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28 Research products

  • Neuroinformatics
  • 2023-2023
  • German

10
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  • Authors: Pöschl, Tobias;

    Problem: Nervenfasern der weißen Gehirnsubstanz darzustellen kann sowohl in der Forschung als auch in der klinischen Routine dazu dienen pathologische oder kognitive Fragestellungen zu beantworten. Ein Grund für pathologische Veränderungen der Nervenfasern können entweder Tumore sein oder auch neurodegenerative Veränderungen wie z.B. Multiple Sklerose, Parkinson, Alzheimer oder Demenz. Das Diffusion Tensor Imaging (DTI) ermöglicht diese Darstellung der Nervenfasern, wodurch auch Verbindungen verschiedener Gehirnareale visualisiert und somit Rückschlüsse auf kognitiven Prozesse gemacht werden können. Die Darstellung dieser Verbindungen wird Traktographie genannt und ist eine nicht-invasive Methode für die dreidimensionale Visualisierung der Nervenfasern. Komplexe Faserkreuzungen können unter Verwendung von DTI Probleme aufwerfen, da sich dadurch das Tensormodel einer Kugel und nicht, wie bei einfachen Faserorientierungen, einem Ellipsoid annähert. Dadurch könnte der Fall eintreten, dass getrennte Nervenbahnen nicht mehr voneinander zu unterscheiden sind. Um dieses Problem zu lösen, wurde die constrained spherical deconvolution (CSD) entwickelt. Diese Technik arbeitet mit nur einer Diffusionswichtung und kann trotz der Verbesserung zu Fehlern bzw. „Misstracking“ führen, bei welchem die Nervenfaser anschließend anatomisch nicht korrekt dargestellt werden. Um diese Fehler zu minimieren, kommt eine weitere Verbesserung der CSD zum Einsatz, die Multi-Shell Multi-Tissue CSD (MSMT-CSD), bei welcher mehrere Diffusionswichtungen verwendet werden, um in weiterer Folge mehrere Gewebearten unterscheiden zu können. Fragestellung: Gibt es Unterschiede in der Diffusionsbildgebung und in der Traktographie bei der Verwendung von Multi-Shell Daten im Vergleich zu Single-Shell Daten? Methode: Für den empirischen Teil dieser Arbeit wurden bei fünf Proband:innen unterschiedliche Messungen am 3-Tesla Forschungs-MR an der Universitätsklinik Graz für Radiologie durchgeführt. Die anschließende Auswertung der MR-Rohdaten und die Erstellung der Traktographie wurde mit Programmen wie MRtrix und FSL vollzogen. Für die Literaturrecherche wurde mit den Schlagwörtern „MRI“, „DWI“, „Tractography“, „Single-Shell“ und „Multi-Shell“ in der Suchmaschine Google Scholar in den Datenbanken, wie ScienceDirect, PubMed und SpringerLink, sowie in den Bibliotheksbeständen der FH JOANNEUM gesucht. Bei den verwendeten Studien wurde darauf geachtet, dass nur deutsch- oder englischsprachige Versionen, welche zwischen 2018 und 2023 veröffentlicht wurden, in die Arbeit inkludiert werden. Ergebnisse: Unter Verwendung der Multi-Shell Daten konnte eine bessere Differenzierung der weißen und grauen Gehirnsubstanz sowie der Gehirn-Rückenmarksflüssigkeit erreicht werden. Diese Unterschiede machten sich in allen Vergleichen bemerkbar, da die weiße Gehirnsubstanz aus diesem Grund viel besser von den anderen Gewebetypen abgegrenzt werden konnte. Diskussion: Die geringe Anzahl der Proband:innen verhinderte eine quantitative Auswertung, allerdings konnten die Unterschiede von Multi-Shell Daten und Single-Shell Daten in der Berechnung der Response Function und der Faserorientierungverteilung sowie in der letztendlichen Darstellung der Traktographie deutlich sichtbar gemacht werden. Schlussfolgerung: Aufgrund der besseren Differenzierung der verschiedenen Gehirnsubstanzen bei Verwendung von Multi-Shell Daten und den folglich besseren und genaueren Ergebnissen, vor allem in der Traktographie, sollte das Anwenden mehrerer Diffusionswichtungen in diesem Bereich priorisiert werden. Problem: Representing nerve fibers of the white matter of the brain can be used both in research and in clinical routine to answer pathological or cognitive questions. One reason for pathological changes in nerve fibers can be tumors or neurodegenerative changes such as multiple sclerosis, Parkinson's disease, Alzheimer's disease or dementia. Diffusion Tensor Imaging (DTI) enables this representation of nerve fibers, which also visualizes connections of different brain areas and thus allows conclusions to be drawn about cognitive processes. The representation of these connections is called tractography and is a non-invasive method for three-dimensional visualization of nerve fibers. Complex fiber crossings can cause problems with the use of DTI, since they approach the tensor model of a sphere rather than an ellipsoid as with simple fiber orientations. This could lead to a situation where separate neural pathways are indistinguishable from each other. To solve this problem, the constrained spherical deconvolution (CSD) was developed. This technique works with only one diffusion weighting and, despite the improvement, can lead to errors or “mis-tracking”, in which the nerve fibers are subsequently anatomically incorrectly represented. In order to minimise these errors, a further improvement of the CSD is used, the Multi-Shell Multi-Tissue CSD (MSMT-CSD), which uses several diffusion weights to subsequently distinguish several tissue types. Research Question: Are there differences in diffusion imaging and tractography when using multi-shell data compared to single-shell data? Method: For the empirical part of this paper, different measurements were performed on five subjects at the 3-Tesla Research MRI at the University Clinic Graz for Radiology. The subsequent evaluation of the raw MR data and the creation of the tractography was carried out with programs such as MRtrix and FSL. The literature research is carried out using the search engine Google Scholar in databases such as ScienceDirect, PubMed and SpringerLink, as well as in the library holdings of FH JOANNEUM Graz using the keywords “MRI”, “DWI”, “Tractography”, “Single-Shell” and “Multi-Shell”. In the studies used, care was taken to include only German or English language versions published between 2018 and 2023.ResultsUsing the multi-shell data, a better differentiation of white and grey brain matter as well as cerebrospinal fluid was achieved. These differences were noticeable in all comparisons, as white brain matter could therefore be distinguished much better from other tissue types. Discussion: The small number of subjects prevented a quantitative evaluation, but the differences between multi-shell data and single-shell data in the calculation of the response function and the fiber orientation distribution as well as in the final representation of the tractography were clearly visible. Conclusion: Due to the better differentiation of the different brain substances the use of multi-shell data and the consequent better and more accurate results. Especially in tractography, the application of several diffusion weights in this area should be prioritized. Tobias Pöschl Abweichender Titel laut Übersetzung von der:dem Verfasser:in Bachelorarbeit FH JOANNEUM 2023

