Themen für Masterarbeiten

Beschreibung: Relevance: Teachers are demanded to provide individualized teaching, without knowing why individual students omit relevant information, why they are distracted or overloaded by the flood of information they receive in class. Such information is hard to obtain and could yet be used to improve quality of teaching substantially at a group and individual level. Various methods that are applied in laboratories are sufficiently good to make inferences about groups of tested persons and even make inferences about interactions between students (Dikker et al., Current Biology 2017). Yet the sensitivity is lacking to make inferences to single persons or common situations outside the labs.

Research question: Can modern methods of analysis and test recordings reach sufficient sensitivity and specificity such that inferences about single persons can be made, and which depth of information can be obtained when such recordings are made in daily settings.

Methods: The student will use mobile EEG recordings and analyses to test its methodological limitations and strengths of reliability, specificity and validity.

Feasibility: The student brings affinity and skills to analysis in R or Matlab.

Bei Interesse bitte Herrn Prof. Dr. Klaver anschreiben. Leiter Zentrum Forschung und Entwicklung, Interkantonale Hochschule für Heilpädagogik

Kontakt: Prof. Dr. Peter Klaver, E-Mail

Beschreibung: Die meisten Studien untersuchen nur isoliert Ursachen, die zur Entstehung von psychischen Störungen beitragen. Allerdings zeigt neuere Forschung, dass die meisten psychischen Störungen nicht die Folge einzelner Risikofaktoren sind, sondern dass sie multifaktorielle (bio-psycho-soziale) Ursachen aufweisen, welche oftmals zwischen verschiedenen psychischen Störungen überlappen. So zeigte zum Beispiel eine Studie, dass die genetischen Risikofaktoren verschiedener Entwicklungsstörungen, wie zum Beispiel für ADHS und Dyslexie, hochkorreliert sind. Dies erklärt auch die überzufällige Häufigkeit von Komorbiditäten solcher Störungen.

Eine umfassende Charakterisierung von psychischen Störungsbildern erfordert die Integration von verschiedenen Massen (bsp. EEG, neuroanatomische Masse und Verhalten) unterschiedlicher Dimensionen (bsp. Aufmerksamkeit, Gedächtnis, Verarbeitungsgeschwindigkeit). Dieser Ansatz bringt verschiedene methodologische Herausforderungen mit sich, welche in dem vorliegenden Forschungsprojekt näher untersucht werden.

Masterarbeiten in diesem Forschungsbereich beschäftigen sich mit folgenden Fragestellungen/Themen:

- Entwicklung neurowissenschaftlicher Untersuchungsmethoden (e.g. machine-learning, pattern-recognition)
- Integration von verschiedenen neurowissenschaftlichen Methoden (multi-modal imaging)
- Dimensionsreduktionsverfahren (bsp. Cluster-, Faktoranalysen, LASSO)
- Gütekriterien (bsp. test re-test Reliabilität) von behavioralen und neuronalen Massen
- Integration von verschiedenen Massen unterschiedlicher Dimensionen (big data science)

Untersuchte Altersgruppen: Gesamte Altersspanne.

Forschungsmethoden: Verhaltensdaten (bsp. Arbeitsgedächtnis, Intelligenz, Inhibition, Verarbeitungsgeschwindigkeit), EEG und Eyetracking. Ergänzt werden diese Methoden mit struktureller und funktioneller MRT sowie diffusionsgewichtete (DTI) Aufnahmen.


Weiterführende Literatur:

https://www.nimh.nih.gov/research-priorities/rdoc/index.shtml

Fair, D. A., et al. (2012). Distinct neuropsychological subgroups in typically developing youth inform heterogeneity in children with ADHD. Proc Natl Acad Sci U S A 109(17): 6769-6774.

van Bergen, E., et al. (2014). The intergenerational multiple deficit model and the case of dyslexia. Front Hum Neurosci 8: 346.

Deuker L., Bullmore, E.T., Smith, M., Christensen, S., Nathan, P.J., Rockstroh, B., Bassett, D.S. (2009) Reproducibility of graph metrics of human brain functional networks. Neuroimage 47:1460-1468.

Cao, H., et al. (2014). Test-retest reliability of fMRI-based graph theoretical properties during working memory, emotion processing, and resting state. Neuroimage 84: 888-900.

Kontakt: Prof. Dr. Nicolas Langer, E-Mail

Beschreibung: Das Ziel des vorliegenden Forschungsprojektes ist die Untersuchung anatomischer, funktioneller und kognitiver Veränderungen, welche durch ein kognitives Training induziert werden. Durch Anwendung eines Längsschnittstudiendesigns kann der zeitliche Verlauf dieser Veränderungen näher untersucht werden. Wir interessieren uns, ob sich nach Abschluss des kognitiven Trainings die Gehirnaktivität in bestimmten Regionen verändert und ob es zu neuroanatomischen Veränderungen kommt. Ausserdem soll überprüft werden, ob Transfereffekte durch das kognitive Training entstehen und wie diese neuronal zu erklären sind. Werden positive Effekte des kognitiven Trainings beobachtet, könnten diese Erkenntnisse in Trainingsprogramme zur Prävention oder dem Entgegenwirken altersbedingten Abbaus kognitiver Funktionen integriert werden.

Masterarbeiten in diesem Forschungsbereich beschäftigen sich mit folgenden Fragestellungen/Themen:

- Wie verändern sich neurophysiologische Parameter (EEG) im Verlauf eines kognitiven Trainings?
- Wie verändern sich neuroanatomische Parameter (MRT) in kortikalen und subkortikalen Strukturen im Verlauf eines kognitiven Trainings?
- Wie werden andere kognitive Parameter (als Hinweis auf Transfereffekte) durch ein intensives kognitives Training beeinflusst?
- Was sind neuronale Prädiktoren, welchen einen Trainingsgewinn voraussagen können?
- Modellierung von anatomischen und funktionellen Netzwerken im Längsschnittverlauf
- Wie beeinflussen neuroanatomische Eigenschaften die Veränderbarkeit von Gehirnfunktionen?



Untersuchte Altersgruppen: Junge Erwachsene im Alter von ca. 18 - 40 Jahren und ältere Erwachsene im Alter von 65 bis ca. 85 Jahren.

Forschungsmethoden: neuropsychologische Testverfahren (z.B. Arbeitsgedächtnis, Intelligenz, Inhibition, Verarbeitungsgeschwindigkeit), Elektroenzephalographie (EEG), funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT), strukturelle Magnetresonanztomographie (MRT), und Diffusions-Tensor- Bildgebung (DTI).

Weiterführende Literatur:

Langer, N., Bastian, von, C. C., Wirz, H., Oberauer, K., & Jäncke, L. (2013). The effects of working memory training on functional brain network efficiency. Cortex. 1-15. doi:10.1016/j.cortex.2013.01.008.

Bastian, von, C. C., Langer, N., Oberauer, K., & Jäncke, L. (2013). Effects of working memory training in young and old adults. Memory & cognition .41 (4), 611-624

Langer, N., Pedroni, A., Gianotti, L. R. R., Knoch, D., Hänggi, J., Jäncