Neuronale Bewegungskontrolle verstehen und neue Therapieansätze entwickeln
Im Mittelpunkt unserer Forschung steht die Vertiefung des derzeitigen Verständnisses der Bewegungskontrolle auf Ebene des menschlichen Rückenmarks. Basiswissenschaftlich ist uns die Charakterisierung spezieller Bewegungsgeneratoren, sogenannter Lokomotionszentren, im menschlichen Rückenmark ein besonderes Anliegen - Nervennetzwerke, die bis lang nur im Tierexperiment konklusiv nachgewiesen wurden.
Dieses Wissen setzen wir dazu ein, um neue Rehabilitationsstrategien für Menschen mit Bewegungseinschränkungen in Folge von Erkrankungen oder Verletzungen des Zentralnervensystems (ZNS) zu konzipieren. Unser Fokus liegt dabei auf neuromodulativen Ansätzen - Methoden, die die (Rest-)Funktion des ZNS unterstützen und in die Therapie miteinbeziehen.
Für unsere wissenschaftlichen und klinischen Arbeiten kombinieren wie Expertisen aus unterschiedlichen Fachrichtungen - von der Neurotechnologie und Neuroanatomie, über die Elektrophysiologie hin zu computergestützten Neurowissenschaften und darüber hinaus - und bieten interessierten Studierenden unterschiedlicher Fachrichtungen die Möglichkeit, sich im Rahmen von Praktika und Abschlussarbeiten in einem stetig wachsenden, dynamischen und klinisch relevanten Forschungsfeld zu engagieren.
Unsere Motivation: Motorische Funktionen bei Erkrankungen oder Verletzungen des Zentralnervensystems verbessern und die Lebensqualität Betroffener steigern.
Unsere Beiträge:
Im Bereich der Neurowissenschaften:
- Neuroanatomische Untersuchungen von Rezeptorexpressionen und bestimmten Nervenzelltypen im menschlichen Rückenmark
- Erforschung von Lokomotionszentren im menschlichen Rückenmark
- Charakterisierung spinaler Reflexe
- Entwicklung des wissenschaftlichen Frameworks der elektrischen Rückenmarkstimulation
- Untersuchung der Wirkmechanismen der epiduralen und transkutanen Rückenmarkstimulation in therapeutischen Anwendungen
Bei der Entwicklung neuer Methoden:
- Pioniere der transkutanen Rückenmarkstimulation
- Wegbereiter der epiduralen Stimulation des lumbalen Rückenmarks bei Personen mit Querschnittslähmung
In klinischen Studien:
- Testung der Rückenmarkstimulation in klinischen Studien mit nationalen und internationalen Partnern in Personen mit intaktem ZNS sowie Personen mit Bewegungsstörungen in Folge von Verletzungen und Erkrankungen des ZNS
- Demonstration der Wirksamkeit der transkutanen Rückenmarkstimulation zur Spastizitätslinderung und Steigerung von Restwillkürmotorik bei Personen mit Querschnittslähmung und Multipler Sklerose
Forschungsbereich
Gruppenmitglieder
Gruppenleiterin und Gruppenleiter
Ursula Hofstötter
T +43 (0)1 40400-19720
Karen Minassian
T +43 (0)1 40400-19720
Mitglieder
- Anela Adilovic
- Aymeric Bayart
- Thibault Deslandes
- Natalie Fehringer
- Alba Gumbardhi
- Carmen Haider
- Leon Hummel-Haubensack
- Selma Jakupovic
- Alexander Miller-Michlits
- Daniel Müller
- Ivan Perret
- Lena Scharmitzer
- The human central pattern generator for locomotion: Identification of its key neurons, monoaminergic receptor expression, and structural plasticity following spinal cord injury (2023)
Friedrich Flick Förderungsstiftung through Wings for Life - The catecholaminergic system of the human spinal cord and its alterations after spinal cord injury (2021)
FWF (Austrian Science Fund) - Carry-over Effects of Transcutaneous Spinal Cord Stimulation for Spasticity in Spinal Cord Injury: Underlying Mechanisms (2018)
FWF (Austrian Science Fund), Joint Project with SNF (Swiss National Science Foundation) - Nicht-invasive Rückenmarkstimulation zur Spastiklinderung und Mobilitätsförderung bei Multipler Sklerose: Pilotstudie (2017)
OeGNR (Österreichische Gesellschaft für Neurorehabilitation) - Intelligente Transkutane Rückenmarkstimulation (2017)
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Deutschland)
Ausgewählte Publikationen
- Minassian K, Freundl B, Lackner P, Hofstoetter US. Transcutaneous spinal cord stimulation neuromodulates pre- and postsynaptic inhibition in the control of spinal spasticity. Cell Rep Med. 2024 Nov 19;5(11):101805. doi: 10.1016/j.xcrm.2024.101805. Epub 2024 Nov 11. PMID: 39532101; PMCID: PMC11604492.
- Kathe C, Skinnider MA, Hutson TH, Regazzi N, Gautier M, Demesmaeker R, Komi S, Ceto S, James ND, Cho N, Baud L, Galan K, Matson KJE, Rowald A, Kim K, Wang R, Minassian K, Prior JO, Asboth L, Barraud Q, Lacour SP, Levine AJ, Wagner F, Bloch J, Squair JW, Courtine G. The neurons that restore walking after paralysis. Nature. 2022 Nov;611(7936):540-547. doi: 10.1038/s41586-022-05385-7. Epub 2022 Nov 9. PMID: 36352232; PMCID: PMC9668750.
