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"""Meine Stimmung hat Einfluss auf mein Denken..."""

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Wann sich Babys an Gelerntes erinnern und wann nicht

Wenn es darum geht, Gelerntes abzurufen, kommt es bei Babys auf die Stimmung an: 

  • Was sie in ruhiger Stimmung gelernt haben, ist nicht mehr zugänglich, wenn sie aufgebracht sind und umgekehrt. 

Das hat eine Studie gezeigt, die Entwicklungspsychologinnen der Ruhr-Universität Bochum (RUB) mit 96 Kindern im Alter von neun Monaten durchgeführt haben. 

Sie berichten in der Zeitschrift „Child Development“ vom 19. August 2020.

Eben noch fröhlich, schon unzufrieden

Die Stimmung von Babys ist unberechenbar: 

Spielen sie in einem Moment noch vergnügt vor sich hin, können sie im nächsten schon untröstlich sein.

„Erstaunlicherweise war bisher unbekannt, ob sich diese Veränderungen in der Stimmung auf Lernen und Gedächtnis bei Babys auswirken“, sagt Prof. Dr. Sabine Seehagen, Leiterin der Arbeitsgruppe Entwicklungspsychologie der RUB.

Dass Stimmungen einen Einfluss auf das Denken haben, haben Studien mit Erwachsenen belegt. 

  • So erinnern wir uns an Erfahrungen, die wir in einer bestimmten Laune gemacht haben, besonders dann, wenn wir wieder derselben Laune sind.

Um zu untersuchen, ob es dieses als zustandsabhängiges Gedächtnis bekannte Phänomen auch bei Baby gibt, untersuchten die Forscherinnen 96 Kinder im Alter von neun Monaten.

Die Babys, die zunächst entweder eine Weile ruhigen Aktivitäten wie Bilderbücher anschauen oder wilden wie Hopsen nachgegangen waren, schauten dabei zu, wie eine erwachsene Person mit einer Handpuppe agierte und hatten so die Gelegenheit, dies zu lernen. „Interessant für uns war, ob die Kinder die beobachteten Handlungen eine Viertelstunde später nachahmen konnten oder nicht“, erklärt Sabine Seehagen den Versuch. Kurz vor diesem Test wurde ein Teil der Babys durch ähnliche Aktivitäten wie am Anfang in dieselbe Stimmung versetzt wie beim Lernen oder durch entgegengesetzte Spiele in eine andere Stimmung gebracht.

Zugriff auf Gedächtnisinhalte verhindert
  • Die Kinder, die beim Lernen in einer anderen Stimmung gewesen waren als beim Abrufen des Gelernten, konnten die Handlungen mit der Puppe nicht nachahmen: 
  • Die Gedächtnisleistung war zweieinhalbmal höher, wenn die Stimmung beim Lernen und beim Abrufen des Gelernten gleich war. 

„Das zeigt, dass Schwankungen der inneren Verfasstheit in diesem Alter den Zugriff auf Gedächtnisinhalte verhindern können“, so Seehagen.

Die Forscherinnen vermuten darin eine Erklärung dafür, dass Erwachsene sich an die Erlebnisse ihrer frühsten Kindheit nicht erinnern können.

Und Eltern können sich damit vielleicht erklären, warum ihre Kinder sich an manches erinnern können und an anderes nicht:

Einiges, das das Kind in ruhiger Stimmung gelernt hat, ist möglicherweise nicht mehr zugänglich, wenn das Kind aufgebracht ist. 

„Wir haben in dieser Studie nur eine Altersgruppe betrachtet“, sagt Sabine Seehagen.

  • „Weitere Untersuchungen müssen zeigen, wie der Zusammenhang zwischen Stimmung und Erinnerung sich mit zunehmenden Alter entwickelt.“

Originalveröffentlichung

Sabine Seehagen, Silvia Schneider, Katharina Sommer, Laura La Rocca, Carolin Konrad: State‐Dependent Memory in Infants, in: Child Development, 2020, DOI: 10.1111/cdev.13444, https://srcd.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/cdev.13444

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Sabine Seehagen, Silvia Schneider, Katharina Sommer, Laura La Rocca, Carolin Konrad: State‐Dependent Memory in Infants, in: Child Development, 2020, DOI: 10.1111/cdev.13444, https://srcd.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/cdev.13444

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Untersucher-CAVE: Schildrüsenhormone - Lern- und Gedächtniszentrum

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Gut fürs Gedächtnis – Schilddrüse beeinflusst Gehirnleistung stärker als gedacht

  • Schilddrüsenhormone fördern unmittelbar die Bildung von Nervenzellen im Lern- und Gedächtniszentrum des Gehirns. 

Das belegen Forschungen der Medizinischen Fakultät der Universität Duisburg-Essen (UDE) und der University of Edinburgh erstmals. 

Die Ergebnisse liefern neben wichtigen Grundlagenerkenntnissen auch neue Ansatzpunkte, wie die geistige Leistungsfähigkeit mithilfe der Medizin verbessert werden kann. 

Das renommierte Stem Cell Reports berichtet. 
 
  • In Deutschland leidet etwa jeder dritte Erwachsene an einer Über- oder Unterfunktion der Schilddrüse. 

Produziert sie nicht ausreichend Hormone, klagen Betroffene neben einem Gefühl von Müdigkeit und Abgeschlagenheit oder depressiven Verstimmungen auch über eine verringerte kognitive Leistung. 

Medizin am Abend Berlin ZusatzFachLink: Labor Schilddrüse Hypothyreose  

Medizin am Abend Berlin ZusatzFachLink: Labor Schilddrüse Hyper 

Medizin am Abend Berlin ZusatzFachLink: Laboruntersuchung Schilddrüse 

Letztere hängt stark davon ab, ob im Hippocampus, unserem Lern- und Gedächtniszentrum, neue Nervenzellen gebildet werden.

Als Teil eines Forschungsteams untersuchte Hormonspezialist Dr. Steffen Mayerl den Zusammenhang zwischen der Ausschüttung von Schilddrüsenhormonen und der Bildung neuer Neuronen.

Vor allem deren Vorläuferzellen, die von ansässigen Stammzellen im Hippocampus produziert werden, nahm das Team in den Blick.

„Wir konnten zeigen, dass diese progenitor cells verstärkt einen Transporter bilden, der die Aufnahme von Schilddrüsenhormonen vorantreibt. 

Dadurch werden Reifungsprozesse hin zu neuen funktionsfähigen Nervenzellen in Gang gebracht“, erläutert Mayerl.

Dr. Mayerl wechselte jüngst von Edinburgh an die Klinik für Endokrinologie, Diabetologie und Stoffwechsel am Universitätsklinikum Essen.

Hier wird er ein Forschungsteam aufbauen, um herauszufinden, wie Schilddrüsenhormone die Neuronenbildung zusätzlich beeinflussen. 

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert seine Untersuchungen seit 2017 mit einem Stipendium.


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Martin Rolshoven, Medizinische Fakultät, Tel. 0201/723-6274, martin.rolshoven@uk-essen.de
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Originalpublikation:
Stem Cell Reports (2020): „Hippocampal Neurogenesis Requires Cell-Autonomous Thyroid Hormone Signaling“, Mayerl S, Heuer H, ffrench-Constant C,
https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2020.03.014

 

Neurotransmitters Noradrenalin und die Gedächtnisleistungen

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Ein kleiner Kern im Gehirn hat große Auswirkungen auf Lernen und Gedächtnis im Alter

Der blaue Kern, auch Locus coeruleus genannt, ist eine winzige Region im Hirnstamm. 

Als Hauptquelle des Neurotransmitters Noradrenalin hat er einen großen Einfluss darauf, ob unser Gedächtnis auch im Alter noch gut funktioniert. 

Mithilfe der Magnetresonanztomografie (MRT) und neuartiger Analysemethoden konnten Forscher*innen des Max-Planck-Instituts für Bildungsforschung und der University of Southern California nun nachweisen, dass ein gesünderer Locus coeruleus mit besseren Gedächtnisleistungen im späteren Erwachsenenalter einhergeht. 

Die Ergebnisse der Studie sind in der Zeitschrift Nature Human Behaviour erschienen. 


Warum lassen manche kognitiven Fähigkeiten – insbesondere das Erinnerungsvermögen – im Laufe des Erwachsenenalters nach?

Und wie kommt es, dass sich manche Menschen auch im hohen Alter Neues gut einprägen und merken können, andere jedoch nicht? Bei der Beantwortung dieser Fragen haben sich kognitive Neurowissenschaftler*innen in den letzten Jahrzehnten vornehmlich auf die Großhirnrinde und auf den Hippokampus konzentriert, der beim Lernen und Erinnern eine zentrale Rolle spielt.

Jedoch gerät in jüngster Zeit eine winzige Zellstruktur, tief unter der Großhirnrinde im Hirnstamm versteckt, in den Fokus der Forschung:

der Locus coeruleus oder blaue Kern. Dieser Kern ist nur etwa 15 Millimeter groß und über ein weitverzweigtes Netz von Nervenfasern mit nahezu dem gesamten Gehirn verbunden.