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  • Authors: Urs, Fisch;

    Wenn das Hirn das Herz zum Stoppen bringt.

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  • Authors: Kurt, Kotrschal;

    Ever since, people live in contact with nature and animals, even in relatively non-utilitarian ways. Erich Fromm and Edward Wilson termed this human universal "Biophilia". But why different species can live together in a social way, is explained by a "common social toolbox" of neural, psychological and physiologicalmechanisms, which evolved over phylogeny.Major components of this toolbox are found in the vertebrate brain, which evolved over the past 600 million years in a succession of key innovations and conservative preservation.The tegmental and diencephalic brain hosts a 450 million year old, structurally and functionally virtually unchanged "social network" which, in crosstalk with the mammalian prefrontal cortex or the analogous bird forebrain, enables complex social behaviour - within as well as between species. In addition, this toolbox features common principles of behavioural organization, including the expression and reading of emotions, as well as shared emotional, stress and calming systems. Such a common ground for social behaviour also explains the potential effectiveness of animal-assisted interventions in a wide range of pedagogic and therapeutic settings. However, positive effects aremostly revealed by experience and plausibility, whereas studies on animal- assisted activities and interventions according to biomedical scientific standards are still rare.Zusammenfassung Menschen sind sich offenbar selber nicht genug. Seit der moderne Homo sapiens als Art existiert, lebenMenschen gerne – auch nicht direkt nutzorientiert – in Kontakt mitNatur und mit Tieren. Erich Fromm und Edward Wilson bezeichneten diese mentale menschliche Universalie als „Biophilie“. Aber dassMenschen mit anderen Tieren sozial leben wollen, erklärt noch nicht, warum sie das auch können. Die Grundlagen dafür finden sich in einer stammesgeschichtlich entstandenen, gemeinsamen „sozialen Werkzeugkiste“ neuronaler, psychologischer und physiologischer sozialerMechanismen. Verortet etwa imWirbeltiergehirn, welches über 600 Millionen Jahre in einemWechselspiel zwischen Schlüsselinnovationen und konservativem Bewahren entstand. In den basalen Teilen dieses Gehirns findet sich ein seit 450Millionen Jahren unverändertes „soziales Netzwerk“, welches im Verbund mit dem Stirnhirn der Säugetiere und einem analog entstandenem Teil des Vorderhirns der Vögel komplexes Sozialverhalten ermöglicht; dazu kommen zwischenartlich gemeinsame Prinzipien der Organisation von Verhalten, einschließlich des Ausdrucks der Emotionen, sowie gemeinsame Emotions-, Stress- und Beruhigungssysteme etc. Dies begründet auch die potenzielleWirksamkeit tiergestützter Aktivitäten, vor allem in der Pädagogik und in einer Fülle von therapeutischen Settings. DieseWirksamkeit offenbart sich allerdings eher durch Erfahrung und Plausibilität, während es aus mancherlei Gründen an Untersuchungen nach Standard-bio-medizinischen Kriterien immer noch mangelt.

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  • Authors: Lucia, Hämmerl; Torsten, Kraya;

    Mitochondrial diseases are complex metabolic disorders caused by genetic mutations and lead to impaired energy production in the mitochondria of cells. The clinical spectrum ranges from severe multiorgan involvement in early childhood to mild monosymptomatic courses in adulthood. The brain, heart, and skeletal muscles are particularly affected due to their high energy demands. Headaches in general and migraine in particular, occur disproportionately more frequently in patients with mitochondrial diseases. In recent years similarities in the pathomechanism of mitochondrial diseases and migraine have been investigated in numerous biochemical, genetic, and therapeutic studies. The results suggest a dysfunctional energy metabolism with demonstrable mitochondrial damage as a central aspect in the pathogenesis of migraine. These findings are valuable for a better understanding of primary headache disorders and mitochondrial diseases as well as for the optimization of diagnostic and treatment procedures and should be applied in the clinical practice.Mitochondriale Erkrankungen (ME) sind vielschichtige Stoffwechselerkrankungen, die durch Genmutationen hervorgerufen werden und zu einer gestörten Energiegewinnung in den Mitochondrien der Zellen führen. Dabei reicht das klinische Spektrum von schweren Multiorganaffektionen im frühen Kindesalter bis hin zu milden monosymptomatischen Verläufen im Erwachsenenalter. Betroffen sind wegen des hohen Energieverbrauchs v. a. Gehirn, Herz- und Skelettmuskulatur. Kopfschmerzen im Allgemeinen und insbesondere Migräne treten bei Patient:innen mit ME überproportional häufig auf. Im Laufe der letzten Jahre wurden Gemeinsamkeiten im Pathomechanismus von ME und Migräne in zahlreichen biochemischen, genetischen und therapeutischen Studien in den Blick genommen, deren Ergebnisse einen dysfunktionalen Energiemetabolismus mit nachweisbarer mitochondrialer Schädigung als zentralen Aspekt in der Pathogenese der Migräne vermuten lassen. Diese Erkenntnisse sind sowohl für das bessere Verständnis von primären Kopfschmerzerkrankungen und ME als auch für die Optimierung diagnostischer und therapeutischer Abläufe wertvoll und sollten in der klinischen Praxis Anwendung finden.

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  • Authors: Philip, Zeyen; Lena, Sannemann; Lara, Bohr; Claus, Escher; +4 Authors

    According to current knowledge approximately 30-40% of all cases of dementia can be attributed to modifiable risk factors. As a result, dementia prevention and the concept of brain health are becoming increasingly relevant.The requirements for brain health services and their implementation are discussed and the Cologne Alzheimer Prevention Center (KAP) of the University Hospital Cologne is described as an example.In addition to a report on international brain health initiatives, the main activities of the KAP are presented. A program for individual risk profiling and risk communication is provided, which was piloted in the KAP in the context of the "Individual risk profiling for Alzheimer's disease and dementia prevention (INSPIRATION)" study. The prevalence of risk factors in a cognitively healthy sample aged 50-86 years (n = 162) with interest in dementia prevention is presented.The most common risk factors were non-Mediterranean diet, obesity, subjective poor sleep quality and increased stress. Based on these results, preventive interventions can be developed that are adapted to the individual risk profile as a personalized medicine approach.Structures such as the KAP can provide individual risk factor assessment and personalized dementia prevention. The efficacy of this approach on dementia risk reduction needs to be evaluated.HINTERGRUND: Etwa 30–40 % aller Fälle von Demenzerkrankungen sind nach heutigem Kenntnisstand auf modifizierbare Risikofaktoren zurückzuführen. Dadurch gewinnt Demenzprävention und das Konzept „Brain Health“ zunehmend an Relevanz.Die Anforderungen an Brain Health Services und deren Umsetzung sollen am Beispiel des Kölner Alzheimer Präventionszentrums (KAP) der Uniklinik Köln erläutert werden.Neben dem Bericht über internationale Brain-Health-Initiativen werden die Tätigkeitsschwerpunkte des KAP vorgestellt. Es erfolgt eine exemplarische Darstellung eines Programms zur individuellen Risikoprofilierung und Risikokommunikation, das im Rahmen der Studie „Individuelle Risikoprofilierung zur Alzheimer- und Demenz-Prävention (INSPIRATION)“ im KAP pilotiert wurde. Dargestellt wird die Prävalenz von Risikofaktoren in einer kognitiv gesunden Stichprobe (n = 162, Alter 50–86 Jahre) mit Interesse an Demenzprävention.Die häufigsten Risikofaktoren in der untersuchten Studienpopulation waren nicht mediterran orientierte Ernährung, Adipositas, subjektiv schlechte Schlafqualität und erhöhtes Stressempfinden. Aufbauend auf diesen Ergebnissen können Präventionsmaßnahmen entwickelt und im Sinne der personalisierten Medizin an das individuelle Risikoprofil angepasst eingesetzt werden.Strukturen wie das KAP sind geeignet, um individuelle Risikofaktorprofile für eine Demenz zu erfassen und personalisierte Präventionsansätze zu entwickeln. Deren Wirksamkeit auf die individuelle Risikoreduktion im Sinne einer Demenzprävention muss untersucht werden.

