Die Forschung der AG Altern und Kognition verfolgt drei Ziele. Zunächst charakterisieren wir neuronale Mechanismen, die dem Abbau kognitiver Leistungen im Alter und bei dementiellen Erkrankungen zugrunde liegen. Ein zentraler Schwerpunkt unserer Arbeit liegt auf dem räumlichen Orientierungssinn, einer Funktion von entscheidender Bedeutung für den Alltag.  Die dafür verantwortlichen Gehirnstrukturen reagieren besonders sensibel auf altersbedingte strukturelle und funktionale Veränderungen. Darüber hinaus untersuchen wir generische Mechanismen altersbedingter Veränderungen, die zu einer Vielzahl kognitiver Defizite im Alter und in frühen Demenzstadien beitragen können.

Zum Zweiten entwickeln wir neurobiologisch motivierte Verhaltensinterventionen, um Veränderungen in der neuronalen Informationsverarbeitung im alternden Gehirn zu bewirken. Diese Arbeit zielt auf spezifische neuronale Prozesse ab (z.B. Verbesserung der Gedächtniskonsolidierung) und versucht, die neuronale Plastizität zu stimulieren. Des weiteren wird versucht, durch das Training neuartiger kognitiver Strategien kognitive Defizite zu verhindern bzw. rückgängig zu machen. Drittens entwickeln wir theoretisch motivierte Diagnoseinstrumente, um die Beurteilung der kognitiven Dysfunktion in gesunden Alterungs- und präklinischen Stadien der Demenz zu verbessern. Das langfristige Ziel dieser Arbeit besteht darin, validierte Instrumente einzuführen, die (i) zur standardisierten neuropsychologischen Diagnostik in klinischen Umgebungen eingesetzt werden können und (ii) als kognitive Endpunkte in klinischen Studien dienen.

Um diese Ziele zu erreichen, setzt die Gruppe eine Vielzahl methodischer Ansätze ein, insbesondere die interaktive virtuelle Realität, strukturelle und funktionelle Kernspintomografie sowie Elektrophysiologie und Blickbewegungsmessung. Die Arbeitsgruppe unterhält zahlreiche nationale und internationale Kooperationen, die unseren Ansatz mit computergestützter Modellierung, Läsionsstudien am Menschen sowie Studien am  Tiermodell erweitern.

1. Verständnis kognitiver Abbauprozesse im Alter und bei Demenz. Mit fMRT- und Läsionsstudien haben wir den ersten Nachweis für einen Rückgang der entorhinalen Gitterzellsignale bei älteren Erwachsenen erbracht. Zudem haben wir Orientierungssignale im menschlichen Thalamus und im retroplenialen Cortex nachgewiesen und gezeigt, wie gesunde Alterung zu abnormalen Prozessen im Hippokampus führt. Durch die präzise Charakterisierung derartiger Veränderungen ist es möglich, allgemeine Gedächtnisdefizite bei verschiedenen Patientengruppen aufzudecken.

2. Diagnoseinstrumente zur Messung kognitiver Veränderungen. Die experimentellen Paradigmen zur Charakterisierung von Gitterzellen wurden standardisiert, um eine schnelle und zuverlässige Beurteilung der Integrität von Gitterzellen im klinischen Kontext zu ermöglichen. Auf ähnliche Weise haben wir Instrumente zur Messung von best. Gedächtnisprozessen (z. B. Mustervervollständigung) und die Zeitwahrnehmung entwickelt. Darüber hinaus haben wir eine Toolbox für die Gitterzellen-Analyse von fMRT-Daten veröffentlicht (www.nitrc.org/projects/gridcat), mit der die funktionelle Integrität des entorhinalen Kortex beurteilt werden kann.

3. Maßnahmen zur Verbesserung kognitiver Leistungen. Wir haben eine neurobiologisch inspirierte Verhaltensintervention entwickelt, um das Gedächtnis zu fördern. Konkret konnten wir zeigen, dass eine kurze Ruhepause mit minimaler sensorischer Stimulation –  nachdem etwas Neues gelernt wurde – das räumliche Gedächtnis für bis zu sieben Tage verbessern kann. Darüber hinaus werden auch neue Gedächtnisinhalte besser miteinander verknüpft. Diese verbesserten Gedächtnisleistungen konnten wir auch bei älteren Erwachsenen nachweisen, sodass hiermit dem Gedächtnisschwund im Alter entgegengewirkt werden kann.