- Minassian K, Bayart A, Lackner P, Binder H, Freundl B, Hofstoetter US. Rare phenomena of central rhythm and pattern generation in a case of complete spinal cord injury. Nat Commun. 2023 Jun 6;14(1):3276. PMID: 37280242.
- Rowald A, Komi S, Demesmaeker R, Baaklini E, Hernandez-Charpak SD, Paoles E, Montanaro H, Cassara A, Becce F, Lloyd B, Newton T, Ravier J, Kinany N, D'Ercole M, Paley A, Hankov N, Varescon C, McCracken L, Vat M, Caban M, Watrin A, Jacquet C, Bole-Feysot L, Harte C, Lorach H, Galvez A, Tschopp M, Herrmann N, Wacker M, Geernaert L, Fodor I, Radevich V, Van Den Keybus K, Eberle G, Pralong E, Roulet M, Ledoux JB, Fornari E, Mandija S, Mattera L, Martuzzi R, Nazarian B, Benkler S, Callegari S, Greiner N, Fuhrer B, Froeling M, Buse N, Denison T, Buschman R, Wende C, Ganty D, Bakker J, Delattre V, Lambert H, Minassian K, van den Berg CAT, Kavounoudias A, Micera S, Van De Ville D, Barraud Q, Kurt E, Kuster N, Neufeld E, Capogrosso M, Asboth L, Wagner FB, Bloch J, Courtine G. Activity-dependent spinal cord neuromodulation rapidly restores trunk and leg motor functions after complete paralysis. Nat Med. 2022 Feb;28(2):260-271. Epub 2022 Feb 7. PMID: 35132264.
- Hofstoetter U,Danner S, Freundl B, Binder H, Lackner P, Minassian K, 2021. Ipsi- and Contralateral Oligo- and Polysynaptic Reflexes in Humans Revealed by Low-Frequency Epidural Electrical Stimulation of the Lumbar Spinal Cord. Brain Sci, 11:112.
- Hofstoetter U, Perret I, Bayart A, Lackner P, Binder H, Freundl B , Minassian K, 2020. Spinal motor mapping by epidural stimulation of lumbosacral posterior roots in humans. iScience, 24:101930.
- Hofstoetter U, Freundl B, Danner S, Krenn M, Mayr W, Binder H, Minassian K, 2020. Transcutaneous Spinal Cord Stimulation Induces Temporary Attenuation of Spasticity in Individuals with Spinal Cord Injury. J Neurotrauma, 37(3):481-493.
- Hofstoetter U, Freundl B, Binder H, Minassian K, 2018. Common neural structures activated by epidural and transcutaneous lumbar spinal cord stimulation: Elicitation of posterior root-muscle reflexes. PLoS One, 13(1):e0192013.
- Minassian K, Hofstoetter US, Dzeladini F, Guertin PA, Ijspeert A., 2017. The Human Central Pattern Generator for Locomotion: Does It Exist and Contribute to Walking? Neuroscientist, 23(6):649-663.
- Hofstoetter U, Krenn M, Danner S, Hofer C, Kern H, McKay W, Mayr W, Minassian K, 2015. Augmentation of Voluntary Locomotor Activity by Transcutaneous Spinal Cord Stimulation in Motor-Incomplete Spinal Cord-Injured Individuals. Artif Organs, 39(10):E176-86.
- Danner S, Hofstoetter U, Freundl B, Binder H, Mayr W, Rattay F, Minassian K, 2015. Human spinal locomotor control is based on flexibly organized burst generators. Brain, 138(Pt 3):577-88.
- Julius Fröhlich (2025). Deep Learning-Based Quantification of 5-HT2C Receptor Immunofluorescence-Labeling in Human Spinal Motoneurons. Diploma thesis (Master thesis), Vienna University of Technology, Austria.
- Anela Adilovic (2024). Catecholaminergic enzymatic machinery in the human spinal cord and its changes after injury. Master thesis, University of Vienna, Austria.
- Daniel Müller (2024). Groupwise registration of ex-vivo human spinal cord MRIs at high resolution. Bachelor thesis, University of Applied Sciences, Technikum Wien, Austria.
- Alba Gumbardhi (2024). Assessment of neurodegeneration in post-mortem human spinal cord tissue after spinal cord injury. Bachelor thesis, University of Applied Sciences, Technikum Wien, Austria.
- Thibault Deslandes (2024). Classification and analysis of rhythmic electromyographic activity in lower limb muscles in individuals with spinal cord injury elicited by epidural electrical stimulation. Diploma thesis (Master thesis), Vienna University of Technology, Austria.
- Alexander Lotz (2023). Construction of an in silico human spinal cord atlas for comparative analysis of immunolabelled neural substrates underlying motor control. Masters thesis, University of Applied Sciences, Technikum Wien, Austria.
- Natalie Fehringer (2023). Localization of noradrenergic alpha 2 receptor subtype alpha 2b and NET in the human spinal cord and dorsal root ganglia. Bachelor thesis, University of Applied Sciences, FH Wr Neustadt, Austria.
- Lena Scharmitzer (2023). Untersuchung von Motoneuronensäulen im lumbalen Rückenmark des Menschen mittels Cholinacetyltransferase Immunfärbung. Bachelor thesis, University of Applied Sciences, FH Campus Wien, Austria.
Ursula Hofstötter
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ist Associate Editor, Frontiers in Neurology, Section Neurorehabilitation
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ist Mitglied des Editorial Boards, Applied Sciences, Section Applied Neuroscience and Neural Engineering
