Zentrum für Translationale Neuromodulation

Das Zentrum bietet alle etablierten Methoden der nicht-invasiven Hirnstimulation, u.a. transkranielle magnetische und elektrische Stimulation (TMS/TES, u.a. tDCS, tACS, tRNS), sowie periphere elektrische Stimulation (u.a. transkutane Vagusnervstimulation, tVNS,  transkutane Elektrostimulation, TENS). In Kooperation mit der Klinik für Neurochirurgie sowie der Sektion Bewegungsstörungen und Neuromodulation der Klinik für Neurologie wird auch die Tiefe Hirnstimulation (THS) als individueller Heilversuch, bzw. im Rahmen multizentrischer Studien, eingesetzt.

Modernste bildgebende Verfahren, wie strukturelle und funktionelle Kernspintomographie (MRI), EEG-Quellenrekonstruktion, funktionelle Nah-Infrarot-Spektroskopie (fNIRS), Magnetoenzephalographie (MEG) sowie Positronenemissionstomographie (PET) werden mit Neuronavigationsverfahren kombiniert, um die Effektivität der eingesetzten Neuromodulationsverfahren zu maximieren.

Folgende Erkrankungen stehen im Fokus:

• Depression
• Angststörungen
• Zwangsstörungen
• Schizophrenie
• ADHS
• Tinnitus
• Migräne und chronische Schmerzen

Mit Hilfe bildgebende Verfahren, die elektrophysiologische und metabolische Hirnaktivität in Echtzeit darstellen, sollen Hirnstimulationsverfahren gezielt an den jeweiligen Hirnzustand angepasst werden (Thut et al., 2017). Eine solche closed-loop Stimulation (Zrenner et al., 2016) ermöglicht eine effektivere und nebenwirkungsärmere Beeinflussung krankheitsspezifischer Hirnaktivität. Die closed-loop Stimulation ist aktuell sowohl mit repetitiver TMS (rTMS) als auch mit TES möglich. Im Rahmen multizentrischer Studien (Partner-Zentren: Universitätsklinikum Tübingen und Mainz) untersuchen wir diese Verfahren aktuell in ihrer klinischen Wirksamkeit bei Depressionen. Mit Hilfe eines dreistufigen Verfahren sollen strukturelle und funktionelle neuroplastische Prozesse angestoßen werden, die zu einer Normalisierung gestörter Hirnfunktionen und somit Verringerung krankheitsspezifischer Symptome führen: Mittels einer open-loop Stimulation werden Stimulationsparameter identifiziert, die zu einer zuverlässigen Veränderung von Hirnfunktionen (Aufmerksamkeitsleistung, Emotionskontrolle, Gedächtnis) führen. In einem zweiten Schritt werden die physiologischen Korrelate dieser veränderten Hirnfunktionen auf individueller Ebene charakterisiert (Witkowski et al., 2016; Soekadar et al., 2013; Soekadar et al., 2016; Haslacher, 2020). In einem dritten und letzten Schritt erlernen die Probanden diese physiologischen Korrelate mittels Neurofeedback gezielt zu regulieren (Ruiz et al., 2013; Ruddy et al., 2018; Liew et al., 2016) während eine adaptive brain-state informed (d.h. vom jeweiligen Hirnzustand abhängige) Stimulation sie dabei unterstützt. In Tiermodellen werden Mechanismen und innovative Anwendungen der nicht-invasiven Neuromodulation im Rahmen neuer Indikationsstellungen oder als präventive Intervention untersucht und für die klinische Translation vorbereitet (Rummel et al., 2016; Hadar et al., 2019; Hadar et al., 2016; Hadar et al., 2018; Edemann-Callesen et al., 2015; Edemann-Callesen et al., 2018).

In Kooperation mit der Sektion für Bewegungsstörungen und Neuromodulation der Klinik für Experimentelle Neurologie (Prof. Dr. A. Kühn / Prof. Dr. M. Endres), dem Image Guidance Lab der Klinik für Neurochirurgie (PD Dr. T. Picht / Prof. Vajkoczy) sowie der Clinical Research Unit des Berlin Institute of Health (BIH) (Dr. S. Schmidt) werden gemeinsame methodische sowie translationale Forschungsfragen bearbeitet und in ein integratives Versorgungskonzept übersetzt.

Im Bereich der Grundlagenforschung zur Entwicklung neuer Hirnstimulationsverfahren bestehen Kooperationsprojekte mit der AG Schmitz sowie AG Larkum am Charité Crossover (CCO).

Am Zentrum für Translationale Neuromodulation arbeitet ein interdisziplinäres Team aus Ärzten, Wissenschaftlern und Ingenieuren.

Ärztliche und wissenschaftliche Leitung / Koordination
Prof. Dr. med. Surjo R. Soekadar (Leiter des Forschungsbereichs Translation und Neurotechnologie)
Prof. Dr. med. Christine Winter (Leiterin des Forschungsbereichs Translation und Neurotechnologie)

Die wissenschaftlich-translationale Arbeit des Zentrums wird durch den Europäischen Forschungsrat (ERC), die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), das SPARK-BIH Programm und die Einstein Stiftung Berlin unterstützt.

Es bestehen nationale und internationale Kooperationen mit

• Prof. Dr. med. Michael Nitsche (Leibniz Institut für Arbeitsforschung, Dortmund)
• Prof. Dr. med. Ulf Ziemann (Universitätsklinik Tübingen, Abt. für vaskuläre Neurologie)
• Dr. med. Christoph Zrenner (Universitätsklinik Tübingen, Klinik für Psychiatrie
• Prof. Dr. Til Ole Bergmann (Universität Mainz, Deutsches Resilienz Zentrum)
• Dr. med. Florian Müller-Dahlhaus (Universitätsklinik Mainz)
• Leonardo G. Cohen, MD (Human Cortical Physiology and Neurorehabilitation Section, National Institute of Neurological Disorders and Stroke, NINDS, Maryland, USA)
• Hagai Bergmann, MD (Hebrew University of Tel Aviv, Israel)
• William T. Regenold, MD (NIMH, Bethesda, USA)