UNIVERSITÄTSKLINIK FÜR NEUROLOGIE

  • agSweeney

Neurokybernetik und Rehabilitation

Leitung

Privatdozentin Dr. Catherine M. Sweeney-Reed, MBBS, BSc (Hons. Neurowissenschaft), PhD (Kybernetik), MRCGP, DRCOG, DFFP, DCH, DTM&H

Mitarbeiter

Tessa Huchtemann, Assistenzärztin
Dr. Susanne Abdulla, Assistenzärztin
Johanna Schwertner, med. Doktorandin
Franziska Röhner, med.Doktorandin
Angela Vögtle, MSc., HiWi
Richard Krauth, med.Doktorand
Dr. Almir Huremovic, med.Doktorand
Amr Farahat, MSc., HiWi
Clara Terlutter, med.Doktorandin
Katharina Nikolai, med.Doktorandin
Maxie Heidrich, Dipl.-Psych, Masters Studentin
Laila Terzic, med.Doktorandin
Isabella Barclay, BSc. Studentin

Kooperationen

  • Prof. Adriano Andrade (Faculty of Electrical Engineering, Universidade Federal de Uberlandia, Brasilien)
  • Dr. Viola Borchardt (University of Oulu, Finland)
  • Dr. med. Lars Buentjen (Universitätsklinik für Stereotaktische Neurochirurgie, Magdeburg, Deutschland)
  • Ms. Tiffany Corbet (EPFL, Genf, Schweiz)
  • Dr. Ian Daly (School of Systems Engineering, University of Reading, UK)
  • Prof. Robert T. Knight (Helen Wills Neuroscience Institute and Department of Psychology, University of California, Berkeley, USA)
  • PD Dr. Kerstin Krauel (Universitätsklinik für Kinder und Jugendpsychiatrie, Magdeburg, Deutschland)
  • Dr. Sabine Lindquist (Pfeiffersche Stiftung, Magdeburg, Deutschland)
  • Prof. Jose del R. Millan (EPFL, Genf, Schweiz)
  • Prof. Slawomir Nasuto (School of Biological Sciences, University of Reading, UK)
  • Dr. Marc Pawlitzki (Univ. Hospital, Münster, Deutschland)
  • Dr. Serafeim Perdikis (EPFL, Genf, Schweiz)
  • Herr Christoph Reichert (Universitätsklinik für Neurologie, Magdeburg, Deutschland)
  • Dr. rer. nat. Katharina Rufener (Universitätsklinik für Kinder- und Jugendpsychiatrie, Magdeburg, Deutschland)
  • Prof. Michael D. Rugg (Center for Vital Longevity and School of Behavioral and Brain Sciences, University of Texas, Dallas, USA)
  • Prof. med. Michael Sailer (Neurologie und Restaurative Neurologie, Median Klinik NRZ, Magdeburg, Deutschland)
  • Dr. med. Friedhelm Schmitt (Universitätsklinik für Neurologie, Magdeburg, Deutschland)
  • Dr. med. Martin Walter (Universitätsklinik Tübingen, Deutschland)
  • Dr. rer. nat. Tino Zaehle (Universitätsklinik für Neurologie, Magdeburg, Deutschland)

Thema

Kybernetik bezeichnet das multidisziplinäre Studium der Steuerungssysteme von Lebewesen und umfasst Wissenschaftsdisziplinen von der Neurowissenschaft, der Medizin und der Psychologie bis hin zu Ingenieurwissenschaften wie der Elektrotechnik, der Mechanik und der Systemtechnik. Rehabilitative Kybernetiksysteme zielen auf die therapeutische Kommunikation zwischen Mensch und Maschine ab, wobei sich beide Teile dieses Systems wechselseitig beeinfl ussen können. Gegenstand der Neurokybernetik im Besonderen ist dagegen die Interaktion zwischen dem Nervensystem und einem Rechner oder einer Maschine.
Unser Ziel ist eine Vertiefung unseres Verständnisses davon, wie das Gehirn Informationen durch den Einsatz neurokybernetischer Systeme verarbeitet, um die Entwicklung von neuen diagnostischen Methoden zu unterstützen und um Defekte infolge neurologischer Erkrankungen funktionell auszugleichen.
Neuronale Signale werden vom Gehirn mittels verschiedener Techniken aufgezeichnet, hauptsächlich: EEG (Elektroenzephalogram: elektrische Hirnsignale werden von der Kopfhaut aufgezeichnet), ECoG (Elektrokortikogram: Signale werden direkt vom Kortex aufgezeichnet), intrakranielle Tiefhirnsignale (von subkortikalischen Strukturen) und MRT (funktionelle magnetische Resonanz- Tomographie).

