissertationen

• Dr. med. Jörn Heepe
• Dr. med. Bettina Luft
• Dr. med. Friederike Gecks
• Dr. med. Malte Mürköster
• Dr. med. Lydia Kretzer
• Dr. med. Anne Hummel
• Dr. med. Matthias Leunert
• Dr. med. Anja Flücken

DFG
Probabilistischer Faseratlas des menschlichen Hirnstammes (Ax 20/3-1)
Laufzeit: 2004-2006

IZKF
Untersuchung von Verlauf und Prognose von Faserbahnläsionen bei der Hirnstammischämie mit anisotroper DWI und Diffusionstensor-MRT
Laufzeit: 2004-2007

BMBF
Verbundprojekt: Die Rolle des fronto-cingulären Systems bei Fehlerverarbeitung und Konfliktlösung: Implikationen für Schizophrenie und Zwangsstörung, Teilprojekt 5: Mikrostrukturelle Analyse der Faseranatomie des Cingulums
Laufzeit: 2007-2011

BMBF
Untersuchungen zur Critcal Illness Neuropathie und Myopathie. Senior Research Group im Rahmen des IFB‚ CSCC - Center for Sepsis Control and Care. Laufzeit: 2010-2015

• Jan Zinke
• Panagiota Karvouniari

• Konzeption, Durchführung und biometrische Analyse multi- und monozentrischer klinischer Studien unter Berücksichtigung von GCP, GEP-Standards.
• Lineare und nichtlineare EEG-Analysen
• Lineare und nichtlineare Analysen des autonomen Nervensystems (Herzfrequenzvariabilität, Baroreflexsensitivität, Chemoreflexsensitivität, Kopplungsanalysen)
• Chronobiologische Analysen (Cosinor-basierte Rhythmometrie, Kopplungsanalysen)
• Neurokognitive Untersuchungsmethoden zu Alertness und Vigilanz und zerebraler Verarbeitungskapazität (in Kooperation mit der AG Neuropsychologie)

Rupprecht S, S. Finn S, Hoyer D, Guenther A, Witte O.W, Schultze T, Schwab M. Systemic inflammation in arteriosclerotic disease is mediated by carotid arteriosclerosis mediated dysfunction.
Translational Stroke Research 2020, 202011(1):50-59

Rupprecht S, Schönfeld D, Kroegler N, Witte OW, Schwab M, Paditz E. „To rout or snort in the sleepe” a detailed medical description of sleep-disordered breathing and its consequences by Georg Grau in 1688.
The European Respiratory Journal 2019: 53(5);pii:1801799

de la Motte T, Schwab M, Schultze T, Witte OW, Rupprecht S. An 82 year old man with sleep onset insomnia, breathing arrest and heart failure.
Chest 2019:156(5):e95-e98.

Bramer D, Gunther A, Rupprecht S, Nowack S, Adam J, Meyer F, Schwab M, Surber R, Witte, Hoyer H, Hoyer D. Very Low Frequency Heart Rate Variability Predicts the Development of Post-Stroke Infections.
Translational Stroke Research 2019:10(6):607-619

Koranyi N, Meinhard M, Bublak P, Witte OW, Rupprecht S. Automatic affective responses towards the bed in patients with primary insomnia: evidence for a negativity bias.
Journal of Sleep Research 2018: 27(2): 215-219.

Rupprecht S, Schultze T, Nachtmann A, Rastan AJ, Doenst T, Schwab M, Witte OW, Rohe S, Zwacka I, Hoyer H. Impact of sleep disordered breathing on short-term post-operative outcome after elective coronary artery bypass graft surgery: a prospective observational study.
The European Respiratory Journal 2017: 49(4).

Muller JJ, Schwab M, Rosenfeld CR, Antonow-Schlorke I, Nathanielsz PW, Rakers F, Schubert H, Witte OW, Rupprecht S. Fetal Sheep Mesenteric Resistance Arteries: Functional and Structural Maturation.
Journal of Vascular Research 2017: 54(5): 259-271.

Rupprecht S, Finn S, Ehrhardt J, Hoyer D, Mayer T, Zanow J, Guenther A, Schwab M. Autonomic outcome is better after endarterectomy than after stenting in patients with asymptomatic carotid stenosis.
Journal of Vascular Surgery 2016: 64(4): 975-984.

Rupprecht S. Reply. Journal of Vascular Surgery. 2016: 64(5): 1550-1551.