  • Die Nervenzellen, aus denen er besteht, sind die Hauptquelle des neuronalen Botenstoffs Noradrenalin. 

Als sogenannter Neuromodulator reguliert Noradrenalin die Kommunikation zwischen Nervenzellen und trägt damit wesentlich zur Kontrolle von Stress, Gefühlen und Aufmerksamkeit bei.

Zudem haben Tierstudien gezeigt, dass Noradrenalin auf zellulärer Ebene Umbauvorgänge unterstützt, die die langfristige Speicherung neuer Erinnerungen, Fähigkeiten und Kenntnisse ermöglichen. Deswegen beruhen erfolgreiche Lern- und Gedächtnisprozesse vermutlich auf einem gut funktionierenden Locus coeruleus.

  • Mit fortschreitendem Alter zeigt der Locus coeruleus zunehmend Verfallserscheinungen, welche wahrscheinlich auf die Ansammlung von Giftstoffen aus dem Blutkreislauf sowie aus der Flüssigkeit, die Gehirn und Rückenmark umgibt, zurückzuführen sind. 
  • Neuere Forschungsergebnisse weisen zudem darauf hin, dass krankhafte Veränderungen im Zuge der Alzheimer-Demenz zuerst im Locus coeruleus auftreten könnten und von dort aus Hirnregionen erreichen, die für das Gedächtnis zuständig sind, bevor sie schließlich in späteren Krankheitsstadien große Teile des restlichen Gehirns erfassen.

„Neue Studien, die das Hirngewebe Verstorbener untersuchten, zeigen, dass einer der wesentlichen Krankheitsindikatoren der Alzheimer-Demenz bei den meisten Menschen mittleren Alters im Locus coeruleus festgestellt werden kann. Wir sind nun unter den ersten, die einen Zusammenhang zwischen kognitiver Leistungsfähigkeit und der Gesundheit des Locus coeruleus beim lebenden Menschen belegen konnten“, sagt Mara Mather, Professorin für Gerontologie an der University of Southern California und Koautorin der Studie.

Markus Werkle-Bergner, Senior Scientist am Forschungsbereich Entwicklungspsychologie des Max-Planck-Instituts für Bildungsforschung, fügt hinzu: „Frühere Tierversuche legten eine Verbindung zwischen einem gesünderen Locus coeruleus und besseren Lern- und Gedächtnisleistungen nahe. Es ist daher wichtig zu verstehen, ob alterungsbedingte Veränderungen des Locus coeruleus auch bei Menschen mit Gedächtniseinbußen im Alter zusammenhängen.“

Aufgrund seiner geringen Größe und der Lage tief im Hirnstamm war es bislang nahezu unmöglich, den Locus coeruleus am lebenden Menschen zu untersuchen. Dank neuer Methoden der MRT-Bildgebung sowie weiterentwickelter Analyseverfahren kann diese Gehirnregion nun nicht-invasiv sichtbar gemacht werden. Mit diesen neuen Verfahren haben nun die Wissenschaftler*innen den Locus coeruleus von 66 jüngeren Menschen mit einem Altersdurchschnitt von 33 Jahren und 228 älteren Menschen mit einem Altersdurchschnitt von 72 Jahren näher untersucht. Alle Proband*innen haben zudem im Rahmen der Berliner Altersstudie II (BASE-II) eine Reihe neuropsychologischer Gedächtnistests bearbeitet. Beispielsweise sollten sie sich eine fünfzehn Worte umfassende Liste über mehrere Durchgänge hinweg einprägen und anschließend wiedergeben.

Wie erwartet lösten die jüngeren Proband*innen die Aufgaben im Mittel besser als die älteren. Auffällig war jedoch, dass diejenigen älteren Proband*innen, deren Locus coeruleus denen der jüngeren Proband*innen ähnelte, höhere Gedächtnisleistungen zeigten als ältere Proband*innen, deren Locus coeruleus deutliche Anzeichen alterungsbedingter Veränderungen aufwies.

„Der Locus coeruleus ist ein sehr empfindlicher Teil des Gehirns. Unsere Studie zeigt, dass alterungsbedingte Beeinträchtigungen seiner Struktur und Funktion weitreichende Folgen für Aufmerksamkeit und Gedächtnis haben.

Künftige Langzeitstudien müssen ergründen, ob auch krankheitsbedingte Prozesse die Alterung des Locus coeruleus beschleunigen – und wenn das der Fall ist, wie wir den Beginn beim einzelnen Betroffenen feststellen können“, sagt Martin Dahl, Erstautor der Studie und Doktorand am Forschungsbereich Entwicklungspsychologie des Max-Planck-Instituts für Bildungsforschung.

  • Bei Erkrankungen wie der Alzheimer-Demenz sind im Locus coeruleus neuropathologische Veränderungen bereits sichtbar, bevor die ersten Verhaltensänderungen auftreten. 

Diese Periode könnte ein Zeitfenster darstellen, in dem die Krankheitsentwicklung noch beeinflusst werden kann.

Weitere Langzeitstudien, die sowohl den Locus coeruleus als auch krankheitsspezifische Biomarker erfassen, könnten ein neues Licht auf die Unterschiede und Gemeinsamkeiten gesunder und pathologischer Gedächtnisveränderungen im Alter werfen.

Das Max-Planck-Institut für Bildungsforschung wurde 1963 in Berlin gegründet und ist als interdisziplinäre Forschungseinrichtung dem Studium der menschlichen Entwicklung und Bildung gewidmet. Das Institut gehört zur Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e. V., einer der führenden Organisationen für Grundlagenforschung in Europa.

Originalpublikation:
Dahl, M. J., Mather, M., Düzel, S., Bodammer, N. C., Lindenberger, U., Kühn, S., & Werkle-Bergner, M. (2019). Rostral locus coeruleus integrity is associated with better memory performance in older adults. Nature Human Behaviour. doi:10.1038/s41562-019-0715-2

https://www.nature.com/articles/s41562-019-0715-2

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Schädel-Hirn-Trauma: Mikrostrukturen im Gehirn und das Neurofeddback

Medizin am Abend Berlin - MaAB- Fazit: Studie am Dresdner Uniklinikum: Schädel-Hirn-Trauma – bleibt´s beim kurzen Schrecken?

Am Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden haben sich die Kliniken für Kinderchirurgie, für Kinder- und Jugendpsychiatrie sowie die Abteilung für Neuropädiatrie der Klinik für Kinder- und Jugendmedizin zusammengeschlossen, um im Rahmen eines neuen Kooperationsprojektes Bedarf und Wirksamkeit eines Nachsorgeprogramms für Patienten mit Schädel-Hirn-Trauma zu ermitteln. 

Der Fokus des Projektes und der damit verbundenen wissenschaftlichen Untersuchungen liegt auf Kindern und Jugendlichen, die aufgrund eines Schädel-Hirn-Trauma stationär im Universitätsklinikum behandelt wurden. 
 
Wenn noch Monate nach dem Klinikaufenthalt Probleme bei verschiedenen Denkvorgängen wie Aufmerksamkeit, Gedächtnis oder Handlungsplanung feststellbar sind, haben im Rahmen des Projekts Kinder und Jugendliche im Alter von acht bis 15 Jahren die Chance, diese Probleme mit der Methode des Neurofeedbacks zu therapieren.

Vor allem Jungs lieben es, ihre Limits auszutesten – beispielsweise auf dem Skateboard oder dem Fahrrad kann es dabei schon einmal zum Crash kommen, der in der Notaufnahme eines Krankenhauses endet.

Die Klinik für Kinderchirurgie zählte allein im Jahr 2018 rund 10.000 Kinder und Jugendliche, die nach Unfällen aller Art eingeliefert wurden. Neben Knochenbrüchen, Platz- und Risswunden diagnostizieren die Chirurgen gemeinsam mit ihren Kollegen der Anästhesie und Neuropädiatrie in 554 Fällen auch ein Schädel-Hirn-Trauma – Grund genug, den Patienten zur Beobachtung ins Uniklinikum aufzunehmen.

Während sich nach der Entlassung auch die Eltern freuen, dass Wunden und Brüche in der Regel schnell verheilen, beobachten sie in einigen Fällen – Experten schätzen bei etwa 20 Prozent der Patienten – Veränderungen im Verhalten und der geistigen Leistungsfähigkeit ihrer Kinder.

Früher so aufmerksame Schüler schaffen es auch Monate nach dem Unfall plötzlich nicht mehr, sich eine Schulstunde lang zu konzentrieren, sie sind häufiger müde oder haben wiederkehrende Kopfschmerzen.

Klar zu diagnostizierende Schädigungen des Gehirns, die zum Beispiel auf einem MRT-Bild erkennbar sind, haben diese Patienten in der Regel nicht.

