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Projekte: Bildgebung

Schmahl C, Ende G. DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft KFO 256, 2nd funding period: TP 06 Tissue Damage and Pain - Modelling Cutting Behavior in BPD. 08/2015-07/2018.

1 Results of the first funding period To investigate the influence of tissue damage in the context of non-suicidal self-injury (NSSI), we first characterized nociceptive non-invasive stimuli and a mechanical stimulus associated with tissue injury (incision). Twenty healthy men and women each were investigated regarding pain intensity and affective/sensory characteristics of the stimuli. Affective scores were significantly lower than sensory scores for all modalities, including the incision. In women, affective scores were not different for blade, laser and incision stimuli. In a second step, a non-invasive mechanical “blade” stimulus was matched by means of pain intensity with the incision stimulus. Comparing time courses of blade and incision pain, the time course including the pain maximum was very similar (point-by-point comparison between p=0.8 and 1.0). In the ongoing second study, we were successful to induce stress in all groups (current BPD, remitted BPD, healthy controls), verified by significant increase of inner tension and heart rate. An interim analysis of the effects of incision, blade and sham treatment on stress levels in current BPD patients revealed a trend for stronger tension reduction following incision as compared to sham. A similar time course of tension reduction was observed following blade application which appears to be comparably successful to incision in reducing tension. Perception of mechanical pain was lower on both arms in current BPD patients compared to controls, as a sign of generalized hypoalgesia in these patients. Additionally conducted pilot studies investigated the influence of seeing artificial blood together with a pain stimulus on tension reduction and established MR spectroscopy to quantify glutamate and GABA levels in pain-processing brain regions. 2 New questions and work schedule Since the blade stimulus appears to have similar affective pain properties as well as similar influence on tension reduction, it will be used in the studies of the next funding period. The new project has two major objectives. First, we aim to further elucidate mechanisms related to reduced pain sensitivity in BPD using recently established neuroimaging methods. In the second part of the project, we will further disentangle mechanisms related to NSSI with a particular focus on the role of seeing blood and the perspective of the injury (self- vs. other-inflicted) regarding stress reduction. In the first part, we will acquire structural MRIs at 3T and assess morphological group differences in amygdala, anterior cingulate, anterior and posterior insula, and DLPFC as well as volumetric connectivity between these regions in 25 patients with current BPD and 25 healthy controls. Quantitative MRS measures of GABA and glutamate levels will be obtained from the insula and ACC, the glutamate/GABA ratio will be compared between groups, and the association of morphological differences with neurochemical alterations will be investigated. Pseudo-continuous arterial spin labelling (pCASL), which allows absolute quantification of blood flow in pain-processing regions following single stimuli, will be conducted before and after blade stimulation. In the second part, patients with current NSSI will be randomized into four groups of 25 patients each (a) blood, self-inflicted; b)blood, other-inflicted; c) no blood, self-inflicted; d) no blood, other-inflicted). For each patient, an individual stressful script will be prepared and presented while stress levels, and heart rate is 16 monitored. Immediately after the end of the script, the blade stimulus will be applied, either in conjunction with artificial blood or without and either self-inflicted or inflicted by the investigator. The third part is an ambulatory assessment study in which BPD patients carry mobile devices in combination with sensors for physiological signals such as heart rate. Here, we aim to monitor the natural time course of NSSI events in the daily life of BPD patients. Patients will regularly enter their level of subjective stress. In case of NSSI events, stress levels will be prompted more frequently; in addition, painfulness of the NSSI event as well as during the following time period will be closely monitored.

Mann KF, Ende G, Sommer WH. DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft SFB 636: TP D07: Neuroplastische Veränderungen von Glutamat/ Glutamine im Gehirn und Zusammenhang mit der Therapieresponse bei Alkoholismus. 01/2012-12/2015.

D07 erforscht neurochemische und funktionelle Veränderungen der zerebralen Erregbarkeit in Alkoholentzug und Abstinenz. In einem translationalen und multimodalen Ansatz wird das präfrontale Glutamat/Glutamin Verhältnis in Patienten und „alkoholabhängigen“ Ratten mittels Magnetresonanzspektroskopie (MRS) gemessen. Die Werte könnten relevant für Rückfälle sein und sich als Biomarker eignen. Die humanen MRS Untersuchungen werden mit Blutoxygenierungsiveau abhängigen funktionell-magnetresonanztomographisch gemessener Reagibilität auf alkoholrelevante Reize als Prädiktor für Alkoholverlangen und Rückfall kombiniert. Damit könnten wir einen Ansatz zur „personalisierten Behandlung“ liefern. Parallel werden die Tiere während Alkoholexposition, Entzug und Abstinenz mit MRS untersucht. Die Wirkung antiglutamaterger Substanzen wird in beiden Spezies geprüft.

Schad LR, Ende G. DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft SFB 636: TP Z03: Diffusionstensor-Bildgebungs-Traktographie, Analyse von Gehirnnetzwerken und erweiterte translationale Methoden der MRT und MRS. 01/2012-12/2015.

Z03 unterstützt Projekte bei der Diffusionsbildgebung (DTI), der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) und der Magnetresonanzspektroskopie (MRS).. Für Tierstudien bei 9.4T werden Methoden entwickelt um funktionelle Konnektivität (abhängig vom Niveau der Blutoxygenierung) und raumzeitliche Dynamiken (am regionalen zerebralen Blutvolumen gewichtete MR-Daten) direkt zu vergleichen. MRS- Editierungs-Editierungs-Techniken werden für die Detektion von Glutamin optimiert. Durch DTI-Traktographie gewonnene Strukturkarten des Gehirns werden mit Netzwerkanalysen von fMRT-Daten verbunden, um Musterbildung und Netzwerkdynamik im Gehirn zu untersuchen. Dafür werden Konzepte und Algorithmen aus der Graphentheorie verwendet.

Ende G, Schmahl C. DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft EN 361/13-1, SCHM 1526/14-1: KFO 256 TP 5: Characteristics and Training of Neural Responding in BPD. 01/2012-12/2014.

Schmahl C, Ende G. DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft EN 361/12-1, SCHM 1526/13-1: Impulsivität und Stress - behaviorale und MR-spektroskopische Untersuchungen bei der Boderline-Persönlichkeitsstörung und der Aufmerksamheitsdefizit-Hyperaktivitäts-Störung. 09/2011-08/2013.

Impulsivität wird als ein Kernmerkmal vieler psychiatrischer Erkrankungen wie der Borderline-Persönlichkeitsstörung (BPS) und des Aufmerksamkeits-Defizit-Hyperaktivitäts-Syndroms (ADHS) diskutiert. Der Begriff Impulsivität ist jedoch unscharf und umfasst ein komplexes mehrdimensionales Konstrukt. Auf der Verhaltensebene lässt sich Impulsivität als verminderte Reaktionshemmung in Verbindung mit Schwierigkeiten bei der Aufmerksamkeitsfokussierung und einer unsorgfältigen Informationsverarbeitung operationalisieren. Hinzu kommen Schwierigkeiten beim Belohnungsaufschub, stärkere Bevorzugung unmittelbar wirksamer Vermeidungsstrategien auf Kosten langfristig wirksamer Bewältigungsstrategien und reduzierte Handlungskontrolle bei intensivem Ärger und Wut („Impulsive Aggressivität“). Auf neurobiologischer Ebene weisen aktuelle Forschungsbefunde auf eine Beteiligung frontaler Bereiche an der Impulskontrolle sowie auf eine wichtige Rolle des glutamatergen (und evtl. auch des GABAergen) Systems insbesondere im Bereich des anterioren cingulären Kortex hin. Der Zusammenhang zwischen neurochemischen und Verhaltensmaßen ist bislang jedoch noch wenig untersucht. Zudem fehlen bislang noch experimentelle Studien zum Einfluss von Stress auf subjektive und behaviorale Maße der Impulsivität. Das Ziel des geplanten Forschungsprojekts ist es, 1. eine mehrdimensionale Untersuchung von Impulsivität auf Verhaltensebene bei der BPS und ADHS durch den Einsatz mehrerer behavioraler Paradigmen vorzunehmen, 2. diese behavioralen Maße mit neurobiologischen Parametern (Magnetresonanz-Spektroskopie und funktionelle Magnetresonanztomographie) und subjektiven Selbsteinschätzungen (Fragebögen) zu korrelieren, und 3. diese behavioralen Maße in Zusammenhang mit emotionalem Stress zu untersuchen. Dazu sollen 30 Patientinnen mit BPS, 30 Patientinnen mit ADHS und 30 gesunde Probandinnen mit Bildgebung, mehreren psychometrischen Verfahren sowie verschiedenen Verhaltenstests vor und nach einer Stressinduktion untersucht werden.

Ende G, Mann KF. BMBF - Bundesministerium für Bildung und Forschung 01GS08152: NGFN Plus GENALC TP14: Endophenotyping with soectroscopy: Genetic modulation and treatment response. 06/2011-05/2013.



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