Laufende Projekte beziehen Folgendes ein:

  • Vom Gehirn gesteuerte funktionelle neuromuskuläre Stimulation der Arme für Rehabilitation nach einem akuten Schlaganfall
  • Transkranielle elektrische Stimulation der frontalen und parietalen Hirnregionen, um das Arbeitsgedächtnis nach einer frontalen Beschädigung zu verbessern
  • Die Rolle des anterioren Kerns des Thalamus bei der Entstehung des episodischen Gedächtnisses beim Menschen

Ausgewählte Publikationen

Röhner F, Breitling C, Rufener KS, Heinze H-J, Hinrichs H, Krauel K, Sweeney-Reed CM. (2018). Modulation of working memory using transcranial electrical stimulation: a direct comparison between TACS and TDCS. Front. Neurosci. 12: 761. doi: 10.3389/fnins.2018.00761.

Liebe T, Li M, Colic L, Munk MHJ, Sweeney-Reed CM, Woelfer M, Kretzschmar MA, Steiner J, von Düring F, Behnisch G, Schott BH, Walter M. (2018). Ketamine influences the locus coeruleus norepinephrine network, with a dependency on norepinephrine transporter genotype – a placebo controlled fMRI study. Neuroimage Clin. 20: 715-23.

Pawlitzki M, Übelhör J, Sweeney-Reed CM, Stephanik H, Hoffmann J, Lux A, Reinhold D. (2018). Lower serum zinc levels in patients with multiple sclerosis compared to healthy controls. Nutrients: 10(967): 1-9. doi: 10.3390/nu10080967.

Sweeney-Reed CM, Nasuto SJ, Vieira M, Andrade AO. (2018). Empirical mode decomposition and its extensions applied to EEG analysis: a review. Advances in Data Science and Adaptive Analysis: 10(2): 1840001. doi: 10.1142/S2424922X18400016.

Borchardt V, Surova G, van der Meer J, Bola M, Frommer J, Leutritz AL, Sweeney-Reed CM, Buchheim A, Strauß B, Nolte, T, Olbrich, S, Walter, M. (2018). Exposure to attachment narratives dynamically modulates cortical arousal during the resting state in the listener. Brain and Behavior. 8(7): e01007. doi: 10.1002/brb3.1007.

Liebe T, Li S, Lord A, Colic L, Krause AL, Batra A, Kretzschmar MA, Sweeney-Reed CM, Behnisch G, Schott BH, Walter M. (2017). Factors influencing the cardiovascular response to subanesthetic ketamine: a randomized, placebocontrolled trial. Int J Neuropsychopharmacol. 20(11): 909-18. doi: 10.1093/ijnp/pyx055.

Sailer M, Sweeney-Reed CM, Lamprecht, J. (2017). Roboter- und gerätegestützte Rehabilitation der oberen Extremität. Akt Neurol. 44(08): 555-60. doi: 10.1055/s-0043-116378.

Sailer M, Sweeney-Reed CM, Lamprecht, J. (2017). Robot-assisted and device-based rehabilitation of the upper extremity. Neurology International Open. 01(03): E242-6. doi: 10.1055/s-0043-116174.

Pawlitzki M, Neumann J, Kaufmann J, Heidel J, Stadler E, Sweeney-Reed CM, Sailer M, Schreiber S. (2017). Loss of corticospinal tract integrity in early MS disease stages. Neurol. Neuroimmunol. Neuroinflamm. 4(6): e399. doi: 10.1212/NXI.0000000000000399.

Sweeney-Reed CM, Zaehle T, Voges J, Schmitt FC, Buentjen L, Borchardt V, Walter M, Hinrichs H, Heinze HJ, Rugg MD, Knight RT. (2017). Anterior thalamic high frequency band activity is coupled with theta oscillations at rest. Front. Hum Neurosci. 20(11): 358. doi: 10.3389/fnhum.2017.00358.

Li S, Demenescu LR, Sweeney-Reed CM, Krause AL, Metzger CD, Walter M. (2017). Novelty seeking and reward dependence-related large-scale brain networks functional connectivity variation during salience expectancy. Hum. Brain Mapp. 38(8): 4064-77. doi: 10.1002/hbm.23648.

Kopitzki K, Oldag A, Sweeney-Reed CM, Machts J, Veit M, Kaufmann J, Hinrichs H, Heinze HJ, Kollewe K, Petri S, Mohammadi B, Dengler R, Kupsch AR, Vielhaber S. (2016). Interhemispheric connectivity in amyotrophic lateral sclerosis: A near-infrared spectroscopy and diffusion tensor imaging study. Neuroimage Clin. 29(12): 666-72.

Oldag A, Neumann J, Goertler M, Hinrichs H, Heinze H-J, Sweeney-Reed CM, Kopitzki K. (2016). Near infrared spectroscopy and transcranial sonography to evaluate cerebral autoregulation in middle cerebral artery stenoocclusive disease. J. Neurol. 263(11): 2296-301.

Sweeney-Reed CM, Lee H, Rampp S, Zaehle T, Buentjen L., Voges J, Holtkamp M, Hinrichs H, Heinze H-J, Schmitt FC. (2016). Thalamic interictal epileptiform discharges in deep brain stimulated epilepsy patients. J. Neurol. 263(10): 2120-6. doi:10.1007/s00415-016-8246-5.