Und doch kann es sein, dass das Schädel-Hirn-Trauma Mikrostrukturen im Gehirn in Mitleidenschaft gezogen hat – etwa lange Nervenfasern, die Areale des Gehirns verbinden.

  • Auch die Weiße Substanz, die einzelne Hirnregionen voneinander isoliert, kann durch den Unfall oder Sturz Schaden genommen haben und zu Problemen in den Denkvorgängen führen. 

Das neue Kooperationsprojekt hat zum Ziel, für solche psychologischen Folgen eines Schädel-Hirn-Traumas ein gezieltes ambulantes Versorgungsangebot für betroffene Patienten zu schaffen.
  • Glücklicherweise hat das Gehirn genügend Kapazitäten, um diese von kleinen Läsionen verursachten Defizite durch ein gezieltes Training auszugleichen. 

Das Projekt will dazu das Neurofeedback als neuen Therapieansatz für Kinder und Jugendliche nach einem Schädel-Hirn-Trauma nutzen. Ein weiteres Ziel des fachübergreifenden Projektes ist es daher, die Wirksamkeit dieser Methode für betroffene Patienten zu optimieren und entsprechende individuelle Behandlungsoptionen in der Nachsorge zu schaffen. Dazu können sich die Eltern bereits bei der Entlassung aus dem Krankenhaus entscheiden, ob Sie grundsätzlich an einer Teilnahme an dem Projekt interessiert sind. Drei Monate später werden sie dann von dem Forscherteam erstmals kontaktiert und gefragt, ob sie seit dem Schädel-Hirn-Trauma Probleme in der Aufmerksamkeit oder anderen Denkvorgängen ihrer Kinder beobachtet haben. Falls dies der Fall ist, erhalten die Kinder und Jugendlichen einen Diagnostiktermin im Uniklinikum. In diesem Rahmen werden Aufmerksamkeit, Gedächtnis und das allgemeine geistige Leistungsvermögen getestet, über Fragebögen die Symptome erfasst und die Gehirnaktivität mittels EEG gemessen. Dazu müssen die Probanden Aufmerksamkeitsaufgaben am PC erledigen. Sollten sich bei diesen Untersuchungen die geschilderten Probleme bestätigen und die Teilnahme sinnvoll und notwendig erscheinen, kann die Aufnahme in die Neurofeedbackbehandlung erfolgen.

Was ist eigentlich Neurofeedback?

Traditionell ist Neurofeedback an der Klinik für Kinder- und Jugendpsychiatrie ein Angebot für Kinder mit Aufmerksamkeitsstörungen wie zum Beispiel ADHS. Ziel des Neurofeedbacks ist es, die mit Aufmerksamkeit verbundene Gehirnaktivität zu erhöhen. Dafür wird die mit fünf Elektroden gemessene Gehirnaktivität in ein einfaches Computerspiel – etwa ein Autorennen – umgewandelt. Mit einem höheren Konzentrationslevel geht eine Erhöhung der Gehirnaktivität einher – dadurch lässt sich beim Neurofeedback das Autorennen steuern. Durch ein intensives Training besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass sich auch generell Fortschritte beim Leistungsvermögen erreichen lassen. Der Patient kann so lernen, seine Konzentration bewusster zu steuern. Der Therapeut erarbeitet mit dem Patienten Konzentrationsstrategien, die auch im Alltag nutzbar sind. Das Training wird durch psychotherapeutische Elemente unterstützt. Um eine bedeutsame Verringerung der Aufmerksamkeitsprobleme in verschiedenen Bereichen zu erreichen, findet das Neurofeedback acht Wochen lang je zweimal wöchentlich statt. Neben einer psychischen Erkrankung oder einem Unfall können auch verschiedenen körperliche Krankheiten bei Kindern und Jugendlichen zu Aufmerksamkeitsproblemen führen. Auch in diesem Fall kann nach erfolgter Diagnostik eine Neurofeedbackbehandlung passend sein.

Die Leiter des neuen Kooperationsprojektes streben mit dieser Initiative an, die längerfristige klinische Versorgung von Kindern und Jugendlichen mit Schädel-Hirn-Trauma zu verbessern und auszuweiten.

Damit soll ein entscheidender Beitrag zur Patientenversorgung und auch zum wissenschaftlichen Kenntnisstand zu Spätfolgen eines Schädel-Hirn-Traumas geleistet werden.

Kontakt für Patienten
 
Betroffene, die an einer Teilnahme interessiert sind, wenden sich bitte an: 

Univer-sitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden, Klinik und Poliklinik für Kinder- und Jugendpsychiatrie und -psychotherapie Telefon: 
0351 - 4 58 7168
E-Mail: KJPForschung@uniklinikum-dresden.de

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Beeinträchtigung der Gedächtnisfunktion: Schlaganfall wg. Durchblutungsstörung

Medizin am Abend Berlin Fazit: Nach Schlaganfall: Mehr neue Nervenzellen, aber gestörte Funktion im Hippocampus

  • Die Reifung von Nervenzellen im Hippocampus, die sich nach einem Schlaganfall verstärkt aus Vorläuferzellen bilden, läuft beschleunigt ab und ihre Verknüpfung ist fehlerhaft. 
Das ist das Ergebnis einer jetzt im Journal of Neuroscience veröffentlichten Studie von Neurologen des Universitätsklinikums Jena. 

  • Das könnte eine Erklärung für eine beeinträchtigte Gedächtnisfunktion und die Neigung von epileptischen Anfällen bei Schlaganfallpatienten sein, auch wenn diese Gehirnregion nicht unmittelbar von der Durchblutungsstörung betroffen ist. 

Nach einem Schlaganfall vermehrt gebildete Nervenzellen sind nicht ausgereift und fehlerhaft vernetzt, so Dr. Albrecht Kunze (l.) und Mihai Ceanga vom Uniklinikum Jena.
Nach einem Schlaganfall vermehrt gebildete Nervenzellen sind nicht ausgereift und fehlerhaft vernetzt, so Dr. Albrecht Kunze (l.) und Mihai Ceanga vom Uniklinikum Jena.
Michael Szabó/UKJ
 
Die Entdeckung versprach völlig neue Möglichkeiten für die Behandlung von Schlaganfallpatienten:

Auch im erwachsenen Gehirn werden aus Vorläuferzellen kontinuierlich neue Nervenzellen gebildet, und in experimentellen Studien konnte nach einem Schlaganfall sogar eine Verstärkung dieser Zellreifung nachgewiesen werden.

Die neuen Nervenzellen, so die Hoffnung, könnten bei der Regeneration der vom Sauerstoffmangel geschädigten Region und deren Funktion eine wesentliche Rolle spielen. 

  • Diese Hoffnung wurde jedoch durch die Erkenntnis getrübt, dass die Neuronenbildung nur im Hippocampus stattfindet, einer tief sitzenden und evolutionär sehr alten Hirnregion mit zentralen Funktionen für Gedächtnis und Emotion. 
  • In der Großhirnrinde jedoch, die zumeist von Schlaganfällen betroffen ist und in der alle höheren Funktionen des Gehirns wie Sprechen oder Verstehen angelegt sind, sind keine neuen Nervenzellen nachweisbar, auch nicht nach einer Schädigung.
Neue Neuronen eher störend als hilfreich

Neurologen des Universitätsklinikums Jena müssen das Reparaturpotential der neuen Neuronen nach einem Schlaganfall weiter relativieren.

In einer aufwändigen tierexperimentellen Studie untersuchten sie, wie die Neuronen nach einem induzierten Schlaganfall im Hippocampus heranreifen. 

„Mithilfe elektrophysiologischer Messungen konnten wir zeigen, dass Entwicklung und Funktion der neuen Nervenzellen gestört ist, wohingegen ihre Zellgestalt unbeeinträchtigt bleibt.

Sie werden beschleunigt in das neuronale Netzwerk eingebaut, während sie noch ‚unerfahren und übererregbar‘ sind“, so Mihai Ceanga, Assistenzarzt an der Klinik für Neurologie und Erstautor der Studie.

  • In der Folge gibt es nach einem Schlaganfall vermehrt übererregbare unreife Neuronen im Hippocampus, die dessen Funktion stören können.

„Dieser Befund könnte erklären, warum wir in Verhaltensstudien nach einem Schlaganfall eine Beeinträchtigung des Hippocampusabhängigen Gedächtnisses beobachten, auch wenn die Schädigung in der Hirnrinde lokalisiert ist und der Hippocampus vom Sauerstoffmangel gar nicht unmittelbar betroffen.

Die bei Schlaganfallpatienten erhöhte Anfälligkeit für epileptische Anfälle passt ebenfalls zu dem Ergebnis“, wertet der Neurologe Dr. Albrecht Kunze die von ihm geleitete Studie und ergänzt: 

„Für Schlaganfallpatienten in der Rehabilitation könnte demzufolge ein gezieltes Training hilfreich sein, das die Vernetzung im Hippocampus unterstützt.

