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
- Anela Adilovic
- Aymeric Bayart
- Natalie Fehringer
- Selma Jakupovic
- Alexander Miller-Michlits
- Ivan Perret
- 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
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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.
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Binder VE, Hofstoetter US, Rienmüller A, Száva Z, Krenn MJ, Minassian K, Danner SM. Influence of Spine Curvature on the Efficacy of Transcutaneous Lumbar Spinal Cord Stimulation. J Clin Med. 2021 Nov 26;10(23):5543. PMID: 34884249; PMCID: PMC8658162.
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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.S., et al., 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.S., et al., 2020. Spinal motor mapping by epidural stimulation of lumbosacral posterior roots in humans. iScience, 24:101930.
- Meyer, C., et al., 2020. Immediate Effects of Transcutaneous Spinal Cord Stimulation on Motor Function in Chronic, Sensorimotor Incomplete Spinal Cord Injury. J Clin Med, 9:3541.
- Hofstoetter, U.S., et al., 2020. Transcutaneous Spinal Cord Stimulation Induces Temporary Attenuation of Spasticity in Individuals with Spinal Cord Injury. J Neurotrauma, 37(3):481-493.
- Hofstoetter, U.S., et al., 2019. Recovery cycles of posterior root-muscle reflexes evoked by transcutaneous spinal cord stimulation and of the H reflex in individuals with intact and injured spinal cord. PLoS One, 14(12):e0227057.
- Hofstoetter, U.S., et al., 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., et al., 2017. The Human Central Pattern Generator for Locomotion: Does It Exist and Contribute to Walking? Neuroscientist, 23(6):649-663.
- Hofstoetter, U.S., et al., 2017. Probing the Human Spinal Locomotor Circuits by Phasic Step-Induced Feedback and by Tonic Electrical and Pharmacological Neuromodulation. Curr Pharm Des. 2017, 23(12):1805-1820.
- Minassian, K., et al., 2016. Targeting Lumbar Spinal Neural Circuitry by Epidural Stimulation to Restore Motor Function After Spinal Cord Injury. Neurotherapeutics, 13(2):284-94.
- Hofstoetter, U.S., et al., 2015. Augmentation of Voluntary Locomotor Activity by Transcutaneous Spinal Cord Stimulation in Motor-Incomplete Spinal Cord-Injured Individuals. Artif Organs, 39(10):E176-86.
- Minassian, K., et al., 2016. Spinal Rhythm Generation by Step-Induced Feedback and Transcutaneous Posterior Root Stimulation in Complete Spinal Cord-Injured Individuals. Neurorehabil Neural Repair, 30(3):233-43.
- Hofstoetter, U.S., et al., 2015. Periodic modulation of repetitively elicited monosynaptic reflexes of the human lumbosacral spinal cord. J Neurophysiol, 114(1): 400-10.
- Danner, S.M., et al., 2015. Human spinal locomotor control is based on flexibly organized burst generators. Brain, 138(Pt 3):577-88.
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