Dahms C, Guenther A, Schwab M, Schultze T, Nowack S, Hoyer D, Ehrhardt J, Witte OW, Mayer G, Rupprecht S. Dysautonomia in prodromal alpha-synucleinopathy: peripheral versus central autonomic degeneration. European Journal of Neurology 2016: 23(5): 878-890.

Ehrhardt J, Schwab M, Finn S, Guenther A, Schultze T, Witte OW, Rupprecht S. Sleep apnea and asymptomatic carotid stenosis: a complex interaction.
Chest 2015: 147(4): 1029-1036.

Rupprecht S, Walther B, Gudziol H, Steenbeck J, Freesmeyer M, Witte OW, Gunther A, Schwab M. Clinical markers of early nigrostriatal neurodegeneration in idiopathic rapid eye movement sleep behavior disorder. Sleep Medicine 2013: 14(11): 1064-1070.

Rupprecht S, Grimm A, Schultze T, Zinke J, Karvouniari P, Axer H, Witte OW, Schwab M. Does the clinical phenotype of fatal familial insomnia depend on PRNP codon 129 methionine-polymorphism?
Journal of clinical sleep medicine : JCSM : official publication of the American Academy of Sleep Medicine 2013: 9(12): 1343-1345.

Rupprecht S, Witte OW, Schwab M. Gastroesophageal reflux in differential diagnosis of unclear nocturnal paroxysmal motor events.
Sleep Medicine 2012: 13(9): 1205-1206.

Rupprecht S, Hoyer D, Brehm B, Witte OW, Schwab M. REM sleep related bradyarrhythmia syndrome: Vagal overactivity or dysfunction of the cardiac conduction system?
Sleep Medicine 2011: 12(3): 308.

Rupprecht S, Hoyer D, Hagemann G, Witte OW, Schwab M. Central sleep apnea indicates autonomic dysfunction in asymptomatic carotid stenosis: a potential marker of cerebrovascular and cardiovascular risk. Sleep 2010: 33(3): 327-333.

Zinke J, Rupprecht S, Schwab M, Hagemann G. Nocturnal groaning (catathrenia) and epilepsy.
Epileptic disorders : international epilepsy journal with videotape 2010: 12(2): 136-137.

Rupprecht S, Schwab M, Fitzek C, Witte OW, Terborg C, Hagemann G. Hemispheric hypoperfusion in postictal paresis mimics early brain ischemia.
Epilepsy Research 2010: 89(2-3): 355-359.

Rupprecht S, Hagemann G, Witte OW, Schwab M. Alveolar hypoventilation as an early symptom of muscle weakness in facioscapulohumeral muscular dystrophy.
Sleep Medicine 2009: 10(5): 592-593.

Rupprecht S, Hutschenreuther J, Brehm B, Figulla HR, Witte OW, Schwab M. Causality in the relationship between central sleep apnea and paroxysmal atrial fibrillation.
Sleep Medicine 2008: 9(4): 462-464.

Rupprecht S, Franke K, Fitzek S, Witte OW, Hagemann G. Levetiracetam as a treatment option in non-convulsive status epilepticus.
Epilepsy Research 2007: 73(3): 238-244.

Richter F, Rupprecht S, Lehmenkuhler A, Schaible HG. Spreading depression can be elicited in brain stem of immature but not adult rats.
Journal of Neurophysiology 2003: 90(4): 2163-2170.

• German REM-Sleep-Behaviour-Disorder Study Group
• International REM-Sleep-Behaviour-Disorder Study Group
• AG Motorik der Deutschen Gesellschaft für Schlafforschung und Medizin
• AG Hypersomnie der Deutschen Gesellschaft für Schlafforschung und Medizin
• AG Polysomnographie der Deutschen Gesellschaft für Klinische Neurophysiologie
• Schlafmedizin Mitteldeutschland e.V.
• Prof. Dr. med. Geert Mayer, Hephata Klinik, Schwalmstadt-Treysa, Deutschland
• Dr. med. Ulf Kallweit, Zentrum für Schlafmedizin, Universität Witten-Herdecke, Deutschland
• Prof. Dr. med. Ramin Khatami, Zentrum für Schlafmedizin, Schlafforschung und Epileptologie, Klinik Barmelweid, Schweiz
• Prof. Dr. med. Wolfgang Oertel, Phillips-Universität Marburg, Deutschland

Fetale Entwicklung und Risikoeinschätzung

• Datenbank der normalen fetalen Entwicklung: fHRV unter Berücksichtigung von fetalem Alter und Verhaltenszustand.

