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Projects: Institute of Cognitive and Clinical Neuroscience

DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft : The role of pandemic and individual vulnerability in longitudinal cohorts across the life span: refined models of neurosociobehavioral pathways into substance (ab)use? (CoviDrug) . 01/2021-01/2024.

Andoh JA, Flor H. DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft SFB 1158: B 07 - Neural circuits involved in Phantom Limb Pain . 07/2019-06/2023.

Although there has been much progress in the understanding of phantom limb pain (PLP), we still do not know which factors are antecedents and which are consequences of the pain and how central, peripheral and psychological factors interact. This project seeks to determine the development of phantom limb pain in a longitudinal fashion and will examine how central and peripheral changes as well as psychological factors develop over time. In addition, the role of central nervous system excitability and plasticity and the influence of use-dependent plasticity and body perception will be examined. Further, we will examine how evoked phantom pain is represented in the brain. Finally, we will employ high field imaging, neurofeedback using real time functional magnetic resonance imaging (fMRI) and transcranial magnetic stimulation (TMS) to identify causal circuits for phantom pain.

Flor H, Vollstädt-Klein S. DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft : CRC TRR 265: Project C01: Modification of the imbalance between goal-directed and habitual behavior in human addiction. 07/2019-06/2023.

In this study, we aim to assess the imbalance between goal-directed and habitual behavior, its neural basis and how it can be modified in treatment-seeking smokers, using two training interventions. The first intervention (cognitive remediation treatment focusing on improving inhibitory control and executive functions) is hypothesized to affect top-down processing, whereas the second intervention (a learning approach through implicit priming and contextual modulation) is suggested to modify bottom-up processes.

Nees F. SFB 1158: B03 - The role of learning, stress and underlying brain circuits involving prefrontal-limbic interactions in the development of chronic back pain . 07/2019-06/2023.

Previous research led to the assumption that chronic pain may be related to emotional learning, however, little is known about the associated changes in brain structure and function that might predict persistent pain. This project seeks to determine brain circuits related to learning mechanisms in pain such as aversive and appetitive, operant and respondent learning as well as the role of stress to predict the transition from acute to chronic back pain and to identify risk and resilience factors.

Reininghaus U, Flor H. BMBF - Bundesministerium für Bildung und Forschung 01EC1904B: perPAIN - Improving outcomes in chronic musculoskeletal pain through a personalized medicine approach. 05/2020-04/2023.

Chronische muskuloskelettale Schmerzen (CMSK) können durch kompensatorisches Verhalten, welches durch kurzfristige Schmerzreduktion und soziale Verstärkung aufrechterhalten bleibt, zu einer Chronifizierung der Schmerzen führen und werden durch Furcht vor den Schmerzen, komorbide Angsterkrankungen und Depression noch verstärkt. Ziel des Teilvorhabens ist es, eine auf Extinktions- und Expositionstraining basierende Therapie bei Patienten mit CMSK zu optimieren, zu implementieren und zu analysieren. Dieses Therapieverfahren wird im Vergleich zu einer auf die Reduktion emotionaler Belastung zugeschnittenen Behandlung oder einer Smartphone-basierten Minimalintervention untersucht. Ziel von Teilvorhaben 3 ist die Untersuchung von Schmerz auslösenden und aufrechterhaltenden Mechanismen, prognostischen Markern und behandlungs-bedingten Veränderungen im alltäglichen Leben durch Smartphone- und Sensoren-basiertes ambulatorisches Assessment sowie die Analyse der therapeutischen Effekte einer Minimal-Intervention mittels Smartphone-basiertem Aktivitätstagebuch in der personalisierten Behandlung bei Patienten mit CMSK. In Kooperation mit den Verbundpartnern wird ein Zuweisungsalgorithmus entwickelt und in einer Proof-of-Concept-Studie getestet und optimiert. Durch die frühe Personalisierung der Therapie für spezifische Subgruppen soll der Therapieeffekt bei gleichzeitiger Kostenreduktion deutlich verbessert werden.

TRR/1 TP C01: Losing and Regaining Control: TP Modifcation of the imbalance between goal-directed and habitual behavior. 07/2019-06/2022.

In this study, we aim to assess the imbalance between goal-directed and habitual behavior, its neural basis and how it can be differentially modified in treatment-seeking smokers, using two training interventions. The first intervention is cognitive remediation treatment (CRT), also known as cognitive enhancement therapy, focusing on improving inhibitory control and executive functions. The second intervention, a computer-based habit-modifying training focusing on implicit drug seeking ("implicit computer-based habit-modifying Training", ICHT) uses a conditioning approach through implicit priming and contextual modulation. We hypothesize that both interventions change the balance between goal-directed and habitual behavior but by different mechanisms. Whereas CRT should directly increase cognitive control, in contrast, ICHT should affect the early processing and the emotional valence of smoking and smoking cues.

BMBF - Bundesministerium für Bildung und Forschung : IMAC-Mind: Improving Mental Health and Reducing Addiction in Childhood and Adolescence through Mindfulness: Mechanisms, Prevention and Treatment. Project TP2 “Translation of neurobehavioral risk profiles into the development of screening and prevention . 10/2017-09/2021.

BMBF - Bundesministerium für Bildung und Forschung : IMAC-Mind: Improving Mental Health and Reducing Addiction in Childhood and Adolescence through Mindfulness: Mechanisms, Prevention and Treatment. Project TP1 “Identification of early bio-psycho-social risks and resilience factors and etiological pathway. 10/2017-09/2021.

DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft BE 4309/7-1: Psychobiologische Mechanismen beeinträchtigter Belohnungsverarbeitung bei chronischem Schmerz. 05/2019-04/2021.

Nees F. DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft NE 1383/14-1: Heisenberg-Stelle. 02/2018-01/2021.

Muster des aversiven u. appetiven Pavlovschen-Instrumentellen Transfers und die Rolle von Stress über die Lebensspanne

Flor H. DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft FL 156/41-1: Reinhart Koselleck Projekt: "Körperrepräsentation und sensomotorische Funktionen modulieren die Reorganisation des Gehirns und Verhaltensänderungen: Vom chronischen Schmerz zur lmmobilität und Demenz ". 07/2015-06/2020.

Brain circuits involved in pain processing and body representation are closely connected and interact more than previously thought. Somatosensory, visual, interoceptive and motor processes contribute to the formation of body perception and can be combined in treatments designed to reestablish normal body representation. Based on the development of novel psychological interventions targeting body representation in phantom limb pain, we devise new virtual and augmented reality-based training pro-cedures to reestablish normal body representation and improve sensory, motor and cognitive function. We apply these interventions in post-injury pain and motor dysfunction, where the counteracting of long-term immobility by feedback of movement should shorten recovery times and preserve muscle function. Another novel application is in chronic musculoskeletal pain, where the systematic shaping of intact body representation including interoception, should reduce pain and pain behaviors and alter maladaptive brain circuits. We expand this approach to early dementia, where the breakdown of sen-sorimotor processing and immobility may be important in disease progression. We employ novel im-plicit and explicit assessment methods of these perceptual and neuronal changes involving psycho-physics, computational modeling, physiological recordings and brain imaging methods. These studies are the basis for mechanistic treatment approaches and also advance basic research on body repre-sentation and multisensory integration.

Hector II Stiftung : FRAILBRAIN: Reversing maladaptive reorganization in frail brains: sensorimotor training, brain plasticity and the role of BDNF. 10/2016-09/2019.

DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft SFB 1158: B 07 - Neural circuits involved in Phantom Limb Pain . 07/2015-06/2019.

Flor H. BMBF - Bundesministerium für Bildung und Forschung 01EE1406C, AERIAL: Addiction: Early Recognition and Intervention Across the Lifespan . 02/2015-01/2019.

