Neuromodulation

Neurochemische Grundlagen für neuronale Variabilität

Wir möchten Theorien zur dopaminbasierten neuronalen „Präzision“ (z.B. Ballo et al., 2012; Coull et al., 2012; Friston, 2010) und Dynamik mit Auswirkungen der Hirnsignalvariabilität verknüpfen. Es ist ein interessantes Paradoxon, dass die Variabilität der Hirnsignale für gesunde neuronale Systeme funktional scheint, man aber davon ausgeht, dass die optimale Dopamin-Funktion im Allgemeinen engere Grenzen für die zeitliche Kodierung bedeutet. Wir kooperieren derzeit mit verschiedenen europäischen Forschungsgruppen, um zu untersuchen, wie sich bei Arbeitsgedächtnis und Verstärkungslernen Dopaminagonisten, -antagonisten und PET-basierte Dopaminbindungspotenziale auf dieHirnsignalvariabilität  bei jungen und älteren Erwachsenen auswirken.

Dabei haben wir festgestellt, dass Dopaminagonismus die BOLD-Variabilität bei älteren Erwachsenen erhöht (Garrett et al., 2015, PNAS), Dopaminantagonismus die BOLD-Variabilität bei jüngeren Erwachsenen verringert (Garrett et al., in Vorbereitung) und Dopaminbindung (mit PET-Bildgebung) hirnregionenabhängig mit BOLD-Variabilitätkorreliert (Guitart-Masip et al., 2016, Cerebral Cortex; Garrett et al., in Vorbereitung). Dopamin ist somit weiterhin ein primäres neurochemisches Ziel innerhalb der Gruppe, wobei wir unsere Interessen in jüngster Zeit auf Noradrenalin (z.B. systemische Trade-offs zwischen Exploration und Nutzung) und Glutamat/GABA-Systeme (z.B. Zustandskonfiguration durch Anregung/Hemmung) ausgedehnt haben.