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  • Authors: Maria-Sophie, Breu; Alexander, Grimm; Natalie, Winter;

    Hereditary transthyretin amyloidosis (ATTRv, amyloidosis transthyretin variant) encompasses a broad spectrum of clinical manifestations, with polyneuropathy and cardiomyopathy being the most common organ manifestations. In addition, other organ systems such as kidneys, gastrointestinal tract, eyes and brain may be affected. If left untreated, the disease progresses rapidly, leading to significantly reduced quality of life and increased mortality. Early diagnosis is of particular importance, as drug treatment options have been available for a few years.

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  • Authors: Barbara, Käsmann-Kellner; Michael B, Hoffmann;

    Achromatopsia or rod monochromatism is a congenital autosomal recessive retinal dystrophy which leads to dysfunctional cones, with decreased visual acuity, extremely limited color vision, nystagmus and photophobia. Due to the initially normally appearing ocular morphology, the diagnosis is often delayed. With imaging procedures, e.g., fluorescence-autofluorescence (FAF) and optical coherence tomography (OCT), different morphological forms of achromatopsia can be discriminated that do not seem to have a differential effect on visual function. Crucial is the provision of specific edge filters. Mutations in six genes are known to cause achromatopsia. For the two most frequent genes, CNGA3 and CNGB3, gene addition therapies are currently being tested. Such future approaches should be applied before the manifestation of sensory-related amblyopia in the visual cortex. Accordingly, state of the art management of achromatopsia should provide a diagnosis in early childhood including genotyping.Die Achromatopsie oder Stäbchenmonochromasie ist eine kongenitale autosomal-rezessiv vererbte Netzhautdystrophie, die zu Zapfenfehlfunktion mit verminderter Sehschärfe, extrem eingeschränktem Farbsehvermögen, Nystagmus und Photophobie führt. Aufgrund der zunächst normal erscheinenden okulären Morphologie wird die Diagnose oft verzögert gestellt. Mit bildgebenden Verfahren (Fundusautofluoreszenz [FAF], optische Kohärenztomographie [OCT]) werden verschiedene morphologische Formen der Achromatopsie unterschieden, allerdings ohne differenziellen Einfluss auf das Sehvermögen. Entscheidend ist die Versorgung mit spezifischen Kantenfiltern. Von 6 Genen ist bekannt, dass ihre Mutation Achromatopsie auslösen kann. Für die häufigsten dieser Gene, CNGA3 und CNGB3, werden aktuell Genadditionstherapien geprüft, deren mögliche spätere Anwendung vor der Manifestation sensorisch bedingter Amblyopie sinnvoll erscheint. Entsprechend ist im zeitgemäßen Achromatopsiemanagement eine Diagnose im frühen Kindesalter mit Genotypisierung bedeutsam.

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  • Authors: Andrea, Burri; Nina, Graf; Michael, Studhalter;

    In rare cases, an HSV-Encephalitis can lead to sinus node dysfunction, as was the case in this 70-year old woman who suffered from recurrent syncopes. Diagnostic work-up showed sinus bradycardias and short-lasting sinus arrests, primarily consider-ed to be of cardiac etiology. After development of fever and neurological alteration, an HSV1 encephalitis was diagnosed. As our research of the current literature showed, the connection between the two is not completely clear. The HSVtypical infestation of the insular cortex, which influences the autonomic nervous system, should be discussed by all means. However, due to cessation of arrhythmia after seizure-suppressing therapy, we suspected an epileptic cause in this case. This shows the importance of a thorough differential diagnostic evaluation.Wenn das Hirn den Takt angibt.In seltenen Fällen kann eine HSV-Enzephalitis zu einer Sinusknotendysfunktion führen. So auch im vorliegenden Fall einer 70-jährigen Patientin, die rezidivierende Synkopen erlitt. Bei beobachteten Sinusbradykardien und kurzzeitigen Sinusarrests wurden die Synkopen initial einer kardialen Ursache zugeschrieben. Als im Verlauf Fieber und neurologische Beschwerden hinzukamen, konnte eine HSV-1-Enzephalitis nachgewiesen werden. Der Zusammenhang hierfür, so zeigt die Literatur-Recherche, ist nicht abschliessend geklärt. In Versuchen konnte gezeigt werden, dass der Befall des Inselkortex, der Prädilektionsstelle einer zerebralen HSV-Infektion, Einfluss auf das autonome Nervensystem hat. Im vorliegenden Fall vermuten wir jedoch eine iktale Genese, unter anderem, weil die Arrhythmien nach Einleitung einer antiepileptischen Therapie sistierten. Der vorliegende Fall betont die Bedeutung differenzialdiagnostischer Überlegungen bei Synkopen.