Addictive disorders are among the most frequent and costly disorders in industrialized countries. While substantial research focused on treatment of single substance use disorders (SUDs), most interventions do not sufficiently address comorbid disorders, are provided too late, do not reach the majority of addicted subjects and are not adjusted with respect to environmental stressors, affective comorbidity, gender and age-specific contexts. Focusing on alcohol use disorders (AUD), the main aim of the consortium is to improve the health care system by 1) assessing new access pathways including a wider range of healthcare professionals, and 2) evaluating existing and developing novel early assessment and intervention tools including e-health applications (computer/internet/smart phone-based). We will address patients suffering from the most prevalent SUDs, particularly alcohol, across the lifespan. We will use state-of-the-art basic science approaches to assess social stressors and comorbid affective disorders and we will adapt our approach to age-related differences in treatment needs. To adapt early interventions to modify risk and resilience factors across the lifespan, we will use existing cohorts such as the longitudinal IMAGEN sample of (now) young adults, representative data across the lifespan and from a systematic assessment of adolescent psychiatry, community and hospital general medical settings as well as observational data from studies on the mechanisms of addictive behavior. We will focus on proactive approaches for all primary medical care patients including general practices and hospitals. In all settings, we will assess comorbid mental disorders and gender and migration-specific factors such as social exclusion and discrimination.

Nees F. DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft NE 1383/9-1: Scientific network for a better understanding of the neuroplasticity and associated functions following hemispherectomy. 01/2016-12/2018.

Flor H, Bekrater-Bodmann R. DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft KFO 256, 2nd funding period: TP 04 Sensory-affective Interaction and Body Perception in BPD. 08/2015-07/2018.

BPD is characterized by dissociative symptoms that include intermittent somatosensory integration deficits and alterations in body perception. Frontoparietal dysfunctions, especially involving the temporoparietal junction (TPJ), may represent key mechanisms related to the processing of and interaction between the self and the environment. Our proposed project aims at the elucidation of psychobiological mechanisms of dissociative states and the evaluation of their importance for the psychopathology of BPD. In study 1, after the induction of dissociation or a neutral control condition, we will perform experiments that use of the processing of pain and pleasant touch as a tool to understand the perceptual mechanisms related to dissociative states. In study 2, we will facilitate or inhibit the activity of the TPJ or a control site using a neuronavigated transcranial magnetic stimulation (TMS) protocol. We will examine its effects on sensory integration associated with body perception and the processing of somatosensory stimuli with positive or negative valence, and their association with dissociation. By revealing the psychobiological basis and consequences of dissociative states, the results might enhance our understanding of the complex perceptual alterations in BPD.

Becker S. EFIC Grünenthal Grant: Altered cognitive-emotional networks in chronic pain: the modulatory role of dopamine. 07/2017-06/2018.

MAIN OBJECTIVES − To characterize neurobiological underpinnings of cognitive-emotional fronto-striatal networks in acute and chronic pain in terms of dopaminergic mechanisms. − To modulate dopamine in chronic pain in order to reverse altered functional connectivity in fronto-striatal networks to counteract pain chronification. To investigate dopaminergic mechanisms in functional connectivity of fronto-striatal networks in the context of pain, dopamine will be reduced in healthy volunteers and pain perception and motivated behavior assessed during fMRI (Study 1). Reducing dopamine using a D2-receptor antagonist will mimic a hypodopaminergic state as described before in chronic pain patients. Inducing a hypodopaminergic state in healthy volunteers allows investigating the basic mechanisms of dopamine in fronto-striatal connectivity in pain. In chronic pain patients, brain processing, particularly pain processing, is altered due to neural plasticity. Thus, in a next step, chronic pain patients for whom a hypodopaminergic state in mesolimbic systems can be assumed will be examined (Study 2). Functional connectivity in fronto-striatal network will be assessed as before, challenged by increasing dopamine pharmacologically. Using a D2-receptor agonist, dopamine is thought to be normalized in order to reverse maladaptive circuits involved in pain chronification.

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie ZF4070801CR5: ZIM - Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand. 01/2016-12/2017.

Erfassung menschlicher Körper in Bewegung mit Streifenlichtscannern zur Identifikation maladaptiver biomechanischer Bewegungsmuster und Fehlhaltungen im muskuloskelettalen System; Analyse und Parametrisierung von Bewegungsdaten menschlicher Körper mit dem Ziel der Identifikation maladaptiver Bewegungsmuster und Fehlhaltungen mi muskuloskelettalen System.

Nees F. DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft NE 1383/6-1: Annäherung und Vermeidung bei chronischem Schmerzsyndrom der Skelettmuskulatur: Die Rolle des Transfers von Pavlovschem zu instrumentellem Verhalten. 01/2015-12/2017.

Aims of this research are (a) the determination of pain-related approach and avoidance behavior and their neural correlates in chronic musculoskeletal pain, and (b) more specifically the interaction of pavlovian and instrumental conditioning processes in the development and maintenance of chronic musculoskeletal pain, involving (classical) reward and pain relief processing and the analysis of prediction error signaling. Hypotheses: We expect patients with chronic back pain to be characterized by reduced appetitive approach and enhanced avoidance as well as by reduced pavlovian and instrumental reward- and pain-relief-related conditioning and reduced approach-related PIT effect. These should be represented by decreased muscle tension levels and increased skin conductance responses, increased response times and frequency and, for the central measures, enhanced activation in the amygdala, insula and orbitofrontal cortex, but reduced activation in the striatal and prefrontal activation and deficient amygdala-prefrontal, amygdala-PAG and amygdala-striatal connectivity. Additionally, learning-related aversive prediction error signaling in reward (pain relief) related brain regions is expected to be reduced in chronic back pain, reflected by a decreased activation of the striatum, especially the nucleus accumbens, in pain patients compared to healthy subjects.

Kleinböhl D. Bundesministerium für Wirtschaft und Energie ZF4070801CR5: ZIM- Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand - Erfassung menschlicher Körper in Bewegung mit Streifenlichtscannern zur Identifikation maladaptiver biomechanischer Bewegungsmuster und Fehlhaltungen im muskuloskelettalen System. 10/2015-09/2017.

Das Ziel dieses Projektes ist ein Produkt zur Vermessung maladaptiver Bewegungsmuster, Fehlhaltungen und Verspannungen im muskuloskelettalen System. Technisch soll dabei ein Oberflächenscanner realisiert werden, der bewegte digitale Körpermodelle mit der Technik der Streifenlichtrekonstruktion erzeugen kann. Im vorherigen Projekt ging es darum, hochauflösende 3D Oberflächen statischer Objekte zu generieren und damit einen Markt abzudecken, bei dem mit kosteneffizienten Scannern dies möglich ist. Im aktuellen Projekt wollen wir die Marktnische des 3D-Scannes von Bewegtobjekten besetzen. Dazu wird eine neue Scannertechnologie einschließlich neuartiger Auswertesoftware entwickelt. Die Basis bildet ein Projektor-Kamera-System; die Hochdurchsatz-Verarbeitung wird mit einem FPGA ausgestatteten Framegrabber realisiert.

Heinrich A. DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft HE 7288/2-1: Mechanismen der Resilienz gegen übermäßigen Alkoholmissbrauch von Jugendlichen. 07/2015-06/2017.

