FG Giese

Klinische Motorikforschung und Rehabilitation

Unter Verwendung von computergestützten, rechnerischen Methoden analysieren wir die Bewegungsmuster von Patienten mit neurologischen und psychiatrischen Störungen. Ein Ziel dieser Arbeiten ist es, krankheitsspezifische Bewegungsveränderungen mathematisch genau zu charakterisieren und messbar zu machen. Dabei konzentrieren wir uns vor allem auf komplexe Ganzkörperbewegungen, wie Gehen oder soziales Verhalten. Eine wichtiges Problem ist dabei die Identifizierung  früher präklinischer Veränderungen, z.B. bei Bewegungsstörungen. Wir befassen uns mit verschiedenen neurologischen und psychiatrischen Störungen, z.B, Kleinhirnstörungen, verschiedenen Formen der Apraxie, oder Autismus.

Ausserdem untersuchen wir Mechanismen des motorischen  Lernens und versuchen mit technischen Hilfsmitteln (Virtuelle Realität, Computer-Spiele, Roboter) solche Lernprozesse beim Rehabilitationstraining zu unterstützen.

Mehr dazu: http://www.compsens.uni-tuebingen.de/compsens/index.php/research?view=researcharea&task=show&id=2

Neuronale Informationsverarbeitung bei der Wahrnehmung und Kontrolle motorischer und sozialer Handlungen

Wir untersuchen die Mechanismen der Wahrnehmung komplexer Körperbewegungen und sozialer Signale und ihre Beziehungen zur motorischen Ausführungen von Bewegungen. Wir kombinieren dazu  psychophysische Experimente mit der Entwicklung physiologisch inspirierter neuronaler Modelle in enger Zusammenarbeit mit Elektrophysiologen innerhalb un ausserhalb Tübingens.

Wir verwenden moderne technische Methoden aus den Bereichen Computergrafik, Virtueller Realität (VR) und des maschinellen Lernens zur Untersuchung der Wahrnehmung von Körper- und Gesichtsbewegungen während  der sozialen Kommunikation und ihrer Defizite bei psychiatrischen Erkrankungen (z.B. Schizophrenie oder Autismus (ASD)).

Mehr dazu: http://www.compsens.uni-tuebingen.de/compsens/index.php/research?view=researcharea&task=show&id=3

Biomedizinische und biologisch motivierte technische Anwendungen

Das Gehirn erkennt und steuert Körper- und Gesichtsbewegungen besser als alle existierenden technischen Systeme. Wir untersuchen die Informationsverarbeitungsprinzipien, die der Erkennung und der Steuerung von Körperbewegungen in biologischen Systemen zugrunde liegen, und übertragen solche Prinzipien auf technische Anwendungen. Anwendungsbereiche umfassen die Computergrafik, Computervision und die humanoide Robotik. In diesen technischen Disziplinen wird die Modellierung menschlicher Bewegungen zunehmend ein zentrales Thema. 

Außerdem verwenden wir technische Systeme für die Synthese und Erkennung von Bewegungen im Rahmen biomedizinischer Anwendungen und für das Rehabilitationstraining.

Mehr dazu: http://www.compsens.uni-tuebingen.de/compsens/index.php/research?view=researcharea&task=show&id=4

Neurophysiologie und Hirnstimulation

Die transkranielle Magnetstimulation (TMS) ist eine weit verbreitete nicht-invasive Methode zur Untersuchung und Modulation menschlicher Hirnfunktionen. Die Aktivität einzelner Neuronen, die durch TMS evoziert werden, ist jedoch aufgrund der großen TMS-induzierten elektromagnetischen Felder weitgehend unzugänglich geblieben. Wir haben in Zusammenarbeit mit unseren Kooperationspartnern eine Methode entwickelt, die 0,8-1 ms nach Beginn der TMS einen direkten elektrophysiologischen in vivo-Zugang zur TMS-evozierten neuronalen Aktivität ermöglicht. Signale inerhalb diese Zeitfenster waren bischer wegen der Magnetfeld induzierten Artefakte nicht sichtbar.

Um ein tieferes Verständnis über die physiologischen Prozesse beim Menschen zu erlangen, translatieren wir die beim Menschen verwendeten Stimulationsprotokolle auf Nagetiere. Für die Einzelpuls-TMS konnten wir zeigen, dass evozierte Aktivitäten von Neuronen im motorischen Kortex innerhalb der ersten 6 ms hochfrequente Spitzen in Abhängigkeit von der TMS-induzierten Stromorientierung zeigen. Ein mehrphasiger Spike-Rhythmus, der zwischen Erregung und Inhibition wechselt, tritt im Zeitfenster von 6-300 ms nach dem TMS-Impuls auf. Dieses Muster kann mit verschiedenen menschlichen TMS-Reaktionen assoziiert werden, die auf der Ebene des Rückenmarks und der Muskeln aufgezeichnet wurden.

Mehr dazu: www.compsens.uni-tuebingen.de/compsens/index.php/research

Patente

Giese M A, Ilg W, Golla H, Thier HP (2009) System und Verfahren zum Bestimmen einer Bewegungskategorie sowie deren Ausprägungsgrad. Patent 10 2004 060 602.1-35, Deutsches Patentamt, München.

Giese M A (1998) Effiziente Methode zur Implementierung dynamischer neuronaler Felder. Patent 198 44 364.1, Deutsches Patentamt, München.