A05 – Zur Bedeutung des Kleinhirns für das Extinktionslernen beim Menschen: Intrinsische Mechanismen und zerebello-zerebrale Interaktionen
Dagmar Timmann-Braun, Harald H. Quick
Im Projekt A05 sind drei 7T fMRT Studien, zwei 3T fMRT Studien und eine Verhaltensstudie geplant. Zwei 7T fMRT Studien (Studien 1, 2) werden in den ersten beiden Förderjahren durchgeführt. Die Verhaltensstudie (Studie 5) beginnt im Laufe des ersten Förderjahres. Die beiden 3T fMRT Studien beginnen im zweiten Förderjahr (Studien 3, 4). In der Studie 3 kommt zerebelläre Gleichstromstimulation (tDCS) zur Anwendung. In der Studie 4 werden Patienten mit fokalen Erkrankungen des Kleinhirns untersucht. Die Studien 3–5 werden bis zum Ende des dritten Förderjahres abgeschlossen. Im vierten Förderjahr erfolgt die Etablierung von tDCS im 7T MRT.
Leitfragen des Projekts A05:
- Trägt das menschliche Kleinhirn, genauer gesagt sein cerebellare vermis und die fastigialen Kerne, zur Extinktion konditionierter Angst bei?
- Was für intrinsischen Mechanismen des Kleinhirns liegen Extinktion zugrunde?
- Interagiert das Kleinhirn während der Extinktion mit Hirnarealen, insbesondere der Amygdala, dem Hippocampus und dem präfrontalen Kortex?
- Spielen die posterolateralen Kleinhirnhemisphären und Vermis eine andere Rolle bei Extinktion?
- Können die von uns vorgeschlagenen intrinsisch-cerebellaren Mechanismen und cerebello-cerebellaren Interaktionen durch cerebellare transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) und cerebellar bedingtes motorisches Lernen moduliert werden?
Dagmar Timmann
Projektleiterin A05, F02Universität Duisburg-Essen
Harald-H. Quick
Projektleiter A05Universität Duisburg-Essen
Thomas Ernst
Postdoc A05Universität Duisburg-Essen
Bilge Albayrak
Postdoc A05 (assoziiert)UK Essen - Klinik für Kinderheilkunde
Giorgi Batsikadze
Postdoc A05Universität Duisburg-Essen
Mykola Petrenko
Postdoc A05Universität Duisburg-Essen
Lana Inoue
Postdoc A05Universität Duisburg-Essen
Michael Klein
Doktorand A05Universität Duisburg-Essen
Alice Doubliez
Doktorandin A05Universität Duisburg-Essen
Enzo Nio
Doktorand A05Universität Duisburg-Essen
10 projektrelevante Publikationen
Batsikadze G, Diekmann N, Ernst TM, Klein M, Maderwald S, Deuschl C, Merz CJ, Cheng S, Quick HH, Timmann D (2022) The cerebellum contributes to context-effects during fear extinction learning: A 7T fMRI study. Neuroimage 253:119080. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2022.119080
Batsikadze G, Pakusch J, Klein M, Ernst TM, Thieme A, Nicksirat SA, Steiner KM, Nio E, Genç E, Maderwald S, Deuschl C, Merz CJ, Quick HH, Mark MD, Timmann D (2024) Mild Deficits in Fear Learning: Evidence from Humans and Mice with Cerebellar Cortical Degeneration. eNeuro 11. https://doi.org/10.1523/ENEURO.0365-23.2023
Doubliez A, Koster K, Muntefering L, Nio E, Diekmann N, Thieme A, Albayrak B, Nicksirat SA, Erdlenbruch F, Batsikadze G, Ernst TM, Cheng S, Merz CJ, Timmann D (2025) Dopaminergic drugs modulate fear extinction related processes in humans, but effects are mild. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/2025.04.11.648372
Englert R, Kincses B, Kotikalapudi R, Gallitto G, Li J, Hoffschlag K, Woo C-W, Wager TD, Timmann D, Bingel U, Spisák T (2023) Connectome-Based Attractor Dynamics Underlie Brain Activity in Rest, Task, and Disease. eLife13:RP98725. https://doi.org/10.7554/eLife.98725
Ernst TM, Brol AE, Gratz M, Ritter C, Bingel U, Schlamann M, Maderwald S, Quick HH, Merz CJ, Timmann D (2019) The cerebellum is involved in processing of predictions and prediction errors in a fear conditioning paradigm. Elife 8. https://doi.org/10.7554/eLife.46831
Inoue L, Ernst TM, Ferber II, Merz CJ, Timmann D, Batsikadze G (2020) Interaction of Fear Conditioning with Eyeblink Conditioning Supports the Sensory Gating Hypothesis of the Amygdala in Men. eNeuro 7. https://doi.org/10.1523/eneuro.0128-20.2020
Mark MD, Pakusch J, Ernst TM, Timmann D (2022) Cerebellum and Emotion Memory. Adv Exp Med Biol 1378:53–73. https://doi.org/10.1007/978-3-030-99550-8_5
Nio E, Pereira PP, Diekmann N, Petrenko M, Doubliez A, Ernst TM, Batsikadze G, Maderwald S, Deuschl C, Üngör M, Cheng S, Merz CJ, Quick HH, Timmann D (2025) Human cerebellum and ventral tegmental area interact during extinction of learned fear. eLife 14:RP105399. https://doi.org/10.7554/eLife.105399
Petrenko M, Coenen L, Doubliez A, Ernst TM, Nio E, Diekmann N, Uengoer M, Cheng S, Merz CJ, Timmann D, Batsikadze G (2025) Appetitive and aversive classical conditioning: Self-reports and physiological responses. Behav Brain Res 484:115509. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2025.115509
Thieme A, Spisák Z, Zeidan P, Klein M, Nio E, Ernst TM, Diekmann N, Göricke S, Cheng S, Merz CJ, Yavari F, Nitsche MA, Batsikadze G, Timmann D (2025) Cerebellar transcranial alternating current stimulation in the theta band facilitates extinction of learned fear responses. bioRxiv:2025.01.13.632735. https://doi.org/10.1101/2025.01.13.632735