Verschiedene Risikofaktoren wie genetische Prädisposition und belastende Lebensereignisse tragen zur Entwicklung psychischer Störungen bei. Immer gibt es aber resiliente Menschen, die trotz eines erhöhten Risikos keine Störungen entwickeln. Indem auf der einen Seite Risikofaktoren für die Entwicklung einer psychischen Störung und auf der anderen Seite protektive Faktoren dagegen erforscht werden, gewinnt man Ansätze für Therapie und Prävention. Dabei ist die Untersuchung von Jugendlichen von besonderem Interesse, da sie sehr vulnerabel für die Entwicklung psychischer Störungen sind und Präventionsmaßnahmen deshalb besonders wirksam sind. Ein psychiatrisch relevantes Verhalten, das auch schon bei Jugendlichen zu beobachten ist, ist übermäßiger Alkoholkonsum, der auch mit anderen psychischen Erkrankungen in Zusammenhang steht. Durch die Identifizierung von Resilienz-Faktoren gegen übermäßigen Alkoholkonsum und die Aufklärung ihrer Mechanismen, soll mit diesem Projekt ein entscheidender Beitrag für die Entwicklung von wirksamen Präventionsmaßnahmen geleistet werden. Im Rahmen der IMAGEN-Studie, bei der uns psychologische Fragebögen, genetisches Material und funktionelle Hirndaten von mehr als 2000 Jugendlichen über einen Zeitraum von mehreren Jahren zur Verfügung stehen, werden die stärksten Risikofaktoren für übermäßigen Alkoholkonsum und die stärksten protektiven Faktoren dagegen ermittelt. Daraus wird ein kurzer Fragebogen erstellt, der an die jugendliche Allgemeinbevölkerung in Mannheim und Umgebung ausgegeben werden soll mit einem angestrebten Rücklauf von ungefähr 500 Fragebögen. So werden die Ergebnisse der statistischen Analyse der IMAGEN Studie in der lokalen Bevölkerung überprüft und darüber hinaus dient dieser Fragebogen als erste Kontaktaufnahme für die nachfolgenden Untersuchungen zu Resilienz-Mechanismen. Dafür werden 60 Jugendliche zu einer detaillierten Untersuchung in das Zentralinstitut für Seelische Gesundheit eingeladen. Drei verschiedene Gruppen werden rekrutiert: 1) eine risikoarme Gruppe, die starken Alkoholkonsum zeigt, 2) eine risikobehaftete Gruppe, die starken Alkoholkonsum zeigt und 3) eine risikobehaftete Gruppe, die Alkohol nicht übermäßig konsumiert. Die Probanden durchlaufen eine neuropsychologische Testbatterie inklusive funktioneller Magnetresonanztomografie. Die Lebenssituationen der risikobehafteten Gruppen werden von Stress geprägt sein, wobei resiliente Jugendliche mutmaßlich Strategien entwickelt haben oder Mechanismen zur Verfügung haben, die sie in besonderer Weise auf diesen Stress reagieren lassen. Inhaltlich steht deshalb vor allem die Frage im Vordergrund, ob resiliente Jugendliche Stress anders verarbeiten können. Wir untersuchen, wie sich diese Mechanismen auf neuronaler Ebene zeigen, wie sie sich in der Persönlichkeitsstruktur widerspiegeln und welche Verhaltensmuster auftreten, die für verhaltenstherapeutische Maßnahmen und Präventionsstrategien genutzt werden können. Summary Different risk factors such as genetic susceptibility and negative life events contribute to the development of mental disorders. However, resilient persons do not develop psychiatric disorders in face of those risk factors. By analysing both risk factors for the development of psychiatric disorders and protective factors against their development one can establish basic approaches for therapies and prevention. Thereby, the examination of adolescents is of high interest, because they are very vulnerable for the development of mental disorders. Thus, prevention may be very effective. Alcohol misuse of adolescents is a psychiatrically relevant behaviour which is associated to other mental disorders, as well. In this project, we want to identify resilience factors against alcohol misuse and their mechanisms to contribute to the development of preventive measures. Within the IMAGEN study we have access to psychological questionnaires, genetic material and functional brain data of more than 2000 adolescents over a long period. Therein we want to statistically establish the most important risk factors for the development of alcohol misuse and protective factors against it. Hence, we will develop a questionnaire containing the most important factors and questions on alcohol consumption. We will give this questionnaire to adolescents in Mannheim and surroundings and seek the return of 500 questionnaires. Thereby we will recheck the results of the statistical analyses out of the IMAGEN study and furthermore we will recruit participants for the following examination of the mechanisms of resilience. Therefor 60 adolescents will be invited for a detailed examination to the Central Institute of Mental Health. Three different groups will be recruited to determine the mechanisms of resilience and transition to harmful alcohol use: 1) a group of non-risk but heavy drinkers, 2) high-risk actual heavy drinkers, and 3) high-risk non-heavy drinkers. Participants will take part in a neuropsychological test battery including functional magnetic resonance imaging. Life situation of the high-risk groups will be very stressful but resilient adolescents might have developed strategies or possess mechanisms that lead to a differential reaction on stress. Thus, first of all we will analyse whether resilient adolescents can handle stress differently. We examine how these mechanisms are represented on a neural level, how they can be seen on the level of personality and which behavioural patterns occur that can be implemented for the development of new aspects in behaviour therapy and prevention measures.

WIN Kolleg der Heidelberger Akademie der Wissenschaften: Thermischer Komfort und Schmerz: Verstehen von menschlicher Adaption an Störfaktoren durch die Kombination psychologischer, physikalischer und physiologischer Messungen und Messmethoden. 10/2014-05/2017.

In diesem Projekt sollen zwei Aspekte des täglichen Lebens – Schmerz und Komfort – in Hinblick auf Parallelen und Diskrepanzen ihrer Adaptionsprozesse beim Menschen interdisziplinär durch die Verbindung von psychologischer Schmerzforschung und bauphysikalisch architektonischer Komfortforschung untersucht werden. Das übergreifende Ziel dieses gemeinsamen Forschungsvorhabens ist es, den Prozess der Adaption im Kontext globaler thermischer Unbehaglichkeit, lokaler Schmerzreize und weiterer Störfaktoren durch die innovative Kombination verschiedener Messmethoden zu verstehen und Einflussfaktoren durch gezielte Manipulation zu bestimmen. Neben dem Messen und Verstehen von Adaption zum Erlangen eines entscheidenden Wissensgewinns solcher sozioökonomisch höchst relevanter Prozesse in diesem Kontext, ist es das langfristige Ziel dieses Forschungsprojekts, Methoden bereitzustellen, die es ermöglichen, Maßnahmen zum optimierten Umgang mit Störfaktoren zu erforschen. Entsprechend hat dieses Projekt im Einzelnen folgende Ziele, die den aktuellen Stand der Forschung deutlich erweitern: 1) durch Entwicklung, Anwendung und Validierung quantitativer und qualitativer Verfahren und Methoden, die Messung von Adaptionsprozessen zu verbessern und zu bestimmen wie die Messinstrumente (z.B. Art der Skala) die Ergebnisse und vorhandenen Modelle beeinflussen; 2) zu beschreiben und verstehen, wie Menschen mit Störreizen und unangenehmen Reizen umgehen, wie sie an solche Störreize adaptieren und wie diese Adaption beeinflusst werden kann, um vorhandene Modelle zu hinterfragen und so zu begründen oder durch neue Modelle zu ersetzen.

EFIC-Grünenthal-Grant (EGG): Circuits of pain memory in chronic pain patients. 01/2015-12/2016.

Flor H. DGM F1/1: Lebensqualität, Schmerz und neuropsychologische Einschränkungen bei Patienten mit mitochondrialen Erkrankungen. 05/2015-04/2016.

