Forschung

Themen

Neben der klinischen Tätigkeit ist die wissenschaftliche Arbeit eine wichtige Aufgabe der Sektion für Bewegungsstörungen und Neurostimulation an der Universitätsmedizin Mainz. In unseren Projekten untersuchen wir, wie verschiedene Gehirnareale bei gesunden Personen und Patienten mit neurologischen Erkrankungen miteinander interagieren. Hierbei stehen Aspekte der Konnektivität und der Reorganisation im Mittelpunkt des wissenschaftlichen Interesses. Für unsere Forschung nutzen wir bildgebende, nicht-invasiv stimulierende und elektrophysiologische Verfahren um die Physiologie und Pathophysiologie u.a. des menschlichen motorischen Systems zu erforschen.

Aktuell arbeiten wir an mehreren Studien bei Patienten mit Bewegungsstörungen (u.a. M. Parkinson) und sind an Projekten zur Optimierung der Wirkmechanismen der tiefen Hirnstimulation beteiligt.

Dabei kooperiert die Sektion für Bewegungsstörungen und Neurostimulation mit anderen Arbeitsgruppen der Universitätsmedizin Mainz: Klinik für Neurologie (Neuroimmunologie, AG Birklein), mit dem Neuroimaging Center Mainz (NIC), Institut für Physiologie Prof. Luhmann.

Nationale und internationale Kooperationen bestehen u.a. mit folgenden Institutionen und Arbeitsgruppen:

Methoden

  1. Tiefe Hirnstimulation: Studien zu den systemischen Mechanismen der tiefen Hirnstimulationsbehandlung werden bei Patienten mit Bewegungsstörungen (u.a. M. Parkinson und mit essentiellem Tremor) konzipiert und durchgeführt. Ziel dieser Studien ist eine Verbesserung des klinischen Ansprechens und die Reduktion der möglichen Nebenwirkungen nach einer optimierten Implantation der Stimulationselektroden in Anbetracht der mithilfe der Kernspintomografie dargestellten Konnektivität.

    deep brain stimulation, tiefe hirnstimulation
    Wirkung der tiefen Hirnstimulation
  2. Nicht-invasive Neurostimulation. Die transkranielle magnetische Stimulation (TMS) stellt ein Verfahren dar, mit welchem berührungslos und schmerzfrei Nerven- und Muskelzellen nach dem Prinzip des Induktionsgesetztes erregt werden können. Die Methode wird zur Analyse und Modulation der kortikalen Erregbarkeit eingesetzt. Mit Hilfe der multifokalen TMS werden Konnektivitätsstudien konzipiert und durchgeführt.
  3. Strukturelle Kernspintomographie wird mit Auswerteverfahren der diffusionsgewichteten Bildgebungstechniken, probabilistischer Traktographie (FSL, SPM, VBM) sowie der T1-Aufnahmen (Freesurfer, SPM) zur Netzwerkcharakterisierung (BCT, NBS) und Konnektivitätsanalysen angewandt.
  4. Gleichstromstimulation (tDCS) wird zur Modulation der zerebralen Erregbarkeit im Rahmen von Studien zum Auslösen von plastischen Veränderungen verwendet.
  5. EEG-Analysen (ereigniskorrelierte Potentiale, langsame Hirnpotentiale, ereigniskorrelierte Potentiale bzw. Lateralisierungen, Zeit- und Frequenzspektrumanalysen, samt EEG-EEG und EEG-EMG Kohärenz- und Power-Messungen) werden zur Abbildung kortikaler Korrelate der zerebralen Funktionen verwendet. Simultane TMS-EEG Techniken werden zur Veränderung der oszillatorischen Aktivität angewandt.
  6. Neuropsychologische Untersuchungsparadigmen (Wahlselektions-Reaktionszeit-Aufgaben, kontinuierliche bzw. intermittierende akustische oder visuelle Stimulationen) werden entwickelt um die sensomotorischen, visuomotorischen und kognitiven Prozesse adäquat zu modulieren und zu erfassen.
  7. Kinematische Messverfahren werden zur Erfassung von Bewegungsausführungen angewandt.

Neue Ergebnisse zu Therapie finden Sie hier

Ausgewählte Publikationen

Groppa, S. and S. Meuth (2021). “Translational Methods for Multiple Sclerosis Research.” Springer Neuromethods Book. Link: in press

Muthuraman M, Bange M, Koirala N, Ciolac D, Pintea B, Glaser M, Tinkhauser G, Brown P, Deuschl G, Groppa S (2020). Cross-frequency coupling between gamma oscillations and deep brain stimulation frequency in cortico-subcortical networks in Parkinson’s disease patients Brain; Link: https://doi.org/10.1093/brain/awaa297

Gonzalez-Escamilla, G., M. Muthuraman, D. Ciolac, V. A. Coenen, A. Schnitzler and S. Groppa (2020). “Neuroimaging and electrophysiology meet invasive neurostimulation for causal interrogations and modulations of brain states.” Neuroimage 220: 117144. Link: https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2020.117144

Gonzalez-Escamilla G, Muthuraman M, Reich MM, Koirala N, Riedel C, Glaser M, …, Groppa S (2019). Cortical Network Fingerprints Predict Deep Brain Stimulation Outcome in Dystonia. Movement Disorders; Link: https://doi.org/10.1002/mds.27808

Krämer J, Cerina M, Zipp F, Wolfgang Brueck, Groppa S, Meuth S (2019). Imaging in mice and men: pathophysiological insights into multiple sclerosis from conventional and advanced MRI techniques. Progress in Neurobiology; Link: https://doi.org/10.1016/j.pneurobio.2019.101663

Muthuraman, M., J. Raethjen, N. Koirala, A. R. Anwar, K. G. Mideksa, R. Elble, S. Groppa* and G. Deuschl* (2018). “Cerebello-cortical network fingerprints differ between essential, Parkinson’s and mimicked tremors.” Brain Link: http://dx.doi.org/10.1093/brain/awy098

Groppa, S., J. Herzog, D. Falk, C. Riedel, G. Deuschl and J. Volkmann (2014). “Physiological and anatomical decomposition of subthalamic neurostimulation effects in essential tremor.” Brain 137(Pt 1): 109-121. Link: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24277721