Forschungsschwerpunkte

 

Lehrstuhl Neurochirurgie

Translational (insb. auch in Bezug auf die neurochirurgische Forschungsprofessur) beforschen wir neurovaskuläre Erkrankungen mit Blutung-,Trauma- oder Vasospasmus-induzierter Hirnmangelversorgung. Neue Kenntnisse werden aus der MR-Hochfeldbildgebung von Aneurysmata und intraoperativer Fluoreszenzbildgebung gewonnen. Klinisch werden die späteren Effekte durch erweitertes intracerebrales Monitoring des Sauerstoffpartialdruckes und durch Bestimmung molekularer Korrelate charakterisiert. Experimentelle Untersuchung am Rattenmodell zur Pathophysiologie der Subarachnoidalblutung und protektiver Mechanismen bieten vielversprechende zukünftige Therapieansätze. Die an das Krankheitsbild adaptierte Weiterentwicklung entsprechender Tiermodelle ist hier wichtige Grundlage (mit Drs. Höllig, Schubert, Scholz in Kooperation mit Profs. Coburn und Marx, Anästhesiologie und Operative Intensivmedizin).

Wissenschaftlicher Schwerpunkt sind auch Untersuchungen zu funktionsorientierten OP-Strategien bei cerebralen Erkrankungen im Hinblick Indikationsstellung, Minimierung von Morbidität und langfristiger Outcome-Analyse nach OP oder radiochirurgischer Behandlung. Wir entwickeln präoperatives Sprachmapping mit transkranieller Magnetstimulation, ergänzt durch intraoperatives neurophysiologisches Monitoring und intraoperative Validierung bei Wachoperationen (Drs. Neuloh, Sakreida, Huffmann, Na) Ergänzt wird dies durch Untersuchung der Behandlungsresistenz von Hirntumoren (Dr. Weinandy).

Lehr- und Forschungsgebiet Translationale Neurochirurgie und Neurobiologie

In der experimentellen neurochirurgischen Forschung beschäftigen wir uns schwerpunktmäßig mit den Mechanismen der zerebralen Blutflussregulation unter physiologischen Bedingungen und deren Störung bei zerebrovaskulären Erkrankungen. In in-vivo Tiermodellen an Ratte und Maus (Schlaganfall, Subarachnoidalblutung u.a.) werden Blutfluss- und Blutoxygenierungsveränderungen mittels optischer Methoden erfasst und nachfolgend die molekularen Mechanismen der krankheitsbedingten Gewebeschädigungen mittels histologischer und molekularbiologischer Analysen erforscht. Ergänzt werden diese Untersuchungen durch das in-vitro-Modell der isolierten Zerebralarterie. Ziel hierbei ist es, die noch weitestgehend unbekannten Mechanismen der Funktionsstörung der neurovaskulären Einheit aufzudecken und daraus die Grundlage für die Entwicklung neuer Therapieansätze zu schaffen.

Die zeitlich und räumlich auf die neuronale Aktivität des Gehirns abgestimmte Regulation des zerebralen Blutflusses (= neurovaskuläre Kopplung) stellt die Grundlage nicht-invasiver funktioneller Bildgebung des Gehirns dar. Die molekularen Mechanismen sowie die spezifische Beteiligung der die neurovaskuläre Einheit bildenden Zellpopulationen (Neurone, Astrozyten, Blutgefäß-Zellen) werden im Tiermodell an Ratte und Maus untersucht. Ziel dieser Untersuchungen ist es, im translationalen Ansatz die Befunde funktioneller Bildgebung am Menschen insbesondere in Bezug auf die zugrundeliegende neuronale Aktivität korrekt interpretieren zu können. Darüber hinaus interessieren wir uns für Veränderungen der vaskulären und metabolischen Antwort auf veränderte Hirnaktivität unter Substratmangelsituation, um die metabolischen Vorgänge des Gehirns während funktioneller Aktivierung besser verstehen zu können.

Im pathophysiologischen Kontext werden die Vorgänge veränderter Blutflussregulation untersucht, wie sie z.B. bei Subarachnoidal- oder Hirnblutung bzw. beim ischämischen Schlaganfall auftreten. Hier stehen insbesondere die molekularen Mechanismen der bereits früh nach dem Insult auftretenden Gefäßverengung (Vasospasmus) als schadensverstärkende Komponente im Zentrum unserer Untersuchungen. Insbesondere beschäftigen wir uns mit der Blutgefäßreaktion auf zelluläre Depolarisationswellen, die nach einer Hirnschädigung vermehrt auftreten (cortical spreading depolarisation, CSD). Nach einem Insult sind diese Depolarisationswellen häufig von transienter Oligämie oder Ischämie begleitet. Ziel unserer Untersuchungen ist es, die Ursachen dieser inversen und damit schädigenden Reaktion des Blutgefäßsystems aufzuklären und dadurch Hinweise für neue Therapieoptionen zu erhalten.

Spinale Erkrankungen mit neurologischen Störungen stellen klinisch wie auch wissenschaftlich eine zunehmende Herausforderung dar. Wir evaluieren unterschiedliche Operationsverfahren bei spinalen Erkrankungen. Effekte der Rückenmarkschädigung und -erholung werden bildgebend und molekular durch Analyse inflammatorischer Kaskaden beim Menschen und im Tiermodell charakterisiert (Dr. Müller)

Die Tiefe Hirnstimulation führt zu bisher wenig charakterisierten neuropsychologischen Effekten. Diese werden klinisch und bildgebend untersucht. Auch tierexperimentell steht die Charakterisierung der Stimmungsregulation und Mechanismen der Depressionsentstehung bei der Tiefen Hirnstimulation für Parkinson Erkrankung und die Rolle des Nucleus subthalamicus und dessen Neurotransmission auf serotoninerge Neurone im Mittelhirn im Fokus (Dr. Tan in Kooperation mit Prof. B. Falkenburger, Neurologie und Prof. Y. Temel, Universität Maastricht).

Im primär operativen wissenschaftlichen Kontext stehen ergonomische Workflow-Analysen und Optimierung im neurochirurgischen OP sowie Konzepte für Integrierte Expertenassistenzsysteme, Bewertung von Mensch-Maschine Interaktionen und Möglichkeiten der offenen Vernetzung zur Risikominimierung bei neurochirurgischen Eingriffen (mit Drs. Höllig, Neuloh in Kooperationen mit dem Helmholtz-Institut für Medizintechnik, Prof. Radermacher).