Mitochondriale Erkrankungen sind Multisystemerkrankungen, bei denen es durch Genmutationen zu Defekten in den Mitochondrien kommt, die zu einer Vielzahl an Symptomen führen. Mitochondriale Erkrankungen sind phänomenologisch äußerst variabel, wobei allen Erkrankten eine starke Beeinträchtigung der Funktionalität und ein hoher Leidensdruck gemein ist. Trotzdem, oder vielleicht gerade deshalb, gibt es bisher keine systematische Beschreibung der somatischen, kognitiven und auch affektiv-emotionalen Beschwerden von Patienten mit mitochondrialen Erkrankungen. So treten, zum Beispiel, chronische Schmerzen bei vielen dieser Patienten auf, wird jedoch meist nicht als Teil der Erkrankung betrachtet, da der Schmerz nicht ursächlich durch die Defekte in den 2 Mitochondrien erzeugt wird. Eine systematische Erfassung von somatischen, kognitiven als auch affektiv-emotionaler Symptome ist dringend erforderlich und kann einen wichtigen Beitrag zum besseren Verständnis mitochondrialer Erkrankungen sowie zur Diagnosestellung und Therapie leisten. Zur Optimierung von Therapieempfehlungen, insbesondere unmittelbar anwendbarer und einfach umzusetzender Ansätze, müssen außerdem die Lebensqualität, Resilienzfaktoren und Bewältigungsstrategien erfasst werden. Eine solche systematische Erfassung an einer umfangreichen europaweiten Stichprobe von Patienten mit mitochondrialen Erkrankungen ist das übergreifende Ziel dieses Forschungsvorhabens. Um einen Beitrag zur Verbesserung von Diagnose und Therapie zu leisten, werden die erfassten Daten z.B. zu bekannten Diagnosen und Genmutationen in Beziehung gestellt. Das Projekt ist eine notwendige Pilotuntersuchung, um die Untersuchungsmethoden auszuwählen und zu optimieren. Dazu werden 200 Patienten und 50 Kontrollprobanden umfassend mittels validierter Fragebögen untersucht, sowie eine Subgruppe von 50 Patienten zusätzlich mit neuropsychologischen Test zu kognitiven Defiziten genauer getestet.

Heinrich A. Olympia Morata-Programm: Risikofaktoren für die Entwicklung pschischer Störungen und Resilienz bei Jugendlichen. 03/2014-02/2016.

Verschiedene Faktoren wie genetische Prädisposition und belastende Lebensereignisse können zur Entwicklung einer psychischen Störung beitragen. Trotz dieser und anderer Risiken gibt es resiliente Menschen, die zwar ein erhöhtes Risiko tragen, aber dennoch keine psychischen Störungen entwickeln. Indem auf der einen Seite Risikofaktoren für die Entwicklung einer psychischen Störung ermittelt werden und auf der anderen Seite protektive Faktoren erforscht werden, die deren Entstehung verhindern, soll dieses Habilitationsvorhaben sowohl Ansätze zur Therapie als auch zur Prävention liefern. In diesem Rahmen ist die Untersuchung von Jugendlichen von äußerst großem Interesse, da sie sehr vulnerabel für die Entwicklung psychischer Störungen sind und Präventionsmaßnahmen besonders wirksam sind. Bisher hat die Antragstellerin im Rahmen Ihres Habilitationsvorhabens vor allem den unterschiedlichen Beitrag verschiedener Faktoren, wie genetischen und epigenetischen Variationen, neuronaler Aktivität, Persönlichkeit und Verhalten bei der Entwicklung psychischer Störungen von Jugendlichen betrachtet. Insgesamt verfestigt sich hieraus das Bild von der sehr komplexen Ätiologie psychischer Erkrankungen. Der Beitrag einzelner Risikofaktoren unterscheidet sich stark sowohl zwischen verschiedenen Störungsbildern als auch im Verlauf des Lebens. Mehrere Arbeiten hierzu wurden in Fachzeitschriften publiziert und drei weitere sind zur Begutachtung eingereicht. Aktuell und in Zukunft beschäftigt sich die Antragstellerin vor allem mit der Frage, was Jugendliche auszeichnet, die trotz der oben genannten und untersuchten Risikofaktoren keine psychische Störung entwickeln. Was schützt diese Jugendlichen? Die Beantwortung dieser Frage soll einen Beitrag zur Entwicklung neuer Präventionsmaßnamen liefern.

Universität Heidelberg Olympia Morata-Programm: Wenn Schmerz und Belohnung aufeinandertreffen: Effekte von Motivationskonflikten auf Wahrnehmung und Verhalten und deren neurophysiologische Mechanismen. 03/2015-02/2016.

Schmerz und Belohnung als zwei fundamentale Motivatoren erzeugen bei gemeinsamem Auftreten Motivationskonflikte. Durch solche Konflikte bzw. dieser Interaktion zweier Motivationssysteme, die sich auf neurophysiologischer Ebene widerspiegelt, beeinflussen Schmerz und Belohnung unser Verhalten aber auch unsere Wahrnehmung maßgeblich. Insbesondere Schmerzlinderung als Belohnung – als Spezialfall der Schmerz-Belohnungsinteraktionen – ist im Kontext chronischer Schmerz von höchster Relevanz. Trotzdem ist bisher wenig über diese Interaktionen, insbesondere Für den Fall von Schmerzlinderung als Belohnung und deren zugrunde liegenden neurophysiologischen Mechanismen sowohl bei gesunden Personen als auch bei Patienten mit Chronischem Schmerz bekannt. Die Charakterisierung dieser Schmerz‐Belohnungsinteraktion und Ihrer neurophysiologischen Mechanismen ist Ziel dieses Habilitationsvorhabens. In einer Reihe eigener Vorarbeiten konnte die Antragstellerin bereits zeigen, dass monetäre Belohnung (Geldgewinne) schmerzhemmende Effekte hat, die durch den Neurotransmitter Dopamin und Neuroanatomisch durch den orbitofrontalen Kortex vermittelt werden. Weitere Ergebnisse zeigten, dass für solche Effekte entscheidend ist, ob und wie stark ausgeprägt eine Person einen Motivationskonflikt wahrnimmt und welche Entscheidung (d.h. zugunsten der Belohnung oder des Schmerzes) sie trifft. Aber nicht nur monetäre Belohnung, die in alltäglichen Situationen in dieser Form selten auftritt, hat schmerzhemmende Wirkung, auch Schmerzlinderung als Belohnung.- ein im Alltag häufig auftretender Prozess, da z.B. schon durch kleine Änderungen der Körperhaltung Schmerzlinderung (bei z.B. Rückenschmerzen) erzeugt werden kann – hat zusätzliche schmerzhemmende Effekte. Insgesamt verfestigt sich hieraus die Relevanz der Interaktion von Schmerz und Belohnung und die Notwendigkeit der genaueren Untersuchung,um diese Interaktion auch klinisch z.B. zur Verbesserung der Schmerztherapie nutzen zu können. Mehrere Arbeiten hierzu wurden bereits in Fachzeitschriften publiziert und weitere sind in Vorbereitung. Aktuell und in Zukunft beschäftigt sich die Antragstellerin zur Komplementierung dieser Vorarbeiten mit den Fragen, welche neurophysiologische Mechanismen Motivationskonflikte, insbesondere für den Fall von Schmerzlinderung als Belohnung, vermitteln und wie diese Mechanismen bei Patienten mit chronischem Schmerz verändert sind. Es scheint, dass die Verarbeitung von Belohnung bei solchen Schmerzpatienten beeinträchtigt ist, jedoch wird Belohnung z.B. in der operanten Schmerztherapie angewendet. Durch das Wissen, wie die Schmerz-Belohnungsinteraktion bei chronischem Schmerz verändert ist, kann daher z.B. diese Art der Schmerztherapie optimiert werden. Zusammenfassend werden wichtige neue Erkenntnisse erwartet, die unser Wissen zu Faktoren, welche die Entstehung und Aufrechterhalten chronischer Schmerzen fördern, maßgeblich erweitern und die Anwendung in der Optimierung der Schmerztherapie finden werden.

Becker S. DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft BE 4309/51: Verstehen der Interaktionen und Konflikte zwischen Schmerz und Belohnung: Integration von Computermodellen und psychologischen Methoden". 02/2015-01/2016.