Hier besteht jedoch noch weiterer Forschungsbedarf.“

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Originalpublikation:
Mihai Ceanga, et al. Stroke accelerates and uncouples intrinsic and synaptic excitability maturation of mouse hippocampal DCX+ adult-born granule cells, Journal of Neuroscience, 2018, DOI: http://www.jneurosci.org/lookup/doi/10.1523/JNEUROSCI.3303-17.2018

 

Geriatire-Sturzgefahr: Erblindet: Dichte der Rezeptoren für Botenstoffe: Gedächtnisbildung

Medizin am Abend Berlin Fazit: Wie das Gehirn reagiert, wenn man blind wird

Wenn Mäuse kurz nach der Geburt aufgrund eines Gendefekts erblinden, hat das weitreichende Auswirkungen sowohl auf die Organisation der Großhirnrinde als auch auf die Gedächtnisleistung. 

Zu diesem Schluss kommen Forscherinnen und Forscher der Ruhr-Universität Bochum in einer Studie, die sie am 7. Dezember 2018 online in der Zeitschrift „Cerebral Cortex“ veröffentlichten. 
  • In allen Bereichen der Großhirnrinde, die Informationen der Sinne verarbeiten, veränderte sich die Dichte der Rezeptoren für Botenstoffe, die die Erregung regulieren und an der Gedächtnisbildung beteiligt sind. 
  • Auch der Hippocampus, eine Struktur, die für das Gedächtnis entscheidend ist, war betroffen. 
 
An der Studie waren Mirko Feldmann, Daniela Beckmann, Prof. Dr. Ulf Eysel und Prof. Dr. Denise Manahan-Vaughan aus der Abteilung für Neurophysiologie maßgeblich beteiligt.

Andere Sinne schärfen sich nach dem Erblinden


Infolge des Erblindens werden andere Sinne empfindlicher: 

Der Tastsinn, das Gehör und der Riechsinn werden präziser. 

Damit können blinde Menschen sich genau orientieren und durch eine Umgebung navigieren, trotz fehlender visueller Informationen.

Diese Adaptation braucht allerdings Zeit und Übung.

Die Veränderungen werden durch die sogenannte synaptische Plastizität ermöglicht.

  • Der Begriff beschreibt die Fähigkeit des Gehirns, sich über das Kindesalter hinaus anzupassen und Erinnerungen zu bilden. 
  • Ob eine adaptative Reorganisation des Gehirns stattfindet, können Forscher anhand der Dichte von Neurotransmittern ermitteln, die für die synaptische Plastizität wichtig sind.

Anpassung ist Kraftakt für das Gehirn


Die Bochumer Forscherinnen und Forscher untersuchten an Mäusen, was nach dem Erblinden im Gehirn passiert. Sie erfassten, in welchen Hirnbereichen sich die Dichte der für die Plastizität relevanten Neurotransmitter änderte, und verglichen die Ergebnisse mit den Gehirnen von gesunden Mäusen. Außerdem testeten sie, wie gut die erblindeten Mäuse mithilfe ihrer anderen Sinne in Orientierungstests abschnitten, um Rückschlüsse auf die Gedächtnisleistung der Tiere ziehen zu können.

  • Nach dem Erblinden veränderte sich die Dichte von Neurotransmitterrezeptoren im Hippocampus, der wichtigsten Gedächtnisstruktur des Gehirns. 
  • In den folgenden Monaten veränderte sich die Dichte der Neurotransmitter auch im visuellen Cortex, in dem die Informationen des Sehsinns eingehen, und zusätzlich in den Arealen der Großhirnrinde, die die Informationen der anderen Sinne verarbeiten.

Die Orientierungsaufgabe forderte den Hippocampus der Mäuse.

Die erblindeten Tiere schnitten schlechter ab als die gesunden.

Außerdem war die synaptische Plastizität im Hippocampus in dieser Zeit beeinträchtigt.

„Unmittelbar nach dem Erblinden versucht das Gehirn, die fehlenden Signale zu detektieren, indem es seine Empfindlichkeit für visuelle Signale steigert“, erklärt Denise Manahan-Vaughan, die die Studie geleitet hat.

Wenn das nicht gelingt, beginnt der Prozess der gesamten Reorganisation der sensorischen Areale, die durch Veränderungen der Dichte und Funktion von Neurotransmitterrezeptoren im Gehirn unterstützt werden.

Das ist anstrengend für das Gehirn, und während dieser Phase wird die Fähigkeit des Hippocampus, r ä u m l i c h e Erfahrungen zu speichern, offenbar erschwert“, so Manahan-Vaughan weiter.

Förderung

Die Studie wurde durch den Sonderforschungsbereich 874 (SFB 874) der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert. Der SFB 874 „Integration und Repräsentation sensorischer Prozesse“ besteht seit 2010 an der Ruhr-Universität Bochum. Die Forscherinnen und Forscher beschäftigten sich mit der Frage, wie sensorische Signale neuronale Karten generieren, und daraus komplexes Verhalten und Gedächtnisbildung resultiert.

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Originalpublikation:
Mirko Feldmann, Daniela Beckmann, Ulf T. Eysel, Denise Manahan-Vaughan: Early loss of vision results in extensive reorganization of plasticity-related receptors and alterations in hippocampal function that extend through adulthood, in: Cerebral Cortex, 2018, DOI: 10.1093/cercor/bhy297

Episodisches Gedächtnis: Räumlich/Zeitlich/Persönlich Erlebnis

Medizin am Abend Berlin Fazit: Wo sind die Erinnerungen an die Einschulung geblieben?

Die Einschulung ist für einen jungen Menschen ein besonderes Ereignis. 

Die meisten erinnern sich noch daran, wo und mit wem sie diesen Tag verbracht haben. 

Dabei hilft ihnen das episodische Gedächtnis, in dem räumliche und zeitliche Informationen zu persönlichen Erlebnissen verankert sind. 

Medizin am Abend Berlin ZusatzFachThema: Asyl-Verpflichtungen  

Prof. Dr. Magdalena Sauvage vom Leibniz-Institut für Neurobiologie (LIN) in Magdeburg erforscht diese Gedächtnisform. Gemeinsam mit anderen Kollegen konnte sie in einer neuen Studie im Fachmagazin PLOS Biology nachweisen, dass räumliche und zeitliche Informationen im Hippocampus sowohl unabhängig voneinander als auch gemeinsam gespeichert werden können und so die Erinnerung an Erlebtes bilden. 

Wie werden Raum und Zeit im Gehirn kodiert? Für das episodische Gedächtnis sind vor allem die Unterregionen CA1 und CA3 mit ihren Neuronen-Ensembles im Hippocampus entscheidend.
Wie werden Raum und Zeit im Gehirn kodiert? Für das episodische Gedächtnis sind vor allem die Unterregionen CA1 und CA3 mit ihren Neuronen-Ensembles im Hippocampus entscheidend. LIN/Erika Atucha Trevino

 
Das episodische Gedächtnis ermöglicht es, dass wir Erfahrungen, die in einer bestimmten Situation zu einem bestimmten Zeitpunkt gebildet wurden, abrufen können. Magdalena Sauvage, Leiterin der Abteilung „Funktionelle Architektur des Gedächtnisses“ am LIN, erklärt:

„Im episodischen Gedächtnis werden unsere persönlichen Erlebnisse kodiert – also alles, was wir irgendwann irgendwo gemacht haben. Aber es muss uns stark geprägt haben, damit es in Erinnerung bleibt. Interessant ist dabei: 
  • War uns bei unserer Einschulung beispielsweise besonders wichtig, mit wem wir sie verbracht haben, wird die Erinnerung auf andere Weise im Gehirn kodiert, als wenn wir uns erinnern, wann und wo die Feier stattfand.“

Aus früheren Studien wussten die Forscher bereits, dass das Was und Wo von Erlebnissen durch separate Pfade im Gehirn abgespeichert wird. „Es gibt ein traditionelles Zwei-Wege-Modell für das episodische Gedächtnis, das jedoch die zeitliche Dimension nicht klar mit einbezieht. Außerdem basiert es auf der Annahme, dass räumliche und zeitliche Informationen im Hippocampus systematisch integriert werden. Aktuellere anatomische und funktionelle Studien haben uns jedoch darauf schließen lassen, dass dieses Konzept nicht vollständig ist“, so Sauvage.


Deshalb hat das Forscherteam um die Neurobiologin weiterführende Verhaltensexperimente mit Mäusen gemacht, die auch bei Menschen durchgeführt werden. Bei diesen Experimenten spielten räumliche und zeitliche Komponenten eine Rolle. Innerhalb von einer Stunde bekamen die Tiere zwei Varianten von Objektsets präsentiert. Ob sich eine Maus an die Positionen bestimmter Objekte und den Präsentationszeitraum erinnert hat, konnten die Wissenschaftler daran ablesen, dass sich Mäuse zunächst immer den Objekten mit geänderter Lage oder den zuerst gezeigten Objekten zugewendet haben.