• Design und Evaluation von fHRV Indizes unter Berücksichtigung der funktionellen Struktur des ANS und universeller Regeln der Entwicklung komplexer Systeme.

• Einfluss pathologischer Störungen (intrauterine Wachstumsrestriktion) und Behandlung (Glucocorticoide) auf fHRV.

• Postnatales Outcome (ein Jahr, sieben Jahre).

Intensivmedizinische Risikoeinschätzung in Erwachsenen

• Studie zum prädiktiven Wert der HRV nach akutem ischämischen Schlaganfall für sub-akute Infektionen und Sepsis.

Das neurovegetative (autonome) Nervensystem (ANS) spielt eine wesentliche Rolle bei der komplexen Steuerung verschiedener wichtiger Teilsysteme des Organismus. Die Aktivität des ANS wird in speziellen Mustern der Herzfrequenzvariabilität (HRV) widergespiegelt.

Fetale magnetokardiografische Messungen stellen dabei eine einzigartige Methodik der pränatalen Diagnostik dar, fetale Entwicklungsstörungen zu erkennen, die sowohl akute pränatale Konsequenzen haben können als auch durch "fetale Programmierung" zu Störungen im späteren postnatalen Alter, wie zu kardiovaskulären, metabolischen, hyperkinetischen, kognitiven oder Verhaltensproblemen führen können.

Ein weiterer Forschungsgegenstand ist die aktuelle Risikoeinschätzung und Erkennung sich entwickelnder Infektionen/Sepsis aufgrund der Beteiligung des ANS an der Funktion des Immunsystems anhand von HRV Indizes.

Aktuell

2016-2019: Entwicklung eines kliniktauglichen Markers der fetalen neurovegetativen Reifung“ (Deutsche Forschungsgemeinschaft, DFG: Ho 1634/15-12)

2016-2021: Teilanalyse in “Pränatales DHA & Neurofunktionale Entwicklung” (PI Kathleen Gustafson, NIH: 1R01HD086001-01A1)

Abgeschlossen

2010-2014: Autonome Marker von Schlaganfall-induzierter Immundepression und Infektionsrisiko, PRED-SEP (Center for Sepsis Control and Care CSCC, BMBF: 01 E0 1002)

2009-2011: Prenatal diagnosis-Indices of fetal developmental disturbances enabled by advanced signal identification techniques (Marie Curie Intra-European Fellowship, Proposal No 237290)

2007-2010: Biomagnetische Untersuchungen zum Verlauf fetaler autonomer und zentralnervöser Reifung und dessen Störung durch intrauterine Wachstumsretardierung (IUGR) und Glucocorticoidgabe (DFG: Ho 1634/12-2, Schn 775/2-3)

2003-2007: Untersuchung der Reifung komplexer neurovegetativer Steuerungen der fetalen Herzschlagdynamik und deren Störungen mittels fetaler Magnetokardiografie (DFG: Ho 1634/9-1,2)

2002-2005: Mechanismen, Charakterisierung und Altersabhängigkeit der kardiovaskulären autonomen Dysfunktion bei kritisch Kranken - Link zwischen Inflammation und Rhythmogenese (DFG: Ho 1634/8-1,2)

2001-2003: "Komplexität zur Kennzeichnung neurovegetativer Dynamik bei schweren Hirnfunktionsstörungen und Prüfung ihrer diagnostischen Relevanz" (DFG: Zwie 47/9-1)

1996-1998: "Nichtlineare Analyse der Herzfrequenzvariabilität" (TMWFK: B301 96091)

1996-1997: "Quantifizierung nichtlinearer Parameter physiologischer Zeitreihen-Anwendung zur Charakterisierung der neurovegetativen Organisation von Atmung und Herzfrequenz (PROCOPE: 312/pro-u-gg)

1992-1996: "Anwendung der adaptiven Signalverarbeitung und Klassifikation zur Kennzeichnung von komplexen Funktionsstörungen des Gehirns bei regionaler Ischämie" (BMBF: 01 IN 202 F) im BMBF-Verbundprojekt ADAPT ("Adaptive Therapieoptimierung")

Universitätsklinikum Jena

• AG Prenatal Monitoring of Autonomic Maturation (Prof. Dr. Uwe Schneider) der Klinik für Geburtsmedizin
• Sektion Neonatologie und pädiatrische Intensivmedizin (Prof. Dr. Hans Proquitté) der Klinik für Kinder- und Jugendmedizin
• Institut für Medizinische Statistik, Informatik und Datenwissenschaften; Universitätsklinikum Jena (Prof. Dr. André Scherag)
• Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie (Prof. Dr. K.-J. Bär)
• Klinik für Kinder- und Jugendpsychiatrie und Psychotherapie (Dr. Carolin Ligges)