The aim of the project is to initiate and establish an international collaboration to study how the brain processes pain. The project focuses on a particular issue in pain neuroscience: how do we solve conflicts between pain and reward, termed ‘motivation-decision’ conflicts, which arise in everyday life? This is illustrated by the classic maxim ‘no pain, no gain’. The collaboration aims to develop a new approach to this problem by integrating two distinct disciplines: computational and engineering models of decision-making (Cambridge), and psychological and clinically-orientated approaches to understanding behaviour (Mannheim). The overall projects goals are to: a) develop a new model of pain-reward interactions that explains data from behavioural experiments, and; b) generate testable experimental predictions to identify how and where in the brain this interaction occurs. Our proposal involves three steps: (1) summarise the core experimental findings for painreward interactions to date (‘what needs to be explained’) and review key the computational models which can readily be applied to this data; (2) develop and simulate a new model and test its ability to account for these data (Cambridge) and make novel experimental predictions; (3) test these predictions in a newly designed behavioural experiment (Mannheim). At the end of the project, we aim to have a theoretically validated and behaviourally tested model of pain-reward interactions, which is both publishable in its own right, but more importantly supports a larger joint research proposal to study the neural basis of pain-reward interactions.

Becker S. Baden-Württemberg Stiftung: Schön wenn der Schmerz nachlässt: Neurophysiologische Mechanismen von Schmerzlinderung als Belohnung in Gesunden und chronischen Schmerzpatienten. 01/2014-12/2015.

Schmerzlinderung als Belohnung, d.h. als Verhaltenskonsequenz, tritt nahezu alltäglich auf, z.B. durch eine Änderung der Körperposition bei Rückenschmerzen. Für Schmerzpatienten ist solche Schmerzlinderung von besonderer Bedeutung, die aber paradoxerweise zur Steigerung der Schmerzsensitivität führen können. Trotzdem wurde belohnende Schmerzlinderung bisher kaum untersucht und zugrunde liegenden neurophysiologischen Mechanismen in Gesunden und Schmerzpatienten sind unklar. Das Projekt soll daher (1) Effekte von Schmerzlinderung als Belohnung auf Wahrnehmung und Lernen in Gesunden und chronischen Schmerzpatienten charakterisieren, (2) die Rolle der Neurotransmitter Dopamin und endogender Opioide dabei und (3) funktionelle und strukturelle neurale Korrelate dieser Effekte bestimmen. In zwei Studien spielen die Probanden ein Glücksrad, dass Schmerzlinderung als Belohnung operationalisiert. Beide Studien tragen zur Charakterisierung belohnender Schmerzlinderung bei. In Studie 1 werden außerdem die Rolle von Dopamin und endogenen Opioiden in Gesunden untersucht; neurale Korrelate in Gesunden und Schmerzpatienten in Studie 2. Wichtige Erkenntnisse zu den Mechanismen eines alltäglichen und relevanten Prozesses werden erwartet, die für die Grundlagen- wie auch Klinische Forschung von Bedeutung sind.

Flor H, Spanagel R. DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft SFB 636: TP MGK: Integrated research training group "Translational Neuroscience". 01/2015-12/2015.

The overarching aim of the SFB Graduate Program "Translational Neuroscience" is to enable transfer of knowledge between basic and clinical sciences. All of our PhD and MD students shall gain insight into both areas of research by attending an interdisciplinary teaching program including electives in different interacting groups. We also provide a framework for regular advice to the students and individual support wherever techniques or knowledge are lacking. The international and interdisciplinary program accepts students from a wide variety of natural and social sciences as well as medical students. Much of the translational work within SFB 636 is done by junior scientists, mostly MD and/or PhD students. During the current funding period, the graduate program was instrumental in cross-linking different approaches and system levels within the SFB. All students were provided with a common knowledge base allowing them to understand the translational aspects of their own projects and to interact successfully with colleagues from other disciplines. The Graduate Program pursues its goals by offering a compact course (60 hours) in neurosciences which covers a large variety of relevant topics and methods (qualification concept). This core curriculum is taught on a regular basis and covers 4 hours/week (usually on Friday, with social events to follow). This introductory course ends with a written exam, ensuring a common knowledge base for all students. It is important that the program does not distract students from their own research projects. Therefore, the second part of the curriculum is individual, i.e. specifically adapted to the needs of individual students. This is supported by several measures: students have regular meetings with the members of the student advisory board; they can visit German and foreign laboratories, including those in industry, in order to acquire specific techniques; they can invite guest scientists. Most importantly, each student has to choose two special topics (major and minor) for extended studies throughout the PhD or MD course. Students with projects rooted in basic sciences chose a clinical minor and have to visit a clinical unit for an elective. Conversely, students with a clinical focus stay for some time in a laboratory. In-depth education in the major continues with courses of 2 hours/week throughout the entire period of the PhD or MD thesis work. In addition, we offer regular autumn schools focussed on selected topics in translational neuroscience. In order to represent the students' interests and to train their rganizational skills, these courses have been organized by the students themselves (with help of the board members of the Integrated Graduate Program). In addition, students have been offered specific training courses in “soft skills” such as presentation techniques or group work in cooperation with the Graduate Academy of Heidelberg University. The students choose one main laboratory and advisor with whom they are affiliated at the very beginning of the program. In order to foster the idea of translational research we have also encouraged the possibility to split the dissertation work between a basic/preclinical laboratory and a clinical unit. Accepted students thus chose one main laboratory and advisor and two additional advisors who have had regular meetings twice a year with the student and follow the progress of his or her work. We are strongly encouraging first-author publications by the students and allow for a short, cumulative version of the dissertation script after 1 or 2 articles have been accepted (depending on the extent of the work invested) and one additional article has been submitted at the time of the completion of the degree. The Graduate Program is run by a governing board that also involves student representatives. From our experience with the program so far, we found that both the scientists within SFB 636 and the students greatly profit from this structured program in advanced neuroscience teaching. It increases the students´ professional prospects in the growing area of translational neurosciences and it creates a platform for interdisciplinary dialogue within the SFB, thus fostering preclinical-clinical cooperations. In the new funding period we have kept the basic structure of the program but have added additional offers: mentoring can now be done by our international collaborators; there is more career counselling; recruitment efforts for medical students will be intensified; and additional self-organized activities of the students have been included.

Flor H. DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft SFB 636: TP C01: Learning and brain plasticity in posttraumatic stress disorder:. 01/2012-12/2015.

The goal of this study is the analysis of learning processes and plastic brain changes in the development and maintenance of posttraumatic stress disorder (PTSD). We hypothesize that enhanced cue and deficient context conditioning along with high stress sensitivity lead to an enhanced risk to develop PTSD after traumatic experience and suggest that these alterations in associative and non-associative learning are accompanied by enhanced amygdalar and reduced hippocampal activation during acquisition and deficient midfrontal-amygdalar and midfrontal-hippocampal connectivity during extinction. In addition, we believe that traumatic stress, which alters the brain structure in these regions and leads to altered stress reactivity of the ypothalamus-pituitary-adrenal axis (HPA), contributes to the occurrence of PTSD along with peritraumatic factors. In the last funding period we continued the longitudinal study and added another 125 students in schools for rescue workers to the original 120 subjects (we plan to have 300 complete cases by the end of 2011) and characterized them with psychometric, psychophysiological, neuroimaging, endocrine and genetic methods. Since we do not yet have enough subjects who converted to PTSD we focused on predictors of cue and context conditioning in this sample. We found that hippocampal volume predicts context conditioning and that larger amygdala volume is associated with better cue conditioning, whereas cue conditioning is reduced with larger hippocampal volume. We also found that polymorphisms related to the minor alleles of HPA axis-related genes predict enhanced amygdala activation during cue conditioning and reduced prefrontal activation and prefrontal-amygdala connectivity during extinction. A polymorphism on the neurogranin gene, which has been associated with high risk for schizophrenia and memory disturbance, was found to predict hippocampal activation during context conditioning. In addition, traumatized persons with and without PTSD and healthy controls participated in cross-sectional neuroimaging studies. We found enhanced stress sensitivity as indexed by higher stress analgesia in the patients with PTSD and this was linked to enhanced activation in the rostral anterior cingulate. We also observed better second order conditioning with trauma cues as unconditioned stimuli in the PTSD patients accompanied by amygdala deactivation, which was associated with delayed extinction and abnormal dorsolateral prefrontal activation. In the PTSD group renewal was enhanced and associated with reduced hippocampal activation. A study on reinstatement is still ongoing as is the assessment of the effects of exposure treatment on renewal and einstatement. We also observed enhanced hippocampal activation during simple contextual conditioning in the PTSD group. These data are in line with our hypothesis of deficient context conditioning as a core pathological factor in PTSD. In the new funding period we will complete the longitudinal study by adding another 150 subjects to arrive at a total of 450, will retest persons who developed PTSD symptoms and compare them to persons who were traumatized without developing the disorder and matched controls from the rescue worker samples. In addition to retesting these predefined subjects we will use regression analyses to predict symptoms from the baseline tests in the entire sample. In the cross-sectional study we will expand the analysis of the role of deficient contextual processing in PTSD. Study 1 will test the hypothesis that PTSD patients focus their attention more on emotional cues at the expense of contexts compared to traumatized persons without PTSD and controls and that this is an early attentional process related to the perception rather than the evaluation of the stimuli that also determines that cues are better remembered than contexts. The study combines electroencephalographic recordings and eye tracking. A second study will examine the relationship of cued and contextual fear by combining differential fear conditioning to cues and contexts in one study. The contexts will be more complex than previous contexts in order to be able to model configural versus single item processing. Extinction to cues, contexts and their combination will be tested on a separate day and in a third session the response to the cues and contexts will be reversed (the previous danger cue/context will signal safety and vice versa) and tested with and without a retrieval cue. This will permit to test the role of inhibitory mechanisms and safety signals and will provide the possibility to determine how easily aversive memories can be updated. Functional magnetic resonance imaging will be employed to study the role of medial prefrontal and orbitofrontal circuits in this task. In these studies the effects of exposure treatment will also be examined to test if the deficient processing of cue-context interactions is an enduring deficit or can be reversed by effective treatment. Finally, we will address the specificity of the altered onditioning mechanisms and the brain correlates by using comorbidity, medication effects and trauma load as covariates and by comparing our patient group to others in and outside the collaborative research center with respect to the specificity of alterations in context conditioning.