Außerdem setzten die Wissenschaftler bildgebende Verfahren auf molekularbiologischer Ebene ein: Die Zellen der Mäuse wurden unter dem Mikroskop mit fluoreszierenden Markern auf das Gen Arc untersucht. Dieses spielt bei plastischen Prozessen eine wichtige Rolle, wenn sich Aktivitätsmuster im Gehirn ändern, um Informationen dauerhaft einzuspeichern. „Wir konnten dadurch sehen, wenn bestimmte Hirnbereiche aktiviert sind und die Anzahl der beteiligten Nervenzellen auszählen“, sagt Sauvage.

Beim Auswerten stellten die Forscher fest: 

  • Im Hippocampus sind die Unterregionen CA1 und CA3 beide an der Bildung des episodischen Gedächtnisses beteiligt, aber auf unterschiedliche Art. 

„Erstmalig konnten wir zeigen, dass zeitliche Informationen nur in einem bestimmten Bereich der Unterregion CA1 und räumliche Informationen in den beiden Unterregionen CA1 und CA3 gespeichert werden.“

Die Forschungsergebnisse dieser Studie bestätigen, dass das traditionelle Modell für die Bildung eines episodischen Gedächtnisses und das Konzept von getrennten Netzwerken für die Speicherung von räumlichen und zeitlichen Informationen unter bestimmten Bedingungen miteinander vereinbar sind. 

„Es handelt sich demzufolge um verschiedene Aspekte des gleichen Konzepts und diese Erkenntnis ist ein Durchbruch“, fasst Studienleiterin Sauvage zusammen. 

Wo sind die Erinnerungen an die Einschulung geblieben?

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Originalpublikation:
https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2006100

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CAVE: Interdiziplinäre Reha: Herzinsuffizienz - Medikamenteneinnahme

Medizin am Abend Berlin Fazit: Verminderte Hirnleistung bei schwachem Herz

Eine Herzinsuffizienz bedarf einer umfassenden Therapie und exakten Medikamenteneinnahme. 
  • Diese können viele Patienten aber nicht einhalten. 
  • Dies liegt jedoch häufig gar nicht am Willen oder Nachlässigkeit der Patienten, sondern an einer durch die Herzschwäche begünstigten Störung des Gedächtnisses und der Aufmerksamkeit. 

Ein Würzburger Forscherteam hat jetzt bestätigt, dass 41 Prozent der untersuchten Herzschwäche-Patienten Defizite in der Reaktionszeit aufwiesen, 46 Prozent Defizite im verbalen Gedächtnis. 

Im Kopf-MRT zeigten die Patienten im Vergleich zu herzgesunden Normalpersonen eine stärkere Atrophie des Temporallappens, der eine wichtige Rolle für die Gedächtnisbildung innehat. 

Die Studie Cognition.Matters-HF zeigt: Das schwache Herz beeinflusst die Hirnfunktion; links das MRT-Bild des Hippocampus von gesunden Probanden, rechts die Atrophie bei Herzschwäche-Patienten.
Die Studie Cognition.Matters-HF zeigt: Das schwache Herz beeinflusst die Hirnfunktion; links das MRT-Bild des Hippocampus von gesunden Probanden, rechts die Atrophie bei Herzschwäche-Patienten. DZHI/UKW


Das Besondere an der jüngst im "Journal of the American College of Cardiology: Heart Failure" (JACC: Heart Failure) veröffentlichten Beobachtungsstudie Cognition.Matters-HF ist, dass am Uniklinikum Würzburg 148 Patienten mittleren Alters mit einer mindestens ein Jahr zuvor diagnostizierten Herzschwäche innerhalb von zwei Tagen zahlreichen kardiologischen, neurologischen und neuropsychologischen Tests unterzogen wurden.

Dazu zählten neben dem EKG und der Echokardiographie, also dem Herzultraschall, auch Herz-Kreislaufuntersuchen inklusive 6-Minuten-Gehtest sowie neurologische Untersuchungen mit Ultraschall der Halsgefäße, neuropsychologischen Tests und eine Kernspintomografie des Gehirns.

Diese Untersuchungen werden nach einem Jahr, drei Jahren und fünf Jahren wiederholt. Das Team unter Leitung der Kardiologen Dr. Anna Frey und Prof. Dr. Stefan Störk, sowie des Neurologen Prof. Dr. Guido Stoll der Universitätsklinik Würzburg hat im Jahr 2011 mit der Studie begonnen. Inzwischen haben gut ein Drittel der Patienten bereits die 5-Jahres-Untersuchung abgeschlossen.

Neben der zügigen und aufwändigen Evaluation unterscheidet Cognition.Matters-HF noch etwas von bisherigen Herz-Hirn-Studien. 

„Um die MRT-Bilder unserer Herzschwäche-Patienten auszuwerten, haben wir die Bilder mit insgesamt 288 gesunden Probanden gleichen Geschlechts und Alters aus einer Österreichischen Schlaganfall-Studie verglichen.

„Ohne die Kooperation mit Professor Reinhold Schmidt aus der Grazer Universitätsklinik für Neurologie hätten wir nicht solche aussagekräftigen Hinweise für eine Verbindung zwischen insuffizienten Herzen und kognitiven Defiziten und Veränderungen im Gehirn erhalten“, bedankt sich Professor Stoll, leitender Oberarzt der Neurologischen Klinik und Poliklinik am Uniklinikum Würzburg.

  • „Mit dieser wegweisenden Studie haben wir die Hypothese weiter untermauert, dass das schwache Herz die Gehirnfunktion beeinträchtigt und insbesondere Auffälligkeiten im Temporallappen als wahrscheinliche Ursache identifizieren können. 

Interessanterweise waren die häufig angeschuldigten Läsionen in der weißen Substanz des Gehirn bei den Herzinsuffizienzpatienten und dem Kontrollkollektiv gleich stark ausgeprägt“.


Würzburger Forscher fanden heraus, dass die Atrophien des Temporallappens bei Herzschwächepatienten im Zusammenhang mit ihren kognitiven Beeinträchtigungen standen.
 Würzburger Forscher fanden heraus, dass die Atrophien des Temporallappens bei Herzschwächepatienten im Zusammenhang mit ihren kognitiven Beeinträchtigungen standen.
DZHI/Kochanowski

Doch wieso beeinflusst das kranke Herz die Herzfunktion?

„An der Pumpfunktion scheint es nicht zu liegen“, erklärt die Erstautorin der Studie Dr. Anna Frey. 

„Es findet sich nämlich kein direkter Zusammenhang zwischen der eingeschränkten Pumpleistung und den Einschränkungen der Kognition. Auffällig bei den Patienten mit kognitiven Störungen war jedoch die geringere Ausdauer.

Beim 6-Minuten-Gehtest schnitten die Patienten mit verminderter Herz- und Hirnfunkton nicht so gut ab wie diejenigen, deren Hirnfunktion unauffällig war.

„Die Ergebnisse von Cognition.Matters-HF zeigen den Bedarf an weiteren Studien, die auf eine Verbesserung der kognitiven Funktionen bei herzinsuffizienten Patienten abzielen“, bestätigt der Ärztliche Direktor des Uniklinikums Würzburg, Professor Georg Ertl.

„Denn die durch die verminderte Herz- und Hirnleistung betroffenen Patienten befinden sich in einem Dilemma. 
  • Eine Herzschwäche erhöht aufgrund des komplexen Therapieplans mit regelmäßiger Prüfung der Vitalwerte, konsequenter Einnahme der Medikamente und Beschränkung der Trinkmenge die kognitiven Anforderungen. 
Demgegenüber stehen die verminderten kognitiven Fähigkeiten.

Viele Patienten können aus diesem Grund den Therapieplan schlichtweg nicht einhalten.

Das hat zur Folge, dass sich sowohl die Lebensqualität als auch die Erkrankung zunehmend verschlechtern.

Unseren Untersuchungen zufolge droht den Herzinsuffizienzpatienten mit linksventrikulärer Ejektionsfraktion und Defiziten in verschiedenen kognitiven Domänen das Risiko, innerhalb des ersten Jahres nach Studienbeginn zu versterben.“

Professor Stefan Störk, Leiter der Herzinsuffizienz-Ambulanz des Deutschen Zentrums für Herzinsuffizienz Würzburg zieht folgendes Fazit aus der Studie für die Arbeit mit den Patienten:

„Cognition.Matters-HF bestärkt uns Ärzte darin, dass wir die Herzschwäche-Patienten künftig noch intensiver betreuen müssen.


Das fängt bei der Diagnose an, die wir patientengerecht vermitteln müssen, idealerweise in Gegenwart eines Angehörigen, geht weiter über den Behandlungsplan, den wir möglichst schriftlich mitgeben, und hört auf bei der Unterstützung der Patienten durch eine Herzinsuffizienz-Schwester, die den Patienten regelmäßig kontaktiert, seine Werte überprüft, die Medikamenteneinnahme kontrolliert und ihn somit bis zur Stabilisierung der Symptome begleitet. 