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  • Authors: M S, Depping; L, Köhler-Ipek; P, Ullrich; K, Hauer; +1 Authors

    Depression is the most common mental disorder in older adults and is influenced by age-related processes. Frailty is a well-established clinical expression of ageing that implies a state of increased vulnerability to stressor events as well as increased risks of disability, hospitalization and death. Neurobiological findings will disentangle the comorbidity of frailty and depression and may inform future management of depression in old age.This narrative review provides an overview of the comorbidity of late-life depression and frailty, with a focus on neuroscientific findings that are organized within the research domain criteria (RDoC) framework.More than one third of old people with depression are affected by frailty, which results in more chronic depression and in poorer efficacy and tolerability of antidepressant medication. Depression and frailty share motivational and psychomotor characteristics, particularly apathy, decreased physical activity and fatigue. In patients with frailty, altered activity of the supplementary motor cortex is associated with motor performance deficits. Patients with late-life depression and apathy are characterized by abnormal structure and altered functional connectivity of the reward network and the salience network, along with altered functional connectivity of these networks with premotor brain areas.Identifying frailty in older adults with depression is relevant for prognostic assessment and treatment. A better understanding of the neuronal mechanisms of comorbidity will provide potential targets for future personalized therapeutic interventions.HINTERGRUND: Depression ist beim alten Menschen die häufigste psychische Störung und wird durch geriatrietypische Morbidität beeinflusst. Die Komorbidität mit „Frailty“ ist besonders relevant. Frailty ist von zentraler Bedeutung in der modernen Altersmedizin und zeigt die belastungsabhängige Vulnerabilität eines alten Menschen sowie sein erhöhtes Risiko von Behinderung, Hospitalisierung und Tod an. Es kommt der Diagnostik und Behandlung von Depression im Alter zugute, sich mit den Zusammenhängen mit Frailty auseinanderzusetzen, auch auf neurobiologischer Ebene.Dieses narrative Review gibt einen Überblick über die Komorbidität von Depression im Alter und Frailty, mit einem Schwerpunkt auf neurowissenschaftlichen Erkenntnissen, die anhand des Research-Domain-Criteria(RDoC)-Ansatzes systematisiert werden.Frailty findet sich komorbid bei mehr als einem Drittel der Patienten mit Depression im Alter, was mit kritischen Depressionsverläufen und mit schlechterer Wirksamkeit und Verträglichkeit antidepressiver Medikation verbunden ist. Depression und Frailty teilen motivationale und psychomotorische Merkmale, speziell Antriebsminderung, erhöhte Erschöpfbarkeit und verringerte körperliche Aktivität. Bei Frailty sind funktionelle Veränderungen in bewegungsvorbereitenden neuronalen Arealen mit motorischen Leistungseinschränkungen assoziiert. Bei Depression im Alter mit Apathie finden sich abnorme Struktur und veränderte funktionelle Konnektivität des Belohnungs- und des Salienznetzwerks, außerdem veränderte funktionelle Konnektivität dieser Netzwerke mit prämotorischen Arealen.Es ist prognostisch und therapeutisch relevant, Frailty bei Alterspatienten mit Depression zu erkennen. Die (Weiter‑)Entwicklung und Individualisierung von Therapien für diese vulnerable Patientengruppe wird auch davon profitieren, sich auf neuronale Mechanismen der Komorbidität zu beziehen.

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  • Authors: Georg, Gohla; Benjamin, Bender; Karolin, Baumgartner; Stefan, Heckl; +1 Authors
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  • Authors: Pöschl, Tobias;