Externe Partner

• Rafal Baranowski, National Institute of Cardiology, Warsaw, Poland
• Bea Van Den Bergh, Faculty of Social and Behavioral Sciences - Tilburg University, the Netherlands; Health Psychology KU Leuven, Belgium
• Pere Caminal, Technical University of Catalania, Barcelona, Spain
• Ki H Chon, Biomedical Engineering Faculty, Worchester Polytechnic Institute, USA
• Dirk Cysarz, Fakultät für Gesundheit, Department für Humanmedizin, Universität Witten/Herdecke
• Ayres-de-Campos Diogo, Department of Obstetrics and Gynecology, Faculty of Medicine, University of Porto, Portugal; Department of Obstetrics and Gynecology, São João Hospital, Portugal; INEB — Institute of Biomedical Engineering, Portugal
• Luca Faes, University of Trento, Italy
• Kathleen M Gustafson, Hoglund Brain Imaging Center, Dept. of Neurology, Medical Center, University of Kansas, USA
• Patricia R E Harris, ECG Monitoring Research Laboratory School of Nursing, University of California, San Francisco, USA
• Jens Haueisen, Institut für Biomedizinische Technik und Informatik, Technische Universität Ilmenau
• Gonçalves Hernâni, CINTESIS, Faculty of Medicine, University of Porto, Porto, Portugal
• Bernardes João, Department of Obstetrics and Gynecology, Faculty of Medicine, University of Porto, Portugal; Department of Obstetrics and Gynecology, São João Hospital, Portugal
• Peter van Leeuwen, Abteilung Biomagnetismus, Grönemeyer Institut für Mikrotherapie Bochum
• R. Maestri, D.G. Pinna, M.T. LaRovere, S. Maugeri Foundation, IRCCS, Scientific Institute of Montescano, Italy
• Alberto Porta, Department of Technologies for Health, University of Milan, Italy
• Phyllis K Stein, Heart Rate Variability Laboratory, Washington University School of Medicine, St. Louis, USA
• Andreas Voss, Fachbereich Medizintechnik und Biotechnologie, Ernst-Abbe-Fachhochschule Jena
• Jan J Zebrowski, University of Technology, Warsaw, Poland

Mitarbeiter

• Alexander Schmidt, M.Sc.
  +49 3641 9-396633

Doktoranden

• Fenja Meyer
• Josephine Adam
• Adelina Pytlik
• Pauline Berger
• Laura Swiderski
• Lukas Viehöfer
• Florentine Gäbler

Motorisches Verhalten

Der Forschungsschwerpunkt unserer Arbeitsgruppe „Motorisches Verhalten“ liegt in der Untersuchung der funktionellen Erholung motorischer Beeinträchtigungen, wie sie beispielsweise durch einen Schlaganfall hervorgerufen wurden. Chronische motorische Defizite setzten die Lebensqualität von Schlaganfallpatienten stark herab. Das Ziel angewendeter Therapien ist es, diese motorischen Beeinträchtigungen zu minimieren. Betroffene Patienten sollen lernen, die alltäglichen Dinge des Lebens (z.B. Ankleiden, Waschen, Essen) wieder eigenständig zu erledigen. Eine erfolgreiche Bewegungstherapie bei chronischen motorischen Defiziten wird in unserer Klinik (Tagesklinik, Taub’sches Bewegungstraining) angeboten. Dabei wird sichergestellt, dass die Patienten den beeinträchtigten Arm intensiv trainieren. Die Therapie zeigt deutliche Erfolge. Es ist darüber hinaus für uns von großem Interesse, effektive Therapien zu entwickeln, die in der akuten und subakuten Phase nach dem Schlaganfall eingesetzt werden können.

Aktuelle Forschungsergebnisse

Experimentelle Studien haben gezeigt, dass Tiere, die in einer reiz-intensiven komplexen Umgebung (geräumiger Käfig, verschiedene Utensilien wie Röhren, Wippen, Leitern) leben, feinmotorische Aufgaben nach einem induzierten Schlaganfall wesentlich erfolgreicher bewältigen. Durch pharmakologische Beeinflussung des Katecholamin-Systems lässt sich die funktionelle Erholung zusätzlich steigern.

Vollständige Publikationsliste

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=witte+ow+jena