Wir wussten bereits aus eigenen früheren Studien, dass dieser Ansatz von entscheidender Bedeutung ist.

Auf dem Boden der Ergebnisse von Cognition.Matters-HF verstehen wir jetzt zunehmend besser, warum das so ist.

Mit Hilfe von kognitiven Tests können wir in Zukunft hoffentlich bereits bei der Diagnosestellung hierzu eine Aussage treffen und den Patienten noch zielgerichteter helfen.“

Anna Frey warnt jedoch vor einer Pauschalisierung, dass jeder Patient mit einer Herzschwäche zwangsläufig eine Gedächtnisstörung hat oder haben wird:

„Immerhin haben wir bei 32 Prozent aller Studienteilnehmer mit Herzinsuffizienz keine Auffälligkeiten im Gehirn gefunden.

Lediglich 16 Prozent unserer Patienten hatten ernsthafte kognitive Störungen.“

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Originalpublikation:
Die ausführliche Publikation finden Sie hier:
http://heartfailure.onlinejacc.org/content/6/7/583

Epithelialer Natriumkanal: Fluss der Gehirnflüssigkeit/Hirnwasser

Medizin am Abend Berlin Fazit: Bewegung des Hirnwassers regt Nerven-Stammzellen zur Teilung an

  • Stammzellen im Gehirn können sich teilen und bilden zeitlebens Nervenzellen, die an verschiedenen Hirnfunktionen, zum Beispiel dem Gedächtnis, beteiligt sind. 
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Helmholtz Zentrums München und der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) haben im Fachmagazin ‚Cell Stem Cell‘ gezeigt, dass auch ein Kanalprotein und die Scherkräfte der Gehirnflüssigkeit eine zentrale Rolle dabei spielen. 


Mikroskopische Aufnahme einer sogenannten Windradstruktur: Eine ENaC positive Stammzelle (rot), umgeben von Ependymzellen.
 Mikroskopische Aufnahme einer sogenannten Windradstruktur: Eine ENaC positive Stammzelle (rot), umgeben von Ependymzellen. Quelle: Helmholtz Zentrum München
 
Die altgriechische Formel „Panta rhei“ bedeutet so viel wie „alles fließt“. Damit beschrieben die Philosophen den steten Wandel und das Wechselspiel von Vergänglichkeit und Erneuerung. Eine aktuelle Arbeit verleiht diesem Zusammenhang ganz neue Bedeutung:

Die Forschenden um Prof. Dr. Magdalena Götz fanden nämlich heraus, dass der Fluss der Gehirnflüssigkeit zur Erneuerung von Stammzellen führen kann.

„Neuronale Stammzellen im Gehirn können sich teilen und zu Nervenzellen weiterentwickeln und diese Neubildung von Nervenzellen ist wichtig für die Gehirnfunktion“, erklärt Magdalena Götz, Direktorin des Instituts für Stammzellforschung am Helmholtz Zentrum München sowie Lehrstuhlinhaberin des Instituts für Physiologische Genomik am Biomedizinischen Centrum der LMU. 

„Diese Zellen sitzen in der sogenannten Stammzellnische und eine davon ist an den seitlichen Wänden der Seitenventrikel.* Dort werden sie von der zirkulierenden Zerebrospinalflüssigkeit – umgangssprachlich auch Hirnwasser - umspült.“

Bisher nahm man an, dass vor allem darin enthaltene Signalmoleküle die Nervenentwicklung steuern. Götz und ihr Team um Erstautor Dr. David Petrik fanden aber nun in enger Zusammenarbeit mit Kollegen an der LMU (Prof. Grothe) und der Heinrich-Heine-Universität in Düsseldorf heraus, dass auch die physikalischen Kräfte der Flüssigkeit die Stammzellen beeinflussen.

  • Kanalprotein spielt zentrale Rolle

„Gesteuert wird das ganze durch das Molekül ENaC“, erklärt Petrik. Die Abkürzung steht für epithelialer Natriumkanal und beschreibt ein Kanalprotein auf der Zelloberfläche, durch das Natriumionen ins Innere hineinströmen können.

  • „Im Versuchsmodell konnten wir zeigen, dass sich die Stammzellen nicht mehr teilen konnten, sobald ihnen ENaC fehlte. 
  • Umgekehrt fördert eine stärkere ENaC-Funktion die Teilung der Zellen, zum Beispiel wenn wir die Strömung der Flüssigkeit erhöhten.“

Weitere Tests ergaben, dass die Funktion von ENaC durch Scherkräfte gesteigert wurde, die durch das Hirnwasser auf die Zellen ausgeübt werden. Die mechanische Reizung führt zu einer verstärkten und längeren Öffnung des Kanalproteins und erlaubt so den Einstrom von Natriumionen in die Zelle, die dadurch in der Folge zur Teilung angeregt wird.

„Die Ergebnisse haben uns sehr überrascht, ENaC war bisher eigentlich nur für seine Funktionen in Nieren und Lunge bekannt“, so Studienleiterin Götz.

Mit ihrem Team möchte sie nun diese Art von Mechanismus näher untersuchen und zudem klären, inwiefern die Erkenntnisse auch therapeutisch relevant sind. 
Denn bereits jetzt werden pharmakologische ENaC-Blocker zur Linderung bestimmter Arten von Bluthochdruck klinisch eingesetzt. 
Sie könnten auch die Stammzellen im Gehirn und somit die Hirnfunktion beeinflussen.

Auch hier bleibt die Forschung im Fluss - Panta rhei…



Grafische Zusammenfassung der Ergebnisse.
Grafische Zusammenfassung der Ergebnisse. Quelle: Helmholtz Zentrum München

 
Weitere Informationen

* Die Hirnventrikel sind mit Hirnwasser gefüllte Hohlräume im Gehirn. Beide Großhirnhemisphären weisen je einen Seitenventrikel auf, um die es hier geht. Dazu kommen je ein Ventrikel im Zwischenhirn und im sogenannten Rhombencephalon.

Hintergrund:
Die Koautorin Melanie Pusch ist Teilnehmerim am Doktoranden-Ausbildungsprogramms Helmholtz Graduate School Environmental Health, kurz HELENA.

Original-Publikation:
Petrik, D. et al. (2018): Epithelial Sodium Channel Regulates Adult Neural Stem Cell Proliferation in a Flow-Dependent Manner. Cell Stem Cell, DOI: 10.1016/j.stem.2018.04.016

Das Helmholtz Zentrum München verfolgt als Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt das Ziel, personalisierte Medizin für die Diagnose, Therapie und Prävention weit verbreiteter Volkskrankheiten wie Diabetes mellitus und Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dafür untersucht es das Zusammenwirken von Genetik, Umweltfaktoren und Lebensstil. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 2.300 Mitarbeiter und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der 18 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit rund 37.000 Beschäftigten angehören. http://www.helmholtz-muenchen.de

Das Institut für Stammzellforschung (ISF) untersucht die grundlegenden molekularen und zellulären Mechanismen der Stammzellerhaltung und -differenzierung. Daraus entwickelt das ISF Ansätze, um defekte Zelltypen zu ersetzen, entweder durch Aktivierung ruhender Stammzellen oder Neuprogrammierung anderer vorhandener Zelltypen zur Reparatur. Ziel dieser Ansätze ist die Neubildung von verletztem, krankhaft verändertem oder zugrunde gegangenem Gewebe. http://www.helmholtz-muenchen.de/isf

Die LMU ist eine der führenden Universitäten in Europa mit einer über 500-jährigen Tradition. Sie bietet ein breites Spektrum aller Wissensgebiete – die ideale Basis für hervorragende Forschung und ein anspruchsvolles Lehrangebot. Es reicht von den Geistes- und Kultur- über Rechts-, Wirtschafts- und Sozialwissenschaften bis hin zur Medizin und den Naturwissenschaften. 15 Prozent der 50.000 Studierenden kommen aus dem Ausland – aus insgesamt 130 Nationen. Das Know-how und die Kreativität der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bilden die Grundlage für die herausragende Forschungsbilanz der Universität. Der Erfolg der LMU in der Exzellenzinitiative, einem deutschlandweiten Wettbewerb zur Stärkung der universitären Spitzenforschung, dokumentiert eindrucksvoll die Forschungsstärke der Münchener Universität. http://www.lmu.de

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Prof. Dr. Magdalena Götz, Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH), Institut für Stammzellforschung, Ingolstädter Landstr. 1, 85764 Neuherberg, Tel. +49 89 3187 3750, E-Mail: magdalena.goetz@helmholtz-muenchen.de

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CAVE: Dein Gedächtsniss - Deine Nervezllkommunikation - Fehlregulation der APP-Spaltung

Medizin am Abend Berlin Fazit: Spaltprodukt des Alzheimer-Schlüsselproteins 

APP stimuliert Nervenzellkommunikation 

Ein Spaltprodukt des Alzheimer-Schlüsselproteins APP stimuliert Nervenzellkommunikation und Gedächtnis. 

