Prof. Dr. Frank Angenstein

Gruppenleiter

Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE)
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39120 Magdeburg

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Gruppenmitglieder

Name Telefon Fax
Sandra Dittmann, Assistenz +49 (0) 391 / 67-24525 +49 (0) 391 / 67-24536
Dr. Cornelia Helbing, Postdoc +49 (0) 391 / 6263-92081 +49 (0) 391 / 67-24536
Stephanie Riemann, Doktorandin +49 (0) 391 / 6263-94491 +49 (0) 391 / 67-24536
Karla Krautwald, Technische Assistentin +49 (0) 391 / 6263-94491 +49 (0) 391 / 67-24536

Publikationen

Low frequency stimulation of the perforant pathway generates anesthesia-specific variations in neural activity and BOLD responses in the rat dentate gyrus.

Krautwald, K. and F. Angenstein. J Cereb Blood Flow Metab, 2012. 32(2): p. 291-305.

The pathologic cascade of cerebrovascular lesions in SHRSP: is erythrocyte accumulation an early phase?

Schreiber, S., C.Z. Bueche, C. Garz, S. Kropf, F. Angenstein, J. Goldschmidt, J. Neumann, H.J. Heinze, M. Goertler, K.G. Reymann, and H. Braun. J Cereb Blood Flow Metab, 2012. 32(2): p. 278-90.

NMDA-dependent mechanisms only affect the BOLD response in the rat dentate gyrus by modifying local signal processing.

Tiede, R., K. Krautwald, A. Fincke, and F. Angenstein. J Cereb Blood Flow Metab, 2012. 32(3): p. 570-84.

Toxoplasma gondii Actively Inhibits Neuronal Function in Chronically Infected Mice. 

Haroon, F., U. Handel, F. Angenstein, J. Goldschmidt, P. Kreutzmann, H. Lison, K.D. Fischer, H. Scheich, W. Wetzel, D. Schluter, and E. Budinger. PLoS One, 2012. 7(4): p. e35516.

Hippocampal enlargement in Bassoon-mutant mice is associated with enhanced neurogenesis, reduced apoptosis, and abnormal BDNF levels.

Heyden, A., M.C. Ionescu, S. Romorini, B. Kracht, V. Ghiglieri, P. Calabresi, C. Seidenbecher, F. Angenstein, and E.D. Gundelfinger. Cell Tissue Res, 2011.

Proper synaptic vesicle formation and neuronal network activity critically rely on syndapin I.

Koch, D., I. Spiwoks-Becker, V. Sabanov, A. Sinning, T. Dugladze, A. Stellmacher, R. Ahuja, J. Grimm, S. Schuler, A. Muller, F. Angenstein, T. Ahmed, A. Diesler, M. Moser, S. Tom Dieck, R. Spessert, T.M. Boeckers, R. Fassler, C.A. Hubner, D. Balschun, T. Gloveli, M.M. Kessels, and B. Qualmann. Embo J, 2011. 30(24): p. 4955-69.

The current functional state of local neuronal circuits controls the magnitude of a BOLD response to incoming stimuli.

Angenstein, F., K. Krautwald, and H. Scheich. Neuroimage, 2010. 50(4): p. 1364-75.

The BOLD response in the rat hippocampus depends rather on local processing of signals than on the input or output activity. A combined functional MRI and electrophysiological study.

Angenstein, F., E. Kammerer, and H. Scheich. J Neurosci, 2009. 29(8): p. 2428-39.

Dose-dependent memory effects and cerebral volume changes after in utero exposure to valproate in the rat.

Frisch, C., K. Husch, F. Angenstein, A. Kudin, W. Kunz, C.E. Elger, and C. Helmstaedter. Epilepsia, 2009. 50(6): p. 1432-41.

Morphological and Metabolic Changes in the Cortex of Mice Lacking the Functional Presynaptic Active Zone Protein Bassoon: A Combined 1H-NMR Spectroscopy and Histochemical Study. 

Angenstein, F., L. Hilfert, W. Zuschratter, W.D. Altrock, H.G. Niessen, and E.D. Gundelfinger. Cereb Cortex, 2008. 18(4): p. 890-897.

Abnormal axonal guidance and brain anatomy in mouse mutants for the cell recognition molecules close homolog of L1 and NgCAM-related cell adhesion molecule. 

Heyden, A., F. Angenstein, M. Sallaz, C. Seidenbecher, and D. Montag. Neuroscience, 2008. 155(1): p. 221-33.

Frequency-dependent activation pattern in the rat hippocampus, a simultaneous electrophysiological and fMRI study.

Angenstein, F., E. Kammerer, H.G. Niessen, J.U. Frey, H. Scheich, and S. Frey. Neuroimage, 2007. 38(1): p. 150-63.

Manganese-enhanced MRI reveals structural and functional changes in the cortex of Bassoon mutant mice. 

Angenstein, F., H.G. Niessen, J. Goldschmidt, H. Lison, W.D. Altrock, E.D. Gundelfinger, and H. Scheich. Cereb Cortex, 2007. 17(1): p. 28-36.

Metabolic progression markers of neurodegeneration in the transgenic G93A-SOD1 mouse model of amyotrophic lateral sclerosis.

Niessen, H.G., G. Debska-Vielhaber, K. Sander, F. Angenstein, A.C. Ludolph, L. Hilfert, W. Willker, D. Leibfritz, H.J. Heinze, W.S. Kunz, and S. Vielhaber. Eur J Neurosci, 2007. 25(6): p. 1669-77.

