B03

Wechselwirkungen zwischen Schlafoszillationen und synaptischen Skalierungsprozessen über NREM-REM-Schlafphasen hinweg bei gesunden und pathologischen Alterungsprozessen: ein kombinierter experimentell-computergestützter Ansatz

Es ist bekannt, dass Schlaf eine aktive Rolle bei der Konsolidierung des Langzeitgedächtnisses spielt. Allerdings sind die Wechselwirkungen zwischen den NREM- und REM-Schlafphasen und die Neukalibrierung des Gleichgewichts zwischen exzitatorischen und inhibitorischen Prozessen (E/I), ihr gemeinsamer Beitrag zur Gedächtniskonsolidierung und die diesen Prozessen zugrunde liegenden Hirnregionen noch weitgehend unverstanden, und es ist wenig darüber bekannt, wie sich pathologische Alterungsprozesse auf diese Vorgänge auswirken. Unser Projekt wird diese Fragen mithilfe von schlafphasenspezifischen transkraniellen Stromstimulationsprotokollen und computergestützten Gehirnmodellen untersuchen, um die Wechselwirkungen zwischen NREM- und REM-Schlaf, die kortikale Erregbarkeit, das Gedächtnis und die nächtliche homöostatische Neukalibrierung bei gesunden älteren Erwachsenen, Patienten mit Alzheimer-Krankheit (AD) und Epilepsiepatienten mit intrakraniell implantierten Elektroden zu untersuchen. In einem theoretischen Ansatz werden wir Mechanismen ableiten, die der empirisch beobachteten Wechselwirkung zwischen E/I-Balance und Oszillationen, kortikalen Wanderwellen und Gedächtniskonsolidierung zugrunde liegen. Insgesamt werden wir in der Lage sein, kausale Zusammenhänge zwischen strukturellen und neurobiologischen Veränderungen, E/I-Balance und veränderter Gedächtniskonsolidierungsleistung während des Alterns und bei AD abzuleiten.

Bild Zeit-Frequenzdarstellung (TFR) im Frequenzbereich von 5 bis 20 Hz für SO- (links) und Delta- (rechts) Ereignisse. Quelle, B03-Mitgliedern

Archiv – B03 (SFB1315/1)

Archive – B03 (SFB1315/2)

Graphical Abstract

Graphical Abstract: WP1 Develop protocol for REM sleep modulation to modify excitatory/inhibitory (E/I) balance in healthy older volunteers (HOV); WP2 Build individual brain network models to reproduce induced E/I balance changes; WP3 Evaluate causal interdependencies by means of REM- and NREM-specific modulation including effects on memory, in HOV and epilepsy patients with intracranial electrodes (EPI); WP4 Compare to patients with Alzheimer’s Disease (AD); WP5 Construct models with REM and NREM sleep modulation reproducing EEG signatures and memory performance; Reproduce and compare data from AD patients in a multiscale mathematical model.

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