Výzkumné cíle INB:

Identifikace řídících a kontrolních mechanismů funkčních systémů CNS  za fyziologických podmínek a identifikace odchylek od normy při onemocnění CNS. K jejich lokalizaci budou využity experimentální modely a u člověka techniky elektrofyziologické a metabolické (zejména intrakraniální snímání, EEG signálu, MR, event. PET), k modulaci pak stimulační techniky (stimulace n. vagus, ncl. subthalamicus, pallida, transkraniální magnetická stimulace) a prostředky neuropsychofarmakologie a funkční neurochirurgie.

Aferentace/Motorika

Aferentní a motorické moduly na spinální úrovni:

- studium buněčných a molekulárních změn (neurotransmiterů, neurotrofinů a jejich receptorů, vybrané transkripční faktory) v neuronech a gliových buňkách spinálních ganglií a zadních rohů šedé hmoty míšní po periferní a centrální axotomii jako podmínky, které stimulují regeneraci nebo neuropatickou bolest

- imunohistochemické studium exprese endogenních kanabinoidů a jejich receptorů CB1 v neuronech a gliových buňkách spinálních gangliích a míchy u intaktních potkanů a po periferní a centrální axotomii v závislosti na vytvoření celulárních a molekulárních podmínek pro regeneraci nebo neuropatickou bolest

Studium mechanismů řízení somatomotoriky

- cílem výzkumu řízení motoriky a aferentace na míšní úrovni je implementace teoretických poznatků získaných na molekulární, buněčné a receptorové úrovni do klinických modelů spondylogenní cervikální myelopatie, peroperační kompresivně-ischemické myelopatie a neuropatie tenkých vláken a jejich využití v managementu těchto onemocnění. Konkrétně půjde např. o rozpoznání faktorů predikujících progresivní postižení či nepříznivou terapeutickou odpověď a tím optimalizaci léčebného postupu u jinak velmi variabilních a heterogenních onemocnění. Obdobně v oblasti autoimunitních onemocnění je cílem využití teoretických patofyziologických poznatků v jejich léčebném ovlivnění, konkrétně nalezení markerů příznivé či nepříznivé terapeutické odpovědi (autoprotilátky) či nalezení imunogenetického profilu ovlivňujícího volbu optimálního léčebného postup

- studium buněčných a molekulárních změn (neurotrofiny a jejich receptory, vybrané transkripční faktory) ve spinálních motoneuronech a jejich gliovém a extracelulárním prostředí po centrálních a periferních lezích

- studium exprese endogenních kanabinoidů a jejich CB1 receptorů v motoneuronech a gliových buňkách míchy po centrálních a periferních lezích; studium neuroprotektivních účinků exogenních kanabinoidů a CB1 agonistů v modelu avulze spinálních kořenů

Kognice + Aferentace/Motorika

Studium kognitivního zpracování aferentních informací, pracovní paměti a mechanismů pozornosti

- analýzou kognitivně-senzorických a kognitivně-motorických úloh vyšetřených pomocí funkčního zobrazení, elektrofyziologicky (včetně přímého intracerebrálního snímání EEG signálu) a modulací CNS stimulačními technikami identifikovat řídicí a kontrolní  systémy zajišťující kognitivní zpracovávání  senzorických informací a realizaci motorických úloh.

Kognitivní a emoční problematika u nemocí mozku

 - po jejich identifikaci pokusit se je ovlivnit terapeuticky u některých onemocnění neurologických a psychiatrických (epilepsie, Parkinsonova nemoc, schizofrenie a další).

Studium procesů rozhodování a volního spouštění odpovědi, včetně odpovědí somatomotorických

- příprava a výkon pohybu, vědomé a nevědomé mechanismy, imitace a pozorování pohybu, generování složitých pohybů (např. písmo).

- identifikace poznání úlohy jednotlivých neurokognitivních sítí zajišťujících záměrnou pozornost, zpracovávání aferentního signálu,  exekutivní funkce, exekuci odpovědi a detekci omylu na vzniku normální a patologické motoriky.

- stanovení úlohy interakce kortikálních a subkortikálních struktur ve  fyziologii centrálních regulačních systémů motorických a  kognitivních funkcí. 

- cílem výzkumného záměru v neurofyziologické části je shromažďování údajů o časově-prostorových etapách aktivace neuronových populací při dekódování významu jednoduchého zrakového a sluchového podnětu, který byl uložen do deklarativní paměti a při volním zahajování pohybu. V dalším období bychom chtěli rozšířit tento zájem o obdobné studium procesů volního rozhodování a zaměření pozornosti.

Studium řečových funkcí

-  cílem výzkumu v oblasti funkční topografie vybraných kognitivních systémů (řeči a vnímání hudby) je přispět k rozvoji teoretického funkčního modelu, k objasnění mechanismů cílených léčebných intervencí a nalezení vztahů a analogií mezi systémem řeči a vnímáním hudby, které by bylo možné uplatnit v léčebném ovlivnění řečových poruch. Identifikace kontrolních mechanismů zajišťujících řeč a písmo a terapeutické ovlivnění centrálních poruch řeči.