Flor H. DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft SFB 636: TP Z01: Zentrale Aufgaben. 01/2012-12/2015.

The SFB636 central services are responsible for the following tasks: Central bookkeeping of the SFB (monitoring and administration of the DFG funds, providing the annual financial reports), coordination the SFB personnel including the hiring of new personnel, handling the ordering of consumables and other materials needed in the SFB, preparing the meetings of the boards and committees of the SFB, organizing the visits of visiting scientists and colloquia presenters and organization of the SFB symposia. Further, the SFB office will take care of all correspondence of the SFB as well as organization and coordination of the SFB636 Graduate Program “Translational Neuroscience” and the involved students.

Flor H. Universität Heidelberg : Exzellenzcluster CellNetworks EcTop 3 Neuro. 01/2013-12/2015.

This project aims to study the representation of pain in the somatosensory cortex and elucidate neural circuit activity involved in nociceptive processing in humans using a combination of high resolution functional and structural magnetic resonance imaging at 7 Tesla and multivariate pattern analysis. We further plan to examine to what extent these somatosensory circuits are altered in neuropathic pain and in musculoskeletal back pain states and further extend these analyses to study neurochemical changes, such as GABAergic and glutamatergic modulation, using magnetic resonance spectroscopy. This interactive approach will unravel causal mechanisms in structural and functional plasticity by combining complementary studies in humans and animal models.

Szabo K, Nees F. DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft SFB 636: TP C07: Implicit and explicit learning and memory processes in acute and chronic. 01/2012-12/2015.

The aim of this project is to investigate the effect of stress and hypothalamus-pituitary-adrenal (HPA) axis function on implicit and explicit learning and memory processes in states of acute and chronic hippocampal impairment in a cohort of patients with transient global amnesia (TGA). TGA is a neurological disorder characterized by the acute onset of severe anterograde memory loss that usually resolves within 24 hours. In up to 90% of cases, an emotionally or physically charged event precedes the onset of TGA. By using magnetic resonance imaging (MRI) following a TGA episode, we have observed small lesions in the hippocampus and hence hypothesize that the disorder is caused by the stress-related transient inhibition of memory formation in the hippocampus. To test this assumption, we will determine the effect of experimental exposure to stress (socially evaluated cold pressor test) on cortisol levels and on hippocampal activation patterns in implicit and explicit memory and learning paradigms by functional MRI in the following three cohorts: patients with acute TGA, patients who suffered a TGA in the previous 2 years, and healthy control subjects. We will analyze cortisol levels during and after TGA, in response to the dexamethasone suppression test, as well as under experimental stress conditions. We expect TGA patients to exhibit an altered HPA axis reactivity resulting in increased cortisol values. To show that changes in brain activation patterns during memory formation and retrieval are a pathophysiological correlate of TGA, we will employ fMRI measurements based on two different approaches to assess hippocampal function. In a recognition memory paradigm, we expect only the performance in the recollection aspect (hippocampal memory) to be affected in TGA patients (with a specific reduction in hippocampal activation in contrast to healthy controls), while extra-hippocampal memory processes (familiarity) should remain intact. We will additionally employ a contextual fear conditioning fMRI task that has been shown to lead to significant hippocampal activation. We assume that the activation produced by this paradigm will also be reduced and that extinction processes will be differentially affected in TGA patients as compared to controls. In addition to understanding the pathophysiology of TGA, the results of this study may aid to understand the development and maintenance of anxiety disorders and depression, in which altered hippocampus-related learning processes play a crucial role.

Kooperationsprojekt der Baden-Württemberg Stiftung: Zuckerbrot & Peitsche oder wie sich globales Komfortempfinden und lokale Schmerzreize beeinflussen. 11/2014-10/2015.

Komfort und Schmerz liegen sowohl zeitlich als auch räumlich beim Menschen oft nah beieinander und werden doch von unterschiedlichen Disziplinen untersucht. Während die Komfort- und Behaglichkeitsforschung je nach Schwerpunkt z.B. bei Architekten, Maschinenbau- oder Bauingenieuren angesiedelt ist, wird das Thema Schmerz von Medizinern, Psychologen und Biologen betrachtet. In diesem Projekt werden diese beiden Aspekte des täglichen Lebens und ihre Wechselwirkungen in Hinblick auf ihr Potential für größere Forschungsvorhaben interdisziplinär durch die Verbindung von bauphysikalischer Komfortforschung und psychologischer Schmerzforschung untersucht. Dieser ungewöhnliche Ansatz eröffnet ein hohes Potential für innovative Forschungsansätze, wie im Folgenden dargestellt. Ziel dieses Projekts ist die Durchführung mehrere Machbarkeitsstudien als Vorlaufforschung zu einem geplanten gemeinsamen größeren Forschungsvorhaben der Antragsteller.

Flor H. : Robuste Rekonstruktion von Gesichts- und Körpermodellen mit Streifenlichtscannern. 10/2013-09/2015.

Ziel des Projeks ist die automatische Erzeugung sowohl dreidimensionaler Gesichts- als auch Körpermodellen aus 2,5D Streifenlichtscans. Hierbei soll ein solcher Scanner aus möglichst preiswerten Kameras und Projektoren in Kombination mit neuer Framegrabber-Technologie konstruiert werden. Dadurch wird die Komplexität der Modellerstellung statt durch besondere Hardware mit Hilfe von verschiedenen Algorithmen zur Rekonstruktion, Rauschentfernung und Modellerstellung gelöst. Daraus resultiert eine Reduktion der Gesamtsystemkosten. Ein weiterer Schwerpunkt in diesem Projekt ist, das Maß an Benutzerinteraktion bei der Modellerstllung so weit wie möglich zu reduzieren.

Flor H. BMBF - Bundesministerium für Bildung und Forschung VDI 16SV5851: BionikHand: Das Bionic basierte interaktive Assistenzsystem zur Unterstützung körperlicher Funktionen von Finger‐, Hand‐, Arm‐ und Oberarm Prothesenträgern. 08/2012-07/2015.