    Problem: Nervenfasern der weißen Gehirnsubstanz darzustellen kann sowohl in der Forschung als auch in der klinischen Routine dazu dienen pathologische oder kognitive Fragestellungen zu beantworten. Ein Grund für pathologische Veränderungen der Nervenfasern können entweder Tumore sein oder auch neurodegenerative Veränderungen wie z.B. Multiple Sklerose, Parkinson, Alzheimer oder Demenz. Das Diffusion Tensor Imaging (DTI) ermöglicht diese Darstellung der Nervenfasern, wodurch auch Verbindungen verschiedener Gehirnareale visualisiert und somit Rückschlüsse auf kognitiven Prozesse gemacht werden können. Die Darstellung dieser Verbindungen wird Traktographie genannt und ist eine nicht-invasive Methode für die dreidimensionale Visualisierung der Nervenfasern. Komplexe Faserkreuzungen können unter Verwendung von DTI Probleme aufwerfen, da sich dadurch das Tensormodel einer Kugel und nicht, wie bei einfachen Faserorientierungen, einem Ellipsoid annähert. Dadurch könnte der Fall eintreten, dass getrennte Nervenbahnen nicht mehr voneinander zu unterscheiden sind. Um dieses Problem zu lösen, wurde die constrained spherical deconvolution (CSD) entwickelt. Diese Technik arbeitet mit nur einer Diffusionswichtung und kann trotz der Verbesserung zu Fehlern bzw. „Misstracking“ führen, bei welchem die Nervenfaser anschließend anatomisch nicht korrekt dargestellt werden. Um diese Fehler zu minimieren, kommt eine weitere Verbesserung der CSD zum Einsatz, die Multi-Shell Multi-Tissue CSD (MSMT-CSD), bei welcher mehrere Diffusionswichtungen verwendet werden, um in weiterer Folge mehrere Gewebearten unterscheiden zu können. Fragestellung: Gibt es Unterschiede in der Diffusionsbildgebung und in der Traktographie bei der Verwendung von Multi-Shell Daten im Vergleich zu Single-Shell Daten? Methode: Für den empirischen Teil dieser Arbeit wurden bei fünf Proband:innen unterschiedliche Messungen am 3-Tesla Forschungs-MR an der Universitätsklinik Graz für Radiologie durchgeführt. Die anschließende Auswertung der MR-Rohdaten und die Erstellung der Traktographie wurde mit Programmen wie MRtrix und FSL vollzogen. Für die Literaturrecherche wurde mit den Schlagwörtern „MRI“, „DWI“, „Tractography“, „Single-Shell“ und „Multi-Shell“ in der Suchmaschine Google Scholar in den Datenbanken, wie ScienceDirect, PubMed und SpringerLink, sowie in den Bibliotheksbeständen der FH JOANNEUM gesucht. Bei den verwendeten Studien wurde darauf geachtet, dass nur deutsch- oder englischsprachige Versionen, welche zwischen 2018 und 2023 veröffentlicht wurden, in die Arbeit inkludiert werden. Ergebnisse: Unter Verwendung der Multi-Shell Daten konnte eine bessere Differenzierung der weißen und grauen Gehirnsubstanz sowie der Gehirn-Rückenmarksflüssigkeit erreicht werden. Diese Unterschiede machten sich in allen Vergleichen bemerkbar, da die weiße Gehirnsubstanz aus diesem Grund viel besser von den anderen Gewebetypen abgegrenzt werden konnte. Diskussion: Die geringe Anzahl der Proband:innen verhinderte eine quantitative Auswertung, allerdings konnten die Unterschiede von Multi-Shell Daten und Single-Shell Daten in der Berechnung der Response Function und der Faserorientierungverteilung sowie in der letztendlichen Darstellung der Traktographie deutlich sichtbar gemacht werden. Schlussfolgerung: Aufgrund der besseren Differenzierung der verschiedenen Gehirnsubstanzen bei Verwendung von Multi-Shell Daten und den folglich besseren und genaueren Ergebnissen, vor allem in der Traktographie, sollte das Anwenden mehrerer Diffusionswichtungen in diesem Bereich priorisiert werden. Problem: Representing nerve fibers of the white matter of the brain can be used both in research and in clinical routine to answer pathological or cognitive questions. One reason for pathological changes in nerve fibers can be tumors or neurodegenerative changes such as multiple sclerosis, Parkinson's disease, Alzheimer's disease or dementia. Diffusion Tensor Imaging (DTI) enables this representation of nerve fibers, which also visualizes connections of different brain areas and thus allows conclusions to be drawn about cognitive processes. The representation of these connections is called tractography and is a non-invasive method for three-dimensional visualization of nerve fibers. Complex fiber crossings can cause problems with the use of DTI, since they approach the tensor model of a sphere rather than an ellipsoid as with simple fiber orientations. This could lead to a situation where separate neural pathways are indistinguishable from each other. To solve this problem, the constrained spherical deconvolution (CSD) was developed. This technique works with only one diffusion weighting and, despite the improvement, can lead to errors or “mis-tracking”, in which the nerve fibers are subsequently anatomically incorrectly represented. In order to minimise these errors, a further improvement of the CSD is used, the Multi-Shell Multi-Tissue CSD (MSMT-CSD), which uses several diffusion weights to subsequently distinguish several tissue types. Research Question: Are there differences in diffusion imaging and tractography when using multi-shell data compared to single-shell data? Method: For the empirical part of this paper, different measurements were performed on five subjects at the 3-Tesla Research MRI at the University Clinic Graz for Radiology. The subsequent evaluation of the raw MR data and the creation of the tractography was carried out with programs such as MRtrix and FSL. 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Conclusion: Due to the better differentiation of the different brain substances the use of multi-shell data and the consequent better and more accurate results. Especially in tractography, the application of several diffusion weights in this area should be prioritized. Tobias Pöschl Abweichender Titel laut Übersetzung von der:dem Verfasser:in Bachelorarbeit FH JOANNEUM 2023

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  • Authors: Kurt, Kotrschal;