- ve zkoumání řídících systémů CNS významných  pro aferentaci vedení vzruchů, motoriku, emocionalitu, kognici, adaptaci pod vlivy terapie a k změnám jejich funkcí při terapii přispěje farmakologický tým studiem mechanismů působení xenobiotik z tříd látek

a) vyvolávajících závislost (metamfetamin, extáze, morfin, kanabinoidy)

b) užívaných jako  antiepileptika (zejména 3. generace), antidepresiva, anxiolytika, a některá atypická antipsychotika

- aplikace nejnovějších vědeckých poznatků do klinické praxe (např. hledání klinických korelátů biologických markerů chorob CNS), jejich interpretace a využití pro klinickou praxi, objektivizace diagnostického procesu, dynamiky onemocnění a predikce léčebného efektu u onemocnění CNS.

- pilotními studiemi nalézt nové možnosti farmakologické a stimulační (VNS, rTMS) terapie kognitivních poruch 

Emocionalita

Studium emočních, motivačních faktorů

- etologický přístup bude volen ke studiu agresivních, obranně-útěkových a sociabilních emočních prvků chování v párových sociálních interakcích myší

- ve zvířecích modelech deprese a sociálního stresu budou sledovány změny behaviorální, imunologické a neurohumorální a testovány farmakoterapeutické možnosti.

- míra změn lokomočně/pátracího chování hlodavců v novém prostředí  bude používána jako ukazatel potenciálního anxiolytického nebo antidepresivního účinku farmak a fenoménu sensitizace u látek vyvolávajících závislost.

- v  oblasti výzkumu motivačních faktorů nezbytných k přerušení nežádoucího chování je cílem záměru identifikace významu jednotlivých motivačních faktorů v naší populaci a pokus o vytvoření účinného intervenčního postupu, který by vedl ke změně chování v žádoucím směru.

- zvláštní pozornost bude věnována významům aferentací signálů v drahách transmiterových systémů endokanabinoidního, dopaminergního, serotoninergního, GABAergního a glutamátergního, které jsou zapojeny v řídících procesech CNS při strachu, úzkosti, stresu, depresi a látkové závislosti. V oblasti sledování neuroprotektivního vlivu endokanabinoidního systému budou metodicky spolupracovat týmy Farm, NA a PK.

- fMRI studie u člověka budou mít za cíl identifikovat vybrané systémy aktivované úkoly s různým emocionálním nábojem (zdraví dobrovolníci – podprahová stimulace, nezávisle fMRI studie se schizofreniky).

- bude hledána optimální metodika využití stimulačních technik (v první fázi rTMS) v terapii afektivních poruch organického původu (např. poststroke depression).

Adaptační změny při terapii

- v  případě aplikací xenobiotik s potenciálem vzniku závislosti bude výzkum zaměřen na rozvoj behaviorální senzitizace, která je v současné době považována za jeden z  významných faktorů pro rozvoj závislosti a relapsy při odvykání

- dřívější naše publikované výsledky, které v modelu perfundovaných jater potkana prokázaly změnu biofáze psychotropních látek v CNS při jejich opakovaném užívání nebo v interakci s látkami měnícími aktivitu biotransformačních izoenzymů CYP450, chceme zpřesnit měřením těchto změn u potkanů při intacerebrální aplikaci

- fenotypizační studium psychiatrických pacientů dlouhodobě léčených antidepresivy nebo antipsychotiky s cílem upřesnit dopad vyvolaných změn fenotypu na terapeutickou odpověď a výskyt nežádoucích účinků.

- po zjištění úlohy interakce kortikálních a subkortikálních struktur v patofyziologii onemocnění primárně subkortikálního původu a onemocnění primárně kortikálního původu prošetřit možnosti ovlivnit primárně kortikálními a primárně subkortikálními mechanismy patologické funkce CNS (např.  pomocí stimulace kortexu rTMS a stimulace subkortikálních jader pomocí DBS).

 - využití  nových vyšetřovacích metod – fMRI, MRS, PET pro diagnostiku a terapii v neurologii, psychiatrii a neurochirurgickou operativu s předoperační navigací. Korelace předoperačních zobrazovacích a elektrofyziologických technik s peroperačními nálezy při intraoperačním vyšetřování přispějí k poznání variability a plasticity funkčních oblastí mozku, zvláště pak problematiky  paměti a  fatických  funkcí.

- peroperační identifikace a dočasná deprivace elokventních oblastí mozku přispěje dále k lepšímu poznání motorických, fatických a mnestických modulů v mozku a tím k maximalizaci léčebných výsledků a minimalizaci pooperačního neurologického deficitu

- detailní analýzou funkčních a endoskopických operací, především z pohledu korelace intraoperačního obrazu a klinické symptomatologie z pohledu neuropsychologických funkcí a prospektivním sledováním endokrinologickými, neuropsychologickými a zobrazovacími technikami identifikovat řídící moduly  paměťových, afektivních a motorických funkcí.

Vývoj nových metod

- v rámci široké mezioborové spolupráce budou vyvíjeny a zdokonalovány měřící a zobrazovací metody následně využívané pro plnění základních neurovědních cílů. Bude se jednat o metody měření fyziologických signálů, zobrazovací metody v neurovědách (fMRI, MRS, DTI, VBM atd.) a metody zpracování a hodnocení získaných dat.