ERC Starting Grant: Wie ermöglicht das Gehirn Denken und Handeln?

Romy Lorenz erhält fünfjährige Förderung zur Erforschung des frontoparietalen Netzwerks des Gehirns

• Forschungsförderung: Für ihr Projekt „FRUITION“ erhält Romy Lorenz 1,5 Millionen Euro über einen Zeitraum von fünf Jahren.
• Modernste Bildgebungsverfahren: Untersuchung, wie das frontoparietale Netzwerk des Gehirns Planung, logisches Denken und flexibles Denken ermöglicht.
• Neuartiger multimodaler Ansatz: Mehrere Sitzungen mit denselben Versuchspersonen, um die Netzwerkdynamik zu erfassen.
• Mögliche klinische Anwendungen: Die Ergebnisse könnten zu gezielteren Behandlungsmethoden für neurologische und psychiatrische Erkrankungen beitragen.

Wir Menschen sind einzigartig in unserer Fähigkeit, vorauszuplanen, Probleme systematisch zu durchdenken und uns flexibel an eine sich verändernde Welt anzupassen. Diese exekutiven Funktionen werden maßgeblich vom sogenannten frontoparietalen Netzwerk im Gehirn kontrolliert.

Trotz jahrzehntelanger Forschung ist die genaue Funktionsweise des frontoparietalen Netzwerks bis heute nicht vollständig geklärt. Mit aktuell verfügbaren nicht-invasiven bildgebenden Verfahren lässt sich der Informationsfluss im Gehirn nicht nachvollziehen. Daher stammt unser Wissen über die detaillierten Mechanismen im Gehirn zu einem großen Teil aus der Tierforschung. Diese Erkenntnisse auf den Menschen zu übertragen, ist jedoch keineswegs trivial.

Hier will Romy Lorenz mit ihrem Projekt „FRUITION" ansetzen. Lorenz, die am Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik forscht, hat dafür einen fünfjährigen ERC Starting Grant eingeworben. Sie nutzt für ihr Vorhaben Ultrahochfeld-fMRT: Magnetresonanztomographie mit einer Feldstärke, die weit über der in medizinischen Anwendungen üblichen liegt. Diese Technik liefert hochauflösende Bilder, auf denen sich einzelne Schichten der Gehirnrinde unterscheiden lassen. Deren Aktivität gibt Aufschluss über die Ausbreitungsrichtung von Signalen und macht es so möglich, den Informationsfluss im lebenden menschlichen Gehirn nachzuverfolgen. „FRUITION kartiert, wie Informationen in verschiedenen Teilen des frontoparietalen Kortex verarbeitet und ausgetauscht werden und untersucht Auswirkungen auf das Verhalten“, fasst Lorenz ihr Projekt zusammen. „Damit liefern wir neue Einblicke, wie das frontoparietale Netzwerk menschliche Kognition ermöglicht.“

Dutzende Sitzungen mit denselben Versuchspersonen

Das Projekt kombiniert mehrere Forschungsmethoden. Da sich das frontoparietale Netzwerk von Person zu Person erheblich unterscheidet, geht das Team dabei einen anderen Weg als sonst üblich: Statt Einzelmessungen verschiedener Personen zusammenzufassen, wendet es die gesamte Bandbreite der Methoden über Dutzende von Sitzungen hinweg auf dieselbe kleine Gruppe von Proband*innen an. So entsteht für jedes Invidivuum eine bislang unerreichte Dichte an multimodalen Daten, die neue Einblicke in die Dynamik des frontoparietalen Netzwerks ermöglicht.

Besondere Relevanz erhält FRUITION dadurch, dass das frontoparietale Netzwerk bei neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen wie Zwangsstörungen, ADHS und Schizophrenie häufig beeinträchtigt ist. Ein genaues Verständnis des Informationsflusses zwischen seinen einzelnen Unterregionen könnte helfen zu klären, was bei den jeweiligen Erkrankungen gestört ist – und so gezieltere Therapien ermöglichen.

ERC Starting Grants werden vom Europäischen Forschungsrat vergeben. Die begehrten Fellowships fördern exzellente Nachwuchsforschende, die das Potenzial haben, führend auf ihrem Gebiet zu werden.