Das Protein-Fragment, bekannt als APPsα, besitzt neuroprotektive Eigenschaften und wirkt als Signalmolekül auf andere Nervenzellen. 

Doch auf welche Weise beeinflusst es die Gehirnfunktionen? 

Ein internationales Forscherteam unter Leitung von Prof. Dr. Ulrike Müller, Wissenschaftlerin an der Universität Heidelberg, hat neue Erkenntnisse zum molekularen Mechanismus der zugrundeliegenden physiologischen Funktion gewonnen. 

Die Forscher entdeckten einen „Signalempfänger“ – einen Rezeptor – für APPsα, was Perspektiven für die Entwicklung neuer Behandlungsansätze für Alzheimer eröffnet. 
  • Spaltprodukt des Alzheimer-Schlüsselproteins APP stimuliert Nervenzellkommunikation

Neuroprotektive Rolle von APPsα (siehe Text)

Neuroprotektive Rolle von APPsα: Im Hintergrund ist ein histologisches Schnittpräparat des Hippocampus abgebildet. Die roten Einfärbungen zeigen APPsα im Zellkörper der Nervenzellen. In grün sind die Ausläufer der Nervenzellen zu sehen. Die Kontaktstellen entlang der Nervenzell-Ausläufer sind als Kreise dargestellt. Bildnachweis: Max Richter, Forschungsgruppe Müller
  • Alzheimer wird ausgelöst durch Ansammlungen unlöslicher Eiweißbestandteile, die als extrazelluläre Ablagerungen im Gehirn von Alzheimer-Patienten gefunden werden. Hauptbestandteil ist das β-Amyloid-Peptid (Aβ), das die Nervenzellen schädigt, bis sie absterben. 
  • Dieses kleine Peptid entsteht durch Spaltung aus einem wesentlich größeren Vorläufer, dem Amyloid Precursor Protein (APP). Lange galt die Annahme, dass vor allem die Überproduktion des β-Amyloid-Peptids zu Alzheimer führt. „Neue Untersuchungen zeigen jedoch, dass es im Zuge der Erkrankung gleichzeitig zu einer APPsα-Reduktion kommt. APPsα wirkt als Gegenspieler des schädigenden Aβ“, so Prof. Müller. 
  • „Bei Alzheimer kommt es zu einer Fehlregulation der APP-Spaltung, wodurch zu wenig APPsα produziert wird.“

Um herauszufinden, wie das neuroprotektive APPsα die Gehirnfunktionen beeinflusst, wurde das lösliche Protein-Fragment APPsα mittels viraler „Fähren“ in den Hippocampus von genetisch veränderten Mäusen eingebracht.  

Der Hippocampus ist eine Hirnregion, die als entscheidend für die Gedächtnisbildung gilt.

Die Forscher konnten zeigen, dass APPsα die Zahl der synaptischen Kommunikationsstellen zwischen Nervenzellen erhöht.

  •  „Damit verbunden kam es zu einer effizienteren Nervenzellkommunikation und einem besseren Gedächtnis in Lerntests“, so Ulrike Müller, die als Professorin für Funktionelle Genomik am Institut für Pharmazie und Molekulare Biotechnologie der Universität Heidelberg forscht.

Weiterführende elektrophysiologische Experimente brachten den Beleg, dass APPsα als Signalmolekül auf die synaptischen Kontakte bestimmter Nervenzellen wirkt.

  • Diese Kontakte nutzen den Neurotransmitter Acetylcholin, der einer der wichtigsten Botenstoffe für die Übertragung von Signalen zwischen Nervenzellen ist. 
  • Das Protein-Fragment APPsα stimuliert die Signalweiterleitung durch die Acetylcholin-Rezeptoren und erhöht ihre natürliche Ansprechbarkeit. 

Die Forscher haben somit im Tiermodell das erste Mal einen Rezeptor für APPsα identifiziert. „Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Alzheimer-Forschung, etwa im Hinblick auf eine Erhöhung der APPsα-Menge im Gehirn “, sagt Prof. Müller.


Originalpublikation:
M.C. Richter, S. Ludewig, A. Winschel, T. Abel, C. Bold, L.R. Salzburger, S. Klein, K. Han, S. Weyer, A.K. Fritz, B. Laube, D.P. Wolfer, C.J. Buchholz, M. Korte and U.C. Müller: Distinct in vivo role of secreted APP ectodomain variants APPsα and APPsβ in regulation of spine density, synaptic plasticity, and cognition. EMBO Journal e98335 (16 April 2018), doi: 10.15252/embj.201798335
Informationen im Internet:

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Prof. Dr. Ulrike Müller
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Baden-Württemberg

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Dr. Ute Müller-Detert
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Neurotransmitter-Stoffwechsel: Botenstoff Acetylcholin ist für Gedächtnis und Aufmerksamkeit

Medizin am Abend Berlin Fazit: Neurotransmitter-Stoffwechsel bestimmt Wirksamkeit von Medikament bei früher Alzheimer-Erkrankung

Gedächtnisstörungen bei der Alzheimer-Erkrankung werden unter anderem auf einen Mangel des Botenstoffs Acetylcholin im Gehirn zurückgeführt. 

  • Medikamentöse Behandlungen der Erkrankung zielen daher meist auf eine Erhöhung der Acetylcholin-Spiegel ab, sind aber nur in späten Erkrankungsphasen nachweislich wirksam. 

Forscher der Uniklinik Köln, des Forschungszentrums Jülich und des Max-Planck-Instituts für Stoffwechselforschung haben nun gemeinsam herausgefunden, welche Patienten bereits in frühen Erkrankungsstadien von der Behandlung profitieren könnten. 
 
Der Botenstoff Acetylcholin ist für Gedächtnis und Aufmerksamkeit von zentraler Bedeutung.

Dies zeigt sich auch daran, dass bei der Demenz vom Alzheimer-Typ Acetylcholin-produzierende Nervenzellen besonders früh und schwer betroffen sind.

In einem pharmakologischen Experiment haben Wissenschaftler aus Köln und Jülich nun den Zusammenhang zwischen dem Acetylcholin-Stoffwechsel individueller Patienten und der Wirkung eines Alzheimer-Medikamentes untersucht. Mit einer Kombination mehrerer bildgebender Verfahren wurde die Wirkung auf die Hirnaktivität während der Gedächtnisbildung bei Patienten mit früher Alzheimer-Erkrankung und gleichaltrigen Gesunden dargestellt.

Es konnte erstmalig gezeigt werden, dass das Alzheimer-Medikament Rivastigmin bei einer frühen Alzheimer-Erkrankung nur dann gedächtnisrelevante Nervenzellaktivität normalisiert und die Gedächtnisleistung verbessert, wenn ein Acetylcholinmangel vorliegt. 

  • „In frühen Phasen der Alzheimer-Erkrankung liegt allerdings nicht bei jedem Patienten ein relevanter Acetylcholin-Mangel vor“, erläutert Dr. Nils Richter von der Arbeitsgruppe „Kognitives Altern und Demenz“ an der Klinik für Neurologie der Uniklinik Köln. 

„Mit den angewandten Verfahren ließen sich in Zukunft diejenigen genauer identifizieren, die von einer solchen Behandlung profitieren.“

Prof. Dr. Juraj Kukolja, Leiter der Arbeitsgruppe, fügt hinzu: 

„Die Studie ist ein wichtiger Schritt in Richtung einer individualisierten Behandlung der Alzheimer-Erkrankung. Diese Ergebnisse sind deshalb besonders spannend, da die Entwicklung neuer Therapien für die Alzheimer-Erkrankung bislang nicht erfolgreich war.“

Originalpublikation:
Richter, Beckers, Onur, Dietlein, Tittgemeyer, Kracht, Neumaier, Fink und Kukolja. Brain. 2018 Jan 4. doi: 10.1093/brain/awx356.

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PIA - Psychiatische Institutsambulanz: Alkohol, Tabak und Drogen: Neubildung von Nervenzellen?

Medizin am Abend Berlin Fazit: Medizin: Fehlende Nervenbildung Schuld an Suchtverhalten?

Alkohol, Tabak und Drogen… durch ihre psychostimulierende Wirkung können diese Substanzen unser Gehirn abhängig machen. 

Aber welche Erklärung gibt es dafür? 

Medizin am Abend Berlin ZusatzFachThema: Belohnung 

Nach Aussagen von Forschern des Inserm [1] könnte das Suchtverhalten mit einer reduzierten Neubildung von Nervenzellen zusammenhängen. 
 
Zur Beantwortung dieser Frage beschäftigten sich die Forscher mit:

Neurogenese – der Bildung von Nervenzellen im Gyrus dentatus, Teil des Hippocampus und Sitz des Gedächtnisses
  • Sie gingen von der Tatsache aus, dass eine anormale Neurogenese das Risiko für neuropsychiatrische Störungen wie Gedächtnisstörungen und Stimmungsschwankungen erhöht. 
  • Zwei Schädigungen, die oft mit dem exzessiven und unkontrollierten Genuss von Suchtmitteln einhergehen.
Die Wissenschaftler unterteilten Mäuse in zwei Gruppen: in gesunde und genetisch modifizierte Mäuse, bei denen die Neurogenese nur eingeschränkt verläuft. Anschließend wurde den Mäusen beigebracht, sich selbst mit Kokain zu versorgen.

