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Gehirnbildgebung in der Entwicklungspsychologie

In der Erforschung der Entwicklung des Menschen im Lebensverlauf spielt die Untersuchung der altersabhängigen Veränderungen von Struktur und Funktion des Gehirns sowie deren Zusammenhang mit Verhalten und Umwelt eine bedeutende Rolle. Die Magnetresonanztomografie (MRT) und -spektroskopie (MRS) haben sich in diesem Kontext zu einem wichtigen Werkzeug für die Untersuchung von Funktion, Anatomie, Mikrostruktur und Stoffwechselvorgänge im Gehirn entwickelt. Dieses Projekt beschäftigt sich mit der Optimierung von MR-Messprotokollen und Datenanalysen, um die Vorgänge bei Reifung und Alterung des Gehirns sowie Auswirkungen von Lernprozessen in reproduzierbarer Weise zu erfassen. Neben der Implementierung bereits etablierter MRT- und MRS-Verfahren beschäftigt sich das Projekt mit der Umsetzung und der Entwicklung von neuen Methoden, welche ergänzende Informationen über Struktur und Physiologie des Gehirns sowie deren Veränderungen liefern.

Das MRT-Labor | Forschungsprojekte im Bereich Entwicklungspsychologie
© MPI fuer Bildungsforschung

Entwicklungspsychologisch relevante Prozesse machen sich in sehr unterschiedlichen Zeitspannen bemerkbar. So sind zum einen Längsschnittstudien  ein wichtiger Bestandteil der Forschung am Zentrum für Entwicklungspsychologie – die Studienteilnehmer nehmen über einen längeren Zeitraum wiederholt an MRT-Untersuchungen teil, um die langsamen Entwicklungs- und Alterungsprozesse beobachten zu können. Zum anderen lassen sich Prozesse, wie sie beispielsweise durch Lernen und Training hervorgerufen werden können, innerhalb von Tagen, Wochen oder Monaten beobachten. Wieder andere Veränderungen stellen sich als Fluktuationen dar, die sich bereits innerhalb von Momenten oder Stunden zeigen. Systematische Messungenauigkeiten und technisch-bedingte geringfügige Veränderungen der Abbildungseigenschaften können die Messergebnisse verfälschen und damit eine zuverlässige Detektion von strukturellen und funktionellen Veränderungen des Gehirns gefährden. Um dem vorzubeugen, beschäftigt sich das Bildgebungsprojekt mit der Untersuchung, Sicherstellung und, wenn möglich, der Verbesserung der Präzision sowie der zeitlichen Stabilität der Messungen.

Magnetresonanz- tomographie-Labor

MRT Team
© MPIB

Mehr Information zum MRT-Labor findet sich hier.

Besondere MR-Messmethoden

Das Projekt beschäftigt sich mit einer Reihe von MR-Messmethoden, die für die neurowissenschaftliche Erforschung von Entwicklungs- und Plastizitätsprozessen von Interesse sind. Zum Beispiel:

Neuere Publikationen

Keresztes, A., Bender, A. R., Bodammer, N. C., Lindenberger, U., Shing, Y. L., & Werkle-Bergner, M. (2017). Hippocampal maturity promotes memory distinctiveness in childhood and adolescence. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 114, 9212–9217. doi: 10.1073/pnas. 1710654114

Projektleiter

Team

Nils C. Bodammer
Ulman Lindenberger
Naftali Raz

Davide Santoro (Postdoktorand)

Sonali Beckmann (Leiterin des MRT-Messbetriebs)
Nadine Taube (Medizintechnische Radiologieassistentin)

MR-Technik im Intranet

Nur für Mitarbeiter

Technische Anleitungen, Qualitätsüberwachung und Aktuelles finden sich hier.

Literatur

Bellander, M., Berggren, R., Mårtensson, J., Brehmer, Y., Wenger, E., Li, T.-Q., Bodammer, N. C., Shing, Y. L., Werkle-Bergner, M., & Lövdén, M. (2016). Behavioral correlates of changes in hippocampal grey matter structure during acquisition of foreign vocabulary. NeuroImage, 131, 205–213. doi: 10.1016/ j.neuroimage.2015.10.020

Kleemeyer, M. M., Kühn, S., Prindle, J., Bodammer, N. C., Brechtel, L., Garthe, A., Kempermann, G., Schaefer, S., & Lindenberger, U. (2016). Changes in fitness are associated with changes in hippocampal microstructure and hippocampal volume in older adults. NeuroImage, 131, 155–161. doi: 10.1016/j.neuroimage.2015. 11.026

Kleemeyer, M. M., Polk, T. A., Schaefer, S., Bodammer, N. C., Brechtel, L., & Lindenberger, U. (2017). Exercise-induced fitness changes correlate with changes in neural specificity in older adults. Frontiers in Human Neuroscience, 11:123. doi: 10.3389/fnhum. 2017.00123

Wenger, E., Kühn, S., Verrel, J., Mårtensson, J., Bodammer, N. C., Lindenberger, U., & Lövdén, M. (2017). Repeated structural imaging reveals non-linear progression of experience-dependent volume changes in human motor cortex. Cerebral Cortex, 27, 2911–2925. doi: 10.1093/cercor/bhw141

Master-Arbeiten

2014

Tian Yang (Medizintechnik, Technische Universität Berlin):
Measurement of Image Artifacts in Simultaneous Application of Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) and Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI)

2015

Paul Enggruber & Felix Kreis (Physik, Technische Universität Berlin):
Development of Three-dimensional Spectrally Selective Phosphorus Magnetic Resonance Imaging for Analysing Metabolism in the Human Brain