Lehr- und Forschungsgebiet:
Computationale Psychiatrie

Jun.-Prof. Dr. med. Arnim Gaebler

Die meisten psychischen Erkrankungen werden heutzutage auf Basis klinischer Kriterien diagnostiziert. Bildgebende Verfahren wie die MRT dienen in diesem Zusammenhang hauptsächlich dem Ausschluss von strukturellen Hirnerkrankungen. Psychische Erkrankungen können durch eine Vielzahl von genetischen und umweltbezogenen Faktoren bedingt sein. Das Ansprechen auf standardisierte Therapien variiert stark zwischen Individuen. Es wird daher angenommen, dass verschiedenen psychischen Erkrankungen unterschiedliche Krankheitsmechanismen zugrunde liegen können, die bei jedem Patienten unterschiedlich ausgeprägt sind. Ein präzisionsmedizinischer Ansatz zielt darauf ab, diese Mechanismen zu verstehen und Therapien basierend auf der individuellen Neurophysiologie des Patienten zu entwickeln.

Unsere Arbeitsgruppe nutzt Algorithmen des maschinellen Lernens, die auf molekular informierte Bildgebungsdaten angewendet werden. Dies ermöglicht die Stratifikation von Patienten mit psychischen Erkrankungen nach vermuteten molekularen Pathomechanismen, die anschließend im Zellmodell überprüft werden. Zu den verwendeten Bildgebungsdaten gehören Pharmako-fMRT, genetische Bildgebung, Post-Mortem-Genexpressionsdatensätze und MR-Spektroskopie. Als Zellmodelle werden neuronale Kulturen, die aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen) differenziert werden, sowie heterologe Expressionssysteme (HEK-Zellen) in enger Kooperation mit dem Institut für Neurophysiologie verwendet. Die experimentell erhobenen Daten, die auf verschiedenen Ebenen der neuronalen Verarbeitung gesammelt werden – von der Biophysik der Ionenkanäle bis zu makroskopischen Hirnnetzwerken und klinischen Verhaltensdaten – werden in mathematischen Modellen zusammengeführt, um ein umfassendes Verständnis der Krankheitsprozesse zu erlangen. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf neuropsychiatrischen Erkrankungen wie der Schizophrenie. Schließlich untersuchen wir im Sinne der Präzisionsmedizin auch klinische Fragestellungen der Pharmakokinetik und Pharmakogenomik.