 

Curriculum Vitae

Frank Angenstein studierte Medizin an der Medizinischen Akademie Magdeburg und promovierte 1991 am Institut für Pharmakologie und Toxikologie über intrazelluläre Mechanismen der neuronalen Glykoproteinsynthese. Nach dem Studium arbeitete er am Institut für Neurobiologie und Hirnforschung in Magdeburg und untersuchte die Rolle verschiedener second messenger Systeme für Mechanismen der synaptischen Plastizität im Hippokampus. Von 1997 bis 2002 wechselte er an das Beckman Institute der Universität von Illinois in Urbana-Champaign. In der Gruppe von Prof. W. T. Greenough beschäftigte er sich mit Mechanismen der aktivitätsabhängigen dendritische Proteinsynthese und untersuchte wie durch Transmitter-Rezeptor vermittelte Signalkaskaden dendritsch lokalisierte mRNS/mRNP Komplexe funktionell verändert werden und welche Bedeutung diese Vorgänge für die Ausprägung des Fragile-X Syndroms besitzen.

Im Juli 2002 kehrte er nach Magdeburg an das Leibniz Institute für Neurobiologie zurück und begann mit Hilfe der Magnetresonanztomographie (MRT) genetisch modifizierte Mäuse und andere Kleinnager, sowohl strukturell/anatomisch als auch funktionell zu charakterisieren. Da funktionelle MRT Änderungen der neuronalen Aktivität nur indirekt über eine veränderte Hämodynamik darstellen kann, entwickelte er ein experimentellen Ansatz, der es ermöglicht, funktionelle MRT Messungen mit elektrophysiologischen Ableitungen und direkter elektrischer Stimulation eines zentralen Faserbündels zu kombinieren. Basierend auf diese Kombination von MRT und Elektrophysiologie sind seine derzeitigen Arbeiten zum einen auf die neurophysiologischen Grundlagen der funktionellen MRT gerichtet und zum anderen auf die Aufklärung von zentralen Aktivierungsmustern, die durch Tiefenhirnstimulation ausgelöst werden können. Seit Januar 2012 ist er Leiter der DZNE-Arbeitsgruppe „funktionelles Neuroimaging“ in Magdeburg.


Forschungsschwerpunkte

Magnetresonanztomographie (MRT) und die Magnetresonanzspektroskopie (MRS) sind hervorragend geeignet, um unter in vivo Bedingungen sowohl anatomisch/ morphologische als auch metabolischen Veränderungen zu beobachten, die während des normalen Alterns oder während neurodegenerativen Prozessen auftreten. Diese Untersuchungen ermöglichen auch die Untersuchung bestimmter Tiermodelle bei denen die Funktion eines bestimmten Proteins, bzw. eine bestimmte Signalkaskade gestört ist. Damit können nachfolgende aufwändige neurochemische und oder histologische Untersuchungen auf die Regionen oder Strukturen fokussiert werden, die im MRT auffällig sind. 

Ein Schwerpunkt der Arbeiten in unserer Gruppe ist die Verbindung dieser beschreibenden strukturellen metabolischen Messungen mit der funktionellen MRT (fMRI) für eine möglichst umfangreiche Charakterisierung von verschiedenen Tiermodellen der Demenz. Die Kombination von fMRI mit struktureller MRT ermöglicht Aussagen, inwieweit funktionelle Störungen in einer Struktur aufgrund beobachteter morphologischer Änderungen anzunehmen sind. Zur Zeit sind Interpretationen von fMRT Resultaten schwierig, da die fMRT auf Änderungen der Hämodynamik basiert und nicht direkt die neuronale Aktivität widerspiegelt.  Für ein besseres Verständnis der Beziehung zwischen neuronaler Aktivität und dem beobachteten fMRT Signal haben wir einen experimentellen Ansatz entwickelt der es erlaubt während elektrischer Simulation eines zentralen afferenten Faserbündels (dem Tractus perforans) die neuronale Aktivität durch elektrophysiologische Ableitungen im Gyrus dentatus und fMRT Signale im gesamten Hirn gleichzeitig zu messen.  Mit diesem Versuchsansatz können wir die folgenden 2 Fragestellungen bearbeiten: 1. Welche Änderungen der neuronalen Aktivität beeinflusst die fMRT Antwort im Gyrus dentatus? und 2. Wie werden eingehende Signale im Hippokampus verarbeitet und in andere Regionen weitergeleitet? Es zeigte sich, dass bestimmte Stimulationsmuster nicht nur die hippokampale Formation aktivieren, sondern auch verschieden kortikale und subkortikale Strukturen (z.B. Nc. accumbens, präfrontale Cortex, Gyrus cinguli anterior, Substantia nigra, ventrale tegmentale Area). Dementsprechend untersuchen wir, wie im Verlauf des normalen Alterns das mesolimbische System aktivierbar ist und bleibt und wie verschiedene Formen von Demenzen die Interaktionen von Hippokampus und mesolimbischen dopaminergen System beeinflussen.

Abb.: Gleichzeitige Messung von Feldpotenzialen (Population spikes) und fMRT Signalen (BOLD-Signalintensitäten) während einer elektrischen Stimulation des Tractus perforans mit niedrigfrequenten Pulsen. Eine Erhöhung der Stimulationsfrequenz (d.h. eine Erhöhung der Eingangsaktivität) verursacht zwar eine Ausbreitung der BOLD-Antwort (zu erkennen and der Anzahl der aktivierten Voxel) aber nicht zu einer gleichzeitig vergrößerten BOLD-Antwort. So ist die BOLD-Antwort während der 5 Hz Stimulation deutlich starker als während einer 10 Hz Stimulation. Wie die gleichzeitig aufgenommenen elektrophysiologischen Daten zeigen ist dies verbunden mit einer frequenzspezifischen Verarbeitung der eingehenden Signalen. Quelle: F. Angenstein
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