Moderne Methoden der Hirnbildgebung und Hirnstimulation ermöglichen es uns, die Rolle von einzelnen Gehirnarealen und Netzwerken bei den von uns erforschten Prozessen und Erkrankungen zu beleuchten.
Mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) untersuchen wir die Aktivität und Konnektivität von Gehirnarealen unter Ruhebedingungen (Resting State fMRT) sowie die Reaktionen auf experimentelle Reize, die von neutralen Bildern oder Tönen bis hin zu angenehmen Berührungen und unangenehmen Schmerzreizen reichen. Zudem können wir mit der quantitativen Magnetresonanzspektroskopie (q-MRS) auch die Konzentration spezifischer Neurotransmitter bestimmen, die für die Aktivität und Kommunikation der Gehirnareale von besonderer Bedeutung sind. Daneben liefert uns die voxelbasierte Morphometrie (VBM) wichtige Erkenntnisse hinsichtlich der Struktur des Gehirns, beispielsweise der Größe einzelner Hirnregionen. Die Diffusions-Tensor-Bildgebung (Diffusion Tensor Imaging, DTI) erlaubt es uns, die Faserverbindungen zwischen Gehirnregionen zu untersuchen.
Die funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) ist eine nicht-invasive bildgebende Methode, welche die Änderungen im Blutfluss im Gehirn misst. Sie nutzt die speziellen Eigenschaften von nahem Infrarotlicht, um die Konzentration von Sauerstoff im Blut und damit indirekt die Aktivität von Nervenzellen zu bestimmen. fNIRS ist eine moderne Methode in den Neurowissenschaften, um die Aktivität von kortikalen, d.h. oberflächlich gelegenen Gehirnregionen zu messen. Im Vergleich zum fMRT ist das fNIRS mobiler und erlaubt seinen Einsatz in einer Vielzahl von natürlichen Situationen und sogar die Testung von mehreren Personen gleichzeitig, um die Synchronisierung der Gehirnaktivität zwischen Menschen zu messen.
Die transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) und die transkranielle Wechselstromstimulation (tACS) sind nicht-invasive neuromodulatorische Techniken, bei denen elektrische Ströme auf die Kopfhaut angelegt werden, um die Aktivität des Gehirns zu modulieren. Bei tDCS wird ein konstanter, niedriger Strom verwendet, während bei tACS ein oszillierender Strom verwendet wird. tDCS und tACS werden bei klinischen Anwendungen und in der Grundlagenforschung eingesetzt, um die kausale Rolle von kortikalen Gehirnregionen zu untersuchen. Beispielsweise kann der präfrontale Kortex stimuliert werden, um zu überprüfen, ob dieser eine bedeutende Rolle in der Emotionsregulation spielt.
Ausstattung:
MRT-Messungen werden an zwei Forschungs-MRT (Siemens Magnetom Prisma, 3 Tesla mit 64-Kanal-Spule) des Research Department of Neuroscience (RDN) der RUB in Bochum sowie des Leibniz-Instituts für Arbeitsforschung an der TU Dortmund (IfADo) realisiert. Zusätzlich besteht über Kooperationen i.R. laufender Studien der Professuren Elsenbruch und Icenhour Zugang zu 3-Tesla MR-Scannern am Universitätsklinikum Knappschaftskrankenhaus Bochum sowie am Universitätsklinikum Essen.
Zwei fNIRS Geräte (NIRSport 2 Wireless) sowie ein Stimulator mit 4 Kanälen (Neurocare) sind in den Räumlichkeiten der Abteilung für Soziale Neurowissenschaften (Prof. Dirk Scheele) im Einsatz.
In unseren experimentellen Untersuchungen erheben wir unterschiedliche psychophysiologische Maße, die Aufschluss über die Aktivität des autonomen (vegetativen) Nervensystems und mögliche Veränderungen durch emotionale und kognitive Prozesse geben.