    Ever since, people live in contact with nature and animals, even in relatively non-utilitarian ways. Erich Fromm and Edward Wilson termed this human universal "Biophilia". But why different species can live together in a social way, is explained by a "common social toolbox" of neural, psychological and physiologicalmechanisms, which evolved over phylogeny.Major components of this toolbox are found in the vertebrate brain, which evolved over the past 600 million years in a succession of key innovations and conservative preservation.The tegmental and diencephalic brain hosts a 450 million year old, structurally and functionally virtually unchanged "social network" which, in crosstalk with the mammalian prefrontal cortex or the analogous bird forebrain, enables complex social behaviour - within as well as between species. In addition, this toolbox features common principles of behavioural organization, including the expression and reading of emotions, as well as shared emotional, stress and calming systems. Such a common ground for social behaviour also explains the potential effectiveness of animal-assisted interventions in a wide range of pedagogic and therapeutic settings. However, positive effects aremostly revealed by experience and plausibility, whereas studies on animal- assisted activities and interventions according to biomedical scientific standards are still rare.Zusammenfassung Menschen sind sich offenbar selber nicht genug. Seit der moderne Homo sapiens als Art existiert, lebenMenschen gerne – auch nicht direkt nutzorientiert – in Kontakt mitNatur und mit Tieren. Erich Fromm und Edward Wilson bezeichneten diese mentale menschliche Universalie als „Biophilie“. Aber dassMenschen mit anderen Tieren sozial leben wollen, erklärt noch nicht, warum sie das auch können. Die Grundlagen dafür finden sich in einer stammesgeschichtlich entstandenen, gemeinsamen „sozialen Werkzeugkiste“ neuronaler, psychologischer und physiologischer sozialerMechanismen. Verortet etwa imWirbeltiergehirn, welches über 600 Millionen Jahre in einemWechselspiel zwischen Schlüsselinnovationen und konservativem Bewahren entstand. In den basalen Teilen dieses Gehirns findet sich ein seit 450Millionen Jahren unverändertes „soziales Netzwerk“, welches im Verbund mit dem Stirnhirn der Säugetiere und einem analog entstandenem Teil des Vorderhirns der Vögel komplexes Sozialverhalten ermöglicht; dazu kommen zwischenartlich gemeinsame Prinzipien der Organisation von Verhalten, einschließlich des Ausdrucks der Emotionen, sowie gemeinsame Emotions-, Stress- und Beruhigungssysteme etc. Dies begründet auch die potenzielleWirksamkeit tiergestützter Aktivitäten, vor allem in der Pädagogik und in einer Fülle von therapeutischen Settings. DieseWirksamkeit offenbart sich allerdings eher durch Erfahrung und Plausibilität, während es aus mancherlei Gründen an Untersuchungen nach Standard-bio-medizinischen Kriterien immer noch mangelt.

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  • Authors: Lucia, Hämmerl; Torsten, Kraya;

    Mitochondrial diseases are complex metabolic disorders caused by genetic mutations and lead to impaired energy production in the mitochondria of cells. The clinical spectrum ranges from severe multiorgan involvement in early childhood to mild monosymptomatic courses in adulthood. The brain, heart, and skeletal muscles are particularly affected due to their high energy demands. Headaches in general and migraine in particular, occur disproportionately more frequently in patients with mitochondrial diseases. In recent years similarities in the pathomechanism of mitochondrial diseases and migraine have been investigated in numerous biochemical, genetic, and therapeutic studies. The results suggest a dysfunctional energy metabolism with demonstrable mitochondrial damage as a central aspect in the pathogenesis of migraine. These findings are valuable for a better understanding of primary headache disorders and mitochondrial diseases as well as for the optimization of diagnostic and treatment procedures and should be applied in the clinical practice.Mitochondriale Erkrankungen (ME) sind vielschichtige Stoffwechselerkrankungen, die durch Genmutationen hervorgerufen werden und zu einer gestörten Energiegewinnung in den Mitochondrien der Zellen führen. Dabei reicht das klinische Spektrum von schweren Multiorganaffektionen im frühen Kindesalter bis hin zu milden monosymptomatischen Verläufen im Erwachsenenalter. Betroffen sind wegen des hohen Energieverbrauchs v. a. Gehirn, Herz- und Skelettmuskulatur. Kopfschmerzen im Allgemeinen und insbesondere Migräne treten bei Patient:innen mit ME überproportional häufig auf. Im Laufe der letzten Jahre wurden Gemeinsamkeiten im Pathomechanismus von ME und Migräne in zahlreichen biochemischen, genetischen und therapeutischen Studien in den Blick genommen, deren Ergebnisse einen dysfunktionalen Energiemetabolismus mit nachweisbarer mitochondrialer Schädigung als zentralen Aspekt in der Pathogenese der Migräne vermuten lassen. Diese Erkenntnisse sind sowohl für das bessere Verständnis von primären Kopfschmerzerkrankungen und ME als auch für die Optimierung diagnostischer und therapeutischer Abläufe wertvoll und sollten in der klinischen Praxis Anwendung finden.