Ziel ist die Untersuchung von Einflussfaktoren auf die Steuerungsfertigkeit eines künstlichen Armes unter Zuhilfenahme neu entwickelter Lern- und Steuersoftware sowie des Einflusses einzelner Elemente des Prothesensystems auf den Einbau ins Körperbild. In AP 1 werden geeignete Amputationspatienten sowie gesunde Kontrollen rekrutiert und über Interviews und Fragebögen die Bedürfnisse der späteren Nutzer erfasst. In AP 4 wird geprüft, welche Umsetzung eines Feedbacksystems die größtmögliche Bindung zwischen Nutzer und Prothese ermöglicht, sowie die Evaluation dieser Systemvariante. AP 7 bildet die Umsetzung zu fMRT-Untersuchungen: Assistenzsystem und Feedback werden im Hinblick auf ihren Einfluss auf den Kortex der Nutzer untersucht. Hierbei wird Wert auf praxisnahe Einflussfaktoren auf den Prothesenumgang gelegt. In AP 9 wird die Anwendung des Gesamtsystems durch neu rekrutierte Versuchspersonen untersucht.

Flor H. BMBF - Bundesministerium für Bildung und Forschung 01GQ1003B: BCCN TP C6: HC-dependent cognitive functions. 05/2010-04/2015.

Flor H. DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft FL 156/34-1: PASCOM: Examination of a new transdisciplinary framework on pain and suffering by integrating philosophical, psychological, and neuroscientific perspectives. 02/2011-01/2015.

The aim of the PASCOM project, jointly financed by the Fonds National de la Recherche Luxembourg (FNR) and the German Research Foundation (DFG), is to use an innovative phenomenological conceptual approach combining psychological, neuroscientific and philosophical stances to better understand pain and suffering. This effort is pursued as a collaborative research between the Pain Research Laboratory at the University of Luxembourg, directed by Prof. Fernand Anton, and the Department of Cognitive and Clinical Neuroscience at the Central Institute of Mental Health, Medical Faculty Mannheim, Heidelberg University Mannheim, Germany, directed by Prof. Dr. Herta Flor. The two groups consider that diverse interpretations in separated domains often limit our understanding and reduce our proficiency for alleviating pain. In this framework, the PASCOM project seeks to provide a novel transdisciplinary framework for research, with a strong scientific basis, which will give scientists and persons working in the humanities alike access to knowledge on pain and suffering from an integrative perspective. The philosophical approach, developed by Dr. Smadar Bustan, proposes to employ a diagrammatical reasoning, intersecting the sufferer’s inner world with his social world. In breaking down this global and theoretical methodology into smaller, experimentally testable versions, we wish to examine to what extend the experiences of pain and suffering are centered in the private experience or in a person’s social and cultural interaction with the others. Experimentally targeting the cases when the two worlds converge or diverge, the two groups will be able to constrain the different crossing points and better define the relation between Pain and Suffering by identifying pain stimulations methods and parameters that are appropriate for the induction of variable levels of pain on one hand and suffering on the other hand. Our continuous exchange will allow us to conduct additional 2 sets of studies in order to measure, quantitatively as well as qualitatively, to what extent the exchanges between the inner world of pain and the social realm connect them together or instead reinforce their divide.

: Deutsche Schmerzgesellschaft - NachwuchsFörderPreis Schmerz. 12/2014.

Zuviel Schmerz oder zu wenig Belohnung? Die Rolle von Salienz und Anreizsalienz bei chronischem Schmerz

Flor H. DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft FL 156/35-1: KFO 256 TP 4: Sensory-affective Interaction and Body Perception in BPD. 01/2012-12/2014.

BPD is characterized by an altered perception of the body that includes sensory deficits, such as reduced pain perception, which are related to dissociation and self-injurious behavior. However, it is unknown if these alterations, which occur primarily in aversive affective situations, are a core variable or some type of coping behavior related to the disorder. The specificity for the somatosensory system, the interaction between various sensory modalities, and their relationship to impaired body perception have not yet been investigated. In healthy subjects, a widely distributed neuronal network involving parietal and frontal brain regions is responsible for the integration of multimodal inputs and for the creation of a coherent feeling of one’s own body. In patients with BPD, this coherence might be impaired in some conditions (e.g., dissociative states) which suggests alterations in limbic-frontal interaction, as well as in interactions with parietal regions. Our project aims at specifying the alterations in sensory perception of BPD patients and to identify clinical and neural correlates of these alterations. Specifically, we propose that the sensory perception deficits are not only related to noxious sensory stimuli and that these deficits are enhanced by stress and dissociation. To allow for disorderspecific conclusions, a group of patients with fibromyalgia will be included. The results might ultimately pave the way for novel therapeutic approaches by revealing if and how simple illusory setups might be able to alter somatosensory integration and associated brain activity.

Flor H. EU - Europäische Union 230249: ERC PHANTOMMIND: Phantom phenomena: A window to the mind and the brain. 01/2009-12/2014.

Phantom experiences occur in almost all amputees but are among the least understood sensory phenomena. Recently changes in the representation of body maps in the brain were found to be related to phantom pain and it has also been demonstrated that there are great similarities between non-painful phantoms and bodily illusions such as the rubber hand illusion. This research has also shown that the brain does not process the physical but the perceived reality, which opens the door to manipulations of the perceived reality in basic research and the treatment of phantom pain. Behavioural intervention methods such as prosthesis, sensory discrimination or mirror training influence phantom limb pain and alter brain function. Thus, phantom phenomena are an excellent tool to study the neural basis of somatosensory and specifically bodily perception and this can lead to new treatment methods such as brain-computer interfaces or virtual reality applications for phantom pain and similar pain states. The aim of this project is (1) an exact assessment and analysis of the interrelationship of various phantom phenomena such as phantom limb awareness, painful phantom sensation, telescoping, prosthesis use and proneness to bodily illusions or plasticity of body image in a large sample of amputees, (2) the analysis of the neural correlates of these phenomena in small subgroups of amputees using functional magnetic resonance imaging as well as transcranial magnetic stimulation, (3) the analysis of determinants and neural correlates of bodily illusions in healthy controls to identify potential common neural mechanisms and (4) use of prosthesis and virtual reality training early after amputation in order to understand how manipulations of the body image and sensory feedback alter the development and the brain correlates of phantoms.

Flor H. : IASP Collaborative Research Grant: Neural Correlates and the Role of Dopamine in the Interaction of Intrinsic and Extrinsic Reward with Pain Sensitivity. 06/2012-05/2014.

Wüst S, Flor H, Rietschel M. DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft WU392/7-1: Genetische Grundlagen des Phantomschmerzes: Aufbau einer nationalen Forschungsressource. 05/2010-04/2014.

Nach Amputation eines Körperglieds leidet die Mehrheit aller Patienten unter Phantomschmerzen und den damit einhergehenden erheblichen psychosozialen Folgen. Die neurobiologischen Grundlagen des Phantomschmerzes sind bisher nur in Ansätzen verstanden, man weiß jedoch, dass zentralnervösen Prozessen eine große Bedeutung zukommt. Die Erforschung des Phantomschmerzes hat unmittelbare klinische Bedeutung und ist auch ein Zugang zur Untersuchung der generellen neurobiologischen Grundlagen der Wahrnehmung des eigenen Körpers. Human- und Tierstudien weisen darauf hin, dass genetische Faktoren für die Entstehung von Phantomschmerzen bedeutsam sind, bislang stehen für die Erforschung der molekulargenetischen Grundlagen aber keine ausreichend großen und gut charakterisierten Patientenkollektive zur Verfügung. In dieser Situation bietet nun das im 7. Rahmenprogramm vom Europäischen Forschungsrat (ERC) geförderte „PHANTOMMIND“ Projekt (Leitung: Prof. Flor), in dem 6.000 Patienten mit Amputationen untersucht werden, eine einmalige Chance. Ziel des hier vorgeschlagenen „PHANTOMGENE“ Projektes ist die Erweiterung des PHANTOMMIND Projektes um den Aufbau einer DNA-Bank als nationaler Forschungsressource. Im Rahmen der Rekontaktierung der Patienten soll u.a. auch eine vertiefende Phänotypisierung erfolgen. Anschließend sind genomweite Untersuchungen zu den molekularen Ursachen von Phantomschmerzen geplant.