Der Grad der Abhängigkeit stieg mit dem Grad der Komplexität der zu erfüllenden Aufgaben, um an Kokain zu gelangen.

Einige Zeit später setzten sie die Mäuse auf Entzug, um sie wiederrum wenige Wochen danach erneut in Versuchung zu führen.

Ergebnis: Die transgenetisch modifizierten Mäuse zeigten ein höheres Rückfallrisiko.

Der Zusammenhang zwischen verminderter Neurogenese und dem Suchtverhalten war deutlich bemerkbar. Bislang konnte dies jedoch nicht wissenschaftlich belegt werden.
Diese Forschungsergebnisse eröffnen neue Wege für ein besseres Verständnis des Suchtverhaltens, vor allem bei Jugendlichen, bei denen sich das Gehirn noch in einer wichtigen Phase der Reifung befindet, die insbesondere durch eine extrem hohe Nervenbildung gekennzeichnet ist.

[1] Inserm - Institut für Gesundheit und medizinische Forschung

Quelle:

Pressemitteilung von Destinationsanté, 08/03/2018, 

https://destinationsante.com/un-manque-de-nouveaux-neurones-a-lorigine-de-laddic...


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CAVE: Traumatisierte Operations - Patienten - DELIR

Medizin am Abend Berlin Fazit: Neuer HAW-Newsletter beschäftigt sich mit dem Umgang mit traumatisierten OP-Patienten

Umgang mit traumatisierten OP-Patienten – ein Schwerpunkt im Masterstudiengang Pflege an der HAW Hamburg: 
  • Fünf bis 15 Prozent aller Betroffenen leiden nach einer Operation unter Narkose an einem sogenannten postoperativen, kognitiven Defizit, auch Delir genannt. 
  • Bewusstsein, Denken und Gedächtnis können dann gestört sein. 
Diese komplexe Patientenversorgung stellt besonders die Pflegenden vor große Herausforderungen. 

Die HAW Hamburg setzt hier einen Schwerpunkt im Pflegestudium und kooperiert mit Kliniken in der Metropolregion. 

Medizin am Abend Berlin Zusatzhinweis: Bitte an die frühzeitige Patientenaufklärung zur 
1 zu 1 Patientenbetreuung (Extrawache/Sitzwache/Sonderwache) incl. den Beratungen über mögliche FeM - Maßnahmenkataloge ärztlich und pflegerisch mit allen Entscheidungsträgern incl. vorab dem Patienten beraten und absichern. 

Die Aufnahmen entstanden während eines neurochirurgischen Eingriffs Die Aufnahmen entstanden während eines neurochirurgischen Eingriffs
Fotoquelle: BG Klinikum Hamburg/Fotoabteilung
 
Intensivpflegerin und Master-Absolventin Sabrina Pelz erklärt das Phänomen:

„Das Delir ist ein akuter Verwirrtheitszustand. Einen Risikofaktor stellt die Operation unter Narkose dar.
Das postoperative Delir entwickelt sich kurz nach dem Erwachen aus der Narkose, einige Stunden danach oder auch Tage später.“ 

Pelz beschäftigte sich in ihrer Abschlussarbeit im Master Pflege an der HAW Hamburg mit der pflegerischen Praxis des Delirs
  • Die klassischen Symptome reichen von fluktuierenden Phasen der Verwirrtheit, Desorientierung, psychomotorischer Unruhezuständen, Halluzinationen oder auch Wahnvorstellungen. 
  • Dabei beziehen betroffene Patienten Gegenstände und Personen in ihre subjektive Wirklichkeit mit ein. „Das kann auch bedeuten, dass sie bekannte Personen nicht erkennen oder ein aggressives Verhalten zeigen“, so Pelz.
Diese temporäre Verwirrtheit kann Spätfolgen haben. 
  • In zirka 40 Prozent der Fälle haben diese Patienten bleibende kognitive Defizite oder sind sogar pflegebedürftig. 
  • Zudem kann das Delir die Entwicklung einer Demenz begünstigen. 
Diverse Risikofaktoren können ein Delir hervorrufen: 
  • bestehende kognitive Defizite
  • Stoffwechselerkrankungen
  • große Operationen mit langer Narkose
  • der Aufenthalt auf einer Intensivstation
  • bestimmte Übermedikation (Polypharmazie).
Was können Pflegende tun?

  • In zirka 78 Prozent der Fälle wird das Delir erst spät oder gar nicht erkannt. 
Diese hohe Zahl gab den Anstoß für Sabrina Pelz, sich in ihrer Masterarbeit mit dem Thema des postoperativen Delirs zu beschäftigen. „Ich wollte wissen, was wir Pflegenden dabei tun können. Vor allem die frühzeitige Erkennung und Behandlung war mir wichtig.“

Pflegende sind die Berufsgruppe mit dem engsten Kontakt zum Patienten.

Sie überprüfen zum Beispiel die Orientierung und Aufmerksamkeit des Patienten.

Dabei spielen auch Informationen über die Kognitionsfähigkeiten des Patienten vor der Operation eine Rolle.

Bei der Reorientierung des Patienten helfen zum Beispiel die Brille, das Hörgerät oder die Zahnprothese.

Weitere Orientierungshinweise geben eine Uhr oder ein Kalender. 

Auch die Mobilisation unterstützt bei der Wiederherstellung der Orientierung im Raum, stärkt die Muskulatur und fördert den Schlaf-Wach-Rhythmus. Angehörige sind ein persönliches Bindeglied für den Patienten. Ihre Anwesenheit beschleunigt den Wiederherstellungsprozess der realen Wahrnehmung.

Darüber hinaus gibt es eine Reihe von Maßnahmen, die einem postoperativen Trauma und einem Delir vorbeugen können. 
Den Schlaf-Wach-Rhythmus erhalten und fördern, Medikation vermeiden, die ein Delir auslösen oder Angstzustände hervorrufen können. 
  • Zum Beispiel zwei Stunden vor einer Operation das Trinken von Wasser schluckweise erlauben.
Die frühzeitige Mobilisierung von Patienten fördern“, resümiert Pelz.

Weitere Forschungen zu diesem Thema

„Der Umgang mit kritisch kranken und gefährdeten Menschen ist ein Schwerpunkt unserer Projekte. Zurzeit bearbeiten wir beispielsweise im Rahmen der Landesforschungsförderung eine Dissertation“, ergänzt Prof. Dr. Uta Gaidys, Professorin für Pflegewissenschaft, Ethik und Kommunikation. "Die Doktorarbeit analysiert Entscheidungsfindungen von chronisch kranken Menschen in krisenhaften Situationen anhand von Dialogen mit Sterbenden. Masterarbeiten bearbeiten den Umgang mit alkoholisierten Patienten in der Notaufnahme, das Erleben älterer, chronisch und multimorbid erkrankter Menschen vor und nach medizinischen Eingriffen.

„Dieser Schwerpunkt in unserer wissenschaftlichen Ausbildung an der HAW Hamburg ist deutschlandweit ein Alleinstellungsmerkmal“, sagt Professorin Gaidys. „Der Masterstudiengang Pflege spezialisiert Pflegende für spezialisierte Handlungsfelder, wie die komplex-intensive, onkologisch-palliative und geriatrisch-gerontologische Versorgung. Patienten in diesen Handlungsfeldern haben komplexe Bedürfnislagen. Gerade wenn ein akutes gesundheitliches Problem hinzukommt, beeinflussen sich Auswirkungen gegenseitig.“

Bei diesen relevanten Praxisforschungen kooperiert die HAW Hamburg mit dem Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE), dem AGAPLESION DIAKONIEKLINIKUM HAMBURG und dem Albertinen Diakonie Werk (ADW).

Auch Sabrina Pelz‘ Erkenntnisse finden derzeit Eingang in ein großes Implementierungsprojekt für Delir-, Schmerz- und Sedierungsmonitoring am BG Klinikum Hamburg, an dem auch Pelz teilnimmt. 

Dabei spielen ihre Kompetenzen der „Advanced Practice Nurse“ eine Rolle – denn diese stellen die Verbindung zwischen wissenschaftlichen Erkenntnissen und der Praxis her.

Das für diese Implementierung benötigte Expertenwissen aus der forschenden Praxis sowie Kompetenzen im Bereich Zusammenarbeit und Coaching sind wesentliche Bestandteile des Master-Studiengangs Pflege. (Autoren: Moritz Heitmann/Katharina Jeorgakopulos/Sabrina Pelz)

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Beitrag von NDR Visite mit Sabrina Pelz: Verwirrt nach Operation: Risiko senken (24.10.2017)

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