Verbund

IMBALANCE - Ein neuro-computationaler Biomarker-Assay für Schizophrenie basierend auf E/I-Balance

Schizophrenie ist eine psychiatrische Störung mit schwerwiegenden Folgen für die Betroffenen und deren Angehörigen. Eine genaue Diagnose der individuellen Krankheitsausprägung ist grundlegend für den Erfolg einer Therapie. Die Genauigkeit der Diagnose bei Schizophrenie ist jedoch immer noch gering. Biomarker könnten helfen, die Diagnostik zu vereinfachen und zu verbessern. Hierbei handelt es sich um biologische Merkmale, die für eine bestimmte Krankheit und deren unterschiedliche Ausprägungen charakteristisch sind.

Im Verbund IMBALANCE sollen Biomarker für Schizophrenie untersucht werden, die auf einer Veränderung der Hirnaktivität basieren. Bei schizophrenen Menschen ist das Gleichgewicht von erregender und hemmender Hirnaktivität gestört. Diese Veränderungen sollen mit bildgebenden und elektrophysiologischen Verfahren gemessen und mit klinischen Symptomen korreliert werden. Das so entwickelte Biomarker-Profil wird während einer medikamentösen Behandlung beobachtet, um Rückschlüsse auf die Wirkweise der Behandlung zu ziehen. Die Forschungsarbeiten an Patientinnen und Patienten werden parallel durch Untersuchungen am Tiermodell begleitet.

Der Verbund IMBALANCE ist Teil des transnationalen ERA-NET NEURON und umfasst zwei Forschungsgruppen aus Deutschland und jeweils eine aus Spanien, Frankreich und Großbritannien. Die Charité Berlin übernimmt dabei die Untersuchungen an Menschen mittels elektrophysiologischer und bildgebender Verfahren. Das Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf leitet die Untersuchung von Biomarkern während einer medikamentösen Behandlung.

Die Ergebnisse können helfen, ein Biomarker-Profil für Schizophrenie zu entwickeln, welches die Genauigkeit der Diagnose und den darauf basierenden Therapieerfolg verbessert.

Teilprojekte

Klinisches EEG

Förderkennzeichen: 01EW2007A
Gesamte Fördersumme: 212.196 EUR
Förderzeitraum: 2020 - 2023
Projektleitung: Prof. Dr. Philipp Sterzer
Adresse: Charité - Universitätsmedizin Berlin, Campus Charité Mitte, Klinik und Poliklinik für Psychiatrie und Psychotherapie
Charitéplatz 1
10117 Berlin

Klinisches EEG

Schizophrenie (SCZ) ist eine gravierende psychiatrische Erkrankung, deren zugrundeliegender Mechanismus noch wenig verstanden ist. Die Suche nach spezifischen Biomarkern, die die Diagnostik und individuelle Behandlung erleichtern könnten, ist bisher erfolglos geblieben. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung und Validierung eines neuartigen "Biomarker-Assays", der sich auf neue mechanistische Einsichten in höhere Hirnfunktionen und die Pathophysiologie der SCZ stützt: Das Gleichgewicht zwischen exzitatorischen und inhibitorischen Neuronen in der Großhirnrinde ("E/I-Balance") ist entscheidend für eine gesunde Hirnfunktion und in der Schizophrenie fundamental gestört. Im Gesamtkonsortium wird ein interdisziplinärer neurowissenschaftlicher Ansatz entwickelt, in dem verschiedene Ebenen der Hirnorganisation über computergestützte Modellierung integriert werden. Ziel des hier beantragten Teilprojektes ist es, die Kandidaten für elektrophysiologische (EEG) und behaviorale Biomarker in einer klinischen Stichprobe bei Patientinnen und Patienten mit Schizophrenie zu evaluieren. Das beinhaltet die Charakterisierung des Zusammenhangs mit Symptomausprägungen und die Veränderung der EEG- und behaviorale Biomarker über Erkrankungsphasen hinweg. Dazu werden die Biomarker als Maß für Veränderungen der E/I-Balance in einer großen und klinisch umfassend charakterisierten Kohorte von Schizophrenie-Erkrankten in einem allgemeinpsychiatrischen Setting übertragen und mit Hirnbildgebungsmessungen (MRT) in Beziehung gesetzt.

Pharmakologisches MEG

Förderkennzeichen: 01EW2007B
Gesamte Fördersumme: 99.716 EUR
Förderzeitraum: 2020 - 2023
Projektleitung: Prof. Dr. Tobias Donner
Adresse: Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Zentrum für Experimentelle Medizin, Institut für Neurophysiologie und Pathophysiologie
Martinistr. 52
20251 Hamburg

Pharmakologisches MEG

Schizophrenie (SCZ) ist eine gravierende psychiatrische Erkrankung, deren zugrundeliegender Mechanismus noch wenig verstanden ist. Die Suche nach spezifischen Biomarkern, die die Diagnostik und individuelle Behandlung erleichtern könnten, ist bisher erfolglos geblieben. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung und Validierung eines neuartigen "Biomarker-Assays", der sich auf neue mechanistische Einsichten in höhere Hirnfunktionen und die Pathophysiologie der SCZ stützt: Das Gleichgewicht zwischen exzitatorischen und inhibitorischen Neuronen in der Großhirnrinde ("E/I-Balance") ist entscheidend für eine gesunde Hirnfunktion und in der Schizophrenie fundamental gestört. Es wird ein interdisziplinärer neurowissenschaftlicher Ansatz entwickelt, in dem verschiedene Ebenen der Hirnorganisation über computergestützte Modellierung integriert werden. Damit wird das oben beschriebene pathophysiologische Modell testet und verschiedene potenzielle Biomarker der E/I-Balance evaluiert. Mithilfe pharmakologischer Interventionen in gesunden Menschen werden selektiv die wichtigsten Neurotransmittersysteme manipuliert, die der E/I-Balance im zerebralen Kortex zugrunde liegen, und eine Reihe nicht-invasiver elektrophysiologischer (EEG/MEG) und verhaltensbasierter Maße bestimmen. Mausmodelle mit selektiven Störungen neuronaler Schaltkreise und Computermodellierung auf mehreren Skalen werden die Lücke zwischen den großflächigen neuronalen Signalen und der Dynamik lokaler kortikaler Schaltkreisen schließen. Auf diese Weise etablierte Biomarker der E/I-Imbalance werden auf Patientendaten übertragen, um deren Nutzen in der klinischen Diagnostik zu testen. Dieser integrierte Ansatz verspricht tiefe neue Einblicke in den Pathomechanismus der SCZ sowie die Etablierung eines neuartigen, mechanistisch orientierten Biomarker-Assays.