Becker S. : IASP Early Career Research Grant: Pain and reward: Decision-making under conflicting motivations, the role of dopamine, and neural correlates. 04/2013-03/2014.

Pain and reward are fundamental motivators that determine behavior. When both are present simultaneously, a (unconscious) decision has to be made on which motivation to prioritize. The ‘Motivation-Decision Model’ predicts pain inhibition or pain facilitation dependent on whether the organisms decided to respond to the reward or the pain in such situations. Chronic pain patients constantly face situations with such conflicting motivations due to their ongoing pain. Despite this clinical relevance, the predictions of the model have not been tested in humans and the underlying mechanisms of the decision-making leading to pain inhibition or facilitating remain unclear. Thus, this project aims at testing pain-inhibitory and -facilitatory effects and to investigate the neuronal correlates and the role of dopamine in decision-making under conflicting motivations. Healthy volunteers will be tested in a functional magnet resonance imaging (fMRI) study with pharmacological intervention (central D2 receptor blockade) to manipulate dopaminergic neurotransmission. The proposed project would expand my research program on pain-reward interactions and their underlying mechanisms that I am currently establishing. As evidence exists that reward processing is altered in chronic pain, it seems of crucial importance to advance our understanding of pain-reward interactions and their neurophysiological underpinnings, possibly resulting in new treatment options

Diers M. : Seeing what you feel behind: neuronal correlates of seeing painful stimulation.. 04/2012-03/2014.

The body image, which is often taken for granted, is disrupted in patients with chronic back pain. Patients are unable to clearly delineate the outline of their trunk and state that they cannot “find it”. The back is normally a rather unknown area of the body. The reason is that in everyday life the own back is not seen. Although pain leads to an increased attention to their backs in patients with chronic back pain (CBP), it also changes the perception of the trunk. Despite there was no difference in reduction of pain intensity between healthy controls and patients with chronic back pain I showed in previous work that visual feedback during painful stimulation of the back led to reduced pain intensity ratings compared to visual feedback of the dorsum of the hand. However, the supraspinal mechanism behind pain reduction induced by seeing one’s own back is currently unknown. Therefore, we will use functional magnetic resonance imaging (fMRI) to measure brain activation in 20 healthy controls (HC) during painful electrical stimuli of the back while subjects receive visual feedback of a) the dorsum of the hand, b) the site on the back were the stimuli are applied and c) a video of a third person’s back. Participants will rate pain intensity during the measurement.

Flor H. BMBF - Bundesministerium für Bildung und Forschung 01EC1010D: LOGIN: Localized and generalized musculoskeletal pain: psychobiological mechanisms and implications for treatment. 02/2011-01/2014.

In this subproject we will examine to what extent enhanced central sensitization and deficient descending inhibition as assessed by stress analgesia are core characteristics of widespread muskuloskeletal pain and how they differ in localized pain. We will also evaluate to what extent early life stress, comorbidity with mental disorder and pain-related resources and coping strategies modulate these centrally mediated responses. To test these hypotheses we will use behavioural and subjective, and psychophysical pain assessments and combine them with functional magnetic resonance imaging of sensitization and stress analgesia in patients with localized and widespread pain compared to patients with depression, posttraumatic stress disorder and matched healthy controls. By using compounds that modulate the endocannabinoid system we will assess its role in sensitization and descending inhibition. Finally, we will define subgroups of patients with varying extent of these psychobiological markers and develop mechanism-based treatment interventions that can be tested in the next funding period. In cooperation with #3/Schmelz, we will examine the central effects and nerve growth factor and in cooperation with #7/Becker we will examine treatment-related effects on these core variables.

Flor H. Universitätsklinikum Heidelberg : Exzellenzinitiative II: Internationale Gastprofessur Prof. Dr. Z. Seltzer. 01/2013-12/2013.

Prof. Dr. Ze’ev Seltzer wird im Juni 2013 eine sechsmonatige Gastprofessur am Institut für Neuropsychologie und Klinische Psychologie (wissenschaftliche Direktorin: Prof. Dr. Herta Flor) antreten. Prof. Seltzer forscht seit 1976 schwerpunktmäßig im Bereich der Schmerzverarbeitung. Er untersuchte unter anderem die Mechanismen nach experimentaler Nervenverletzung und Verhaltenmuster chronischer Schmerzen bei Nagetieren, Verhaltensmuster postoperativer und posttraumatischer chronischer Schmerzen im Menschen und in den letzten zwei Jahrzehnten Schmerzgenetik bei Nagetieren und Menschen. Der aktuelle Fokus des Bewerbers liegt auf der Vorhersagbarkeit und Vererbbarkeit sowie auf nicht-genetischen Risikofaktoren chronischer Schmerzen. Gegenwärtig arbeitet und forscht Prof. Seltzer an der Universität von Toronto, Kanada. Während seines Aufenthalts am ZI Mannheim wird Prof. Seltzer Inhalte zur Schmerzphysiologie, Schmerzpathologie, Modellierung von Schmerz in Tiermodellen und Schmerzgenetik in bestehenden Bachelor‐, Master‐ und Doktorandenkursen der Universität Heidelberg vermitteln. Darüber hinaus wird er in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Marcella Rietschel (Genetische Epidemiologie in der Psychiatrie) große Datenmengen zur Schmerzgenetik analysieren, um unter anderem gemeinsame und unterschiedliche Risiko‐ und Schutzfaktoren bezüglich der Entwicklung chronischer Schmerzen zu identifizieren. Diese Ergebnisse könnten die Universität Heidelberg in den europäischen Fokus der Schmerzgenetikforschung stellen.

Flor H, Mann KF. EU - Europäische Union 037286: IMAGEN WP6: Reinforcement-related behaviour in normal brain function and psychopathology: Neuroimaging adolescents. 02/2007-07/2012.

To acquire a large integrated structural and functional MRI dataset to allow analysis of the structural-functional correlations within the dataset. Analysis will be conducted in cooperation with WP 07. This data will be acquired in an identical fashion from multiple sites and will require explicit standardization with the input of WP 05. Participants will be recruited in conjunction with WP 04. To relate findings in this dataset to external measures of adolescent development, environmental exposure (WP 04) and current neuropsychological performance on tasks which relate to impulsivity (WP 02) To relate findings to genetic information in a coordinated hypothesis testing approach using candidate genes identified from strategies developed in WP 01, 03, 08. Activities in this workpackage are also linked to training activities coordinated in WP 10. Initially each site will implement a comparable pulse sequence for BOLD sensitive functional imaging, for diffusion weighted imaging and for structural T1 weighed imaging. In addition each site will implement the agreed battery of tasks for fMRI scanning and test this set of paradigms. On this basis each site will conduct functional, structural and diffusion weighted imaging at a rate of approximately 100 subjects per year. This data will be analysed individually and then correlated with personality and genetic markers.

Flor H. EU - Europäische Union 037286: IMAGEN WP2: Reinforcement-related behaviour in normal brain function and psychopathology: Behavioural tasks in humans. 02/2007-07/2012.

The goal of this workpackage is the development, implemenatation and evaluation of behavioral tasks for functional magnatic resoance imaging as well as additional behavioral tasks and neuropsychological tests that capture the key constructs that will be addressed in the project. These include sensitivity to reward and punishment, impulsivity, novelty seeking, attentional capture, risk taking, reversal learning and pavlovian conditioning. The tasks have been closely modeled after the animal tasks used in workpackage 1 in order to permit a translational approach.

Zentralinstitut für Seelische Gesundheit (ZI) - https://www.zi-mannheim.de