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  • Authors: Philip, Zeyen; Lena, Sannemann; Lara, Bohr; Claus, Escher; +4 Authors

    According to current knowledge approximately 30-40% of all cases of dementia can be attributed to modifiable risk factors. As a result, dementia prevention and the concept of brain health are becoming increasingly relevant.The requirements for brain health services and their implementation are discussed and the Cologne Alzheimer Prevention Center (KAP) of the University Hospital Cologne is described as an example.In addition to a report on international brain health initiatives, the main activities of the KAP are presented. A program for individual risk profiling and risk communication is provided, which was piloted in the KAP in the context of the "Individual risk profiling for Alzheimer's disease and dementia prevention (INSPIRATION)" study. The prevalence of risk factors in a cognitively healthy sample aged 50-86 years (n = 162) with interest in dementia prevention is presented.The most common risk factors were non-Mediterranean diet, obesity, subjective poor sleep quality and increased stress. Based on these results, preventive interventions can be developed that are adapted to the individual risk profile as a personalized medicine approach.Structures such as the KAP can provide individual risk factor assessment and personalized dementia prevention. The efficacy of this approach on dementia risk reduction needs to be evaluated.HINTERGRUND: Etwa 30–40 % aller Fälle von Demenzerkrankungen sind nach heutigem Kenntnisstand auf modifizierbare Risikofaktoren zurückzuführen. Dadurch gewinnt Demenzprävention und das Konzept „Brain Health“ zunehmend an Relevanz.Die Anforderungen an Brain Health Services und deren Umsetzung sollen am Beispiel des Kölner Alzheimer Präventionszentrums (KAP) der Uniklinik Köln erläutert werden.Neben dem Bericht über internationale Brain-Health-Initiativen werden die Tätigkeitsschwerpunkte des KAP vorgestellt. Es erfolgt eine exemplarische Darstellung eines Programms zur individuellen Risikoprofilierung und Risikokommunikation, das im Rahmen der Studie „Individuelle Risikoprofilierung zur Alzheimer- und Demenz-Prävention (INSPIRATION)“ im KAP pilotiert wurde. Dargestellt wird die Prävalenz von Risikofaktoren in einer kognitiv gesunden Stichprobe (n = 162, Alter 50–86 Jahre) mit Interesse an Demenzprävention.Die häufigsten Risikofaktoren in der untersuchten Studienpopulation waren nicht mediterran orientierte Ernährung, Adipositas, subjektiv schlechte Schlafqualität und erhöhtes Stressempfinden. Aufbauend auf diesen Ergebnissen können Präventionsmaßnahmen entwickelt und im Sinne der personalisierten Medizin an das individuelle Risikoprofil angepasst eingesetzt werden.Strukturen wie das KAP sind geeignet, um individuelle Risikofaktorprofile für eine Demenz zu erfassen und personalisierte Präventionsansätze zu entwickeln. Deren Wirksamkeit auf die individuelle Risikoreduktion im Sinne einer Demenzprävention muss untersucht werden.

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  • Authors: Maria-Sophie, Breu; Alexander, Grimm; Natalie, Winter;

    Hereditary transthyretin amyloidosis (ATTRv, amyloidosis transthyretin variant) encompasses a broad spectrum of clinical manifestations, with polyneuropathy and cardiomyopathy being the most common organ manifestations. In addition, other organ systems such as kidneys, gastrointestinal tract, eyes and brain may be affected. If left untreated, the disease progresses rapidly, leading to significantly reduced quality of life and increased mortality. Early diagnosis is of particular importance, as drug treatment options have been available for a few years.

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  • Authors: Barbara, Käsmann-Kellner; Michael B, Hoffmann;

    Achromatopsia or rod monochromatism is a congenital autosomal recessive retinal dystrophy which leads to dysfunctional cones, with decreased visual acuity, extremely limited color vision, nystagmus and photophobia. Due to the initially normally appearing ocular morphology, the diagnosis is often delayed. With imaging procedures, e.g., fluorescence-autofluorescence (FAF) and optical coherence tomography (OCT), different morphological forms of achromatopsia can be discriminated that do not seem to have a differential effect on visual function. Crucial is the provision of specific edge filters. Mutations in six genes are known to cause achromatopsia. For the two most frequent genes, CNGA3 and CNGB3, gene addition therapies are currently being tested. Such future approaches should be applied before the manifestation of sensory-related amblyopia in the visual cortex. Accordingly, state of the art management of achromatopsia should provide a diagnosis in early childhood including genotyping.Die Achromatopsie oder Stäbchenmonochromasie ist eine kongenitale autosomal-rezessiv vererbte Netzhautdystrophie, die zu Zapfenfehlfunktion mit verminderter Sehschärfe, extrem eingeschränktem Farbsehvermögen, Nystagmus und Photophobie führt. Aufgrund der zunächst normal erscheinenden okulären Morphologie wird die Diagnose oft verzögert gestellt. Mit bildgebenden Verfahren (Fundusautofluoreszenz [FAF], optische Kohärenztomographie [OCT]) werden verschiedene morphologische Formen der Achromatopsie unterschieden, allerdings ohne differenziellen Einfluss auf das Sehvermögen. Entscheidend ist die Versorgung mit spezifischen Kantenfiltern. Von 6 Genen ist bekannt, dass ihre Mutation Achromatopsie auslösen kann. Für die häufigsten dieser Gene, CNGA3 und CNGB3, werden aktuell Genadditionstherapien geprüft, deren mögliche spätere Anwendung vor der Manifestation sensorisch bedingter Amblyopie sinnvoll erscheint. Entsprechend ist im zeitgemäßen Achromatopsiemanagement eine Diagnose im frühen Kindesalter mit Genotypisierung bedeutsam.

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