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Dynamik individueller neuraler Variabilität

The Intra-Person Neural Dynamics Project | Projektlogo

Das Interesse im Projekt zur Dynamik individueller neuraler Variabilität kreist um die Untersuchung der Variabilität von EEG- und fMRT-Hirnsignalen und ihrer Dynamik in Bezug auf die Entwicklung über die Lebensspanne, Kognition, Neurochemie, Netzwerkdynamik und Hirnstruktur. Entsprechend nutzen wir multivariate Methoden, die es erlauben, Erscheinungen der Hirnsignalvariabilität über multiple Analyseebenen zu untersuchen.

Siehe auch Max Planck UCL Centre for Computational Psychiatry and Ageing Research

Grundlagen

Es ist bekannt, dass Hirnsignalvariabilität bei Menschen und anderen Spezies vorkommt – unabhängig von der genutzten Messmethode. In der Vergangenheit wurde Hirnvariabilität oft als "Rauschen" betrachtet. Variabilität könnte aber ein kritischer Bestandteil der gesunden Hirnfunktion sein. Unsere neueren Befunde deuten darauf hin, dass variabilitätsbasierte Hirnmuster sehr starke Indikatoren des Alters sind, fast komplett altersprädiktive Varianz gemittelter Muster auslöschen und mit altersbezogenen gemittelten Mustern so gut wie unkorreliert sind (Garrett et al., 2010).

Wir beobachten auch, dass jüngere, schneller und konsistenter antwortende Erwachsene variablere Gehirne haben als ältere (56–85 Jahre), langsamer und inkonsistenter antwortende Erwachsene (Garrett et al., 2011, 2013). Temporale Signalvariabilität könnte also einen wesentlichen Marker der kognitiven Effizienz und Komplexität neuraler Systeme darstellen. Wir erweitern nun diese Forschungsarbeit und betrachten die Rolle von Dopamin in diesem Kontext. Außerdem untersuchen wir  Signalvariabilität in einer Vielfalt anderer Kontexte und Stichproben unter Anwendung verschiedenartiger Methoden. Letztendlich hoffen wir, die Diagnostik verschiedener Pathologien durch Anwendung variabilitätsbasierter bildgebender Hirndarstellungsverfahren zu verbessern.

Stellenangebot für Postdoc

Eine zweijährige Postdoktorandenstelle in kognitiven Neurowissenschaften/Neuroimaging/Computational Modeling wird nun in der Lifespan Neural Dynamics Research Group (PI: Douglas D. Garrett) des neu etablierten Max Planck UCL Centre for Computational Psychiatry and Ageing Research (Ko-Direktoren: Ray Dolan und Ulman Lindenberger) angeboten.

Weitere Informationen finden sich in der folgenden PDF-Datei.

Team

Douglas Garrett (Senior research scientist)
Ulman Lindenberger

Niels Kloosterman
Iris Wiegand (Postdoktoranden)

Steffen Wiegert (Forschungstechnischer Assistent)

Max Planck UCL Centre

MRT-Labor

In diesem Projekt nutzen wir häufig Daten, die im MRT-Labor erhoben wurden. Weitere Informationen dazu finden sich hier.

Literatur

Garrett, D. D., Nagel, I. E., Preuschhof, C., Burzynska, A. Z., Marchner, J., Wiegert, S., ... Lindenberger, U. (2015). Amphetamine modulates brain signal variability and working memory in younger and older adults. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 112, 7593–7598. doi: 10.1073/pnas.1504090112

Garrett, D. D., McIntosh, A. R., & Grady, C. L. (2014). Brain signal variability is parametrically modifiable. Cerebral Cortex, 24, 2931–2940. doi: 10.1093/cercor/ bht150

Garrett, D. D., Samanez-Larkin, G. R., MacDonald, S. W. S., Lindenberger, U., McIntosh, A. R., & Grady, C. L. (2013). Moment-to-moment brain signal variability: A next frontier in human brain mapping? Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 37, 610–624. doi: 10.1016/ j.neubiorev.2013.02.015

Garrett, D. D., Kovacevic, N., McIntosh, A. R., & Grady, C. L. (2013). The modulation of BOLD variability between cognitive states varies by age and processing speed. Cerebral Cortex, 23, 684–693. doi: 10.1093/cercor/ bhs055

Garrett, D. D., McIntosh, A.R., & Grady, C. L. (2011). Moment-to-moment brain signal variability can inform models of stochastic facilitation now. Nature Reviews Neuroscience, 12, 612. doi: 10.1038/nrn3061-c1

Garrett, D. D., Kovacevic, N., McIntosh, A. R., & Grady, C. L. (2011). The importance of being variable. Journal of Neuroscience, 31, 4496–4503. doi: 10.1523/ jneurosci.5641-10.2011

Garrett, D. D., Kovacevic, N., McIntosh, A. R. & Grady, C. L. (2010). Blood oxygen level-dependent signal variability is more than just noise. Journal of Neuroscience, 30, 4914–4921. doi: 10.1523/jneurosci.5166-09. 2010