Sweeney-Reed, C.M., Zaehle, T., Voges, J., Schmitt, F.C., Buentjen, L., Kopitzki, K., Richardson-Klavehn, A., Hinrichs, H., Heinze, H.-J., Knight, R.T., Rugg, M.D. (2016). Pre-stimulus thalamic theta power predicts human memory formation. NeuroImage 138: 100–108. doi:10.1016/j.neuroimage.2016.05.042.

Sweeney-Reed, C.M., Zaehle, T., Voges, J., Schmitt, F.C., Buentjen, L., Kopitzki, K., Richardson-Klavehn, A., Hinrichs, H., Heinze, H.-J., Knight, R.T., Rugg, M.D. (2016). Neuropsychological profile and pre-stimulus dorsomedial thalamic nucleus theta power associated with successful memory formation in deep brain stimulation patients. Data Br. 8: 557–561. doi:10.1016/j.dib.2016.06.008.

Hausmann, J., Sweeney-Reed, C.M., Sobieray, U., Matzke, M., Heinze H.-J., Voges, J., Buentjen, L.J. (2015). Functional electrical stimulation through direct 4-channel nerve stimulation to improve gait in multiple sclerosis: a feasibility study. Neuroeng Rehabil. 12(1):100. doi: 10.1186/s12984-015-0096-3.

Borchardt, V,, Krause, A.L., Li, M., van Tol, M.J., Demenescu, L.R., Buchheim, A., Metzger, C.D., Sweeney-Reed, C.M., Nolte, T., Lord, A.R., Walter, M. (2015). Dynamic disconnection of the supplementary motor area after processing of dismissive biographic narratives. Brain Behav. 5(10):e00377. doi: 10.1002/brb3.377.

Sweeney-Reed, C. M., Zaehle, T., Voges, J., Schmitt, F. C., Buentjen, L., Kopitzki, K., Hinrichs, H., Heinze, H.-J., Rugg, M.D., Knight, R.T., Richardson-Klavehn, A. (2015). Thalamic theta phase alignment predicts human memory formation and anterior thalamic cross-frequency coupling. eLife:10.7554/eL(May). doi:http://dx.doi.org/10.7554/eLife.07578.

Körtvélyessy, P., Gukasjan, A., Sweeney-Reed, C.M., Heinze, H.-J., Thurner, L., Bittner, D.M. (2015). Progranulin and amyloid-β Levels: relationship to neuropsychology in frontotemporal and Alzheimer’s Disease. Journal of Alzheimer's Disease. 46(2):375-80. doi: 10.3233/JAD-150069.

Sweeney-Reed, C. M., Zaehle, T., Voges, J., Schmitt, F. C., Buentjen, L., Kopitzki, K., Esslinger, C., Hinrichs, H., Heinze, H.-J-, Knight, R.T., Richardson-Klavehn, A. (2014). Corticothalamic phase synchrony and cross-frequency coupling predict human memory formation. eLife, 3:e05352:1–18. doi:10.7554/eLife.05352.

Daly, I., Faller, J., Scherer, R., Sweeney-Reed, C. M., Nasuto, S. J., Billinger, M., Müller-Putz, G. R. (2014). Exploration of the neural correlates of cerebral palsy for sensorimotor BCI control. Frontiers in Neuroengineering, 7(July):1–11. doi:10.3389/fneng.2014.00020.

Sweeney-Reed, C. M., Riddell, P. M., Ellis, J. A., Freeman, J. E., Nasuto, S. J. (2012). Neural correlates of true and false memory in mild cognitive impairment. PloS ONE, 7(10):e48357. doi:10.1371/journal.pone.0048357.

Daly, I., Sweeney-Reed, C. M., Nasuto, S. J. (2012). Testing for significance of phase synchronisation dynamics in the EEG. J. Comput. Neurosci. 34(3):411-32. doi:10.1007/s10827-012-0428-2.

Sweeney-Reed, C. M., & Nasuto, S. J. (2009). Detection of neural correlates of self-paced motor activity using empirical mode decomposition phase locking analysis. Journal of Neuroscience Methods, 184(1):54–70. doi:10.1016/j.jneumeth.2009.07.023.

Sweeney-Reed, C. M., & Nasuto, S. J. (2007). A novel approach to the detection of synchronisation in EEG based on empirical mode decomposition. Journal of Computational Neuroscience, 23(1):79–111. doi:10.1007/s10827-007-0020-3.

Andrade, A. O., Nasuto, S., Kyberd, P., Sweeney-Reed, C. M., van Kanijn, F. R. (2006). EMG signal filtering based on Empirical Mode Decomposition, 1:44–55. doi:10.1016/j.bspc.2006.03.003.

Andrade, A. O., Nasuto, S., Kyberd, P., Sweeney-Reed, C. M. (2005). Generative topographic mapping applied to clustering and visualization of motor unit action potentials, 82:273–284. doi:10.1016/j.biosystems.2005.09.004.

 

Letzte Änderung: 08.11.2018 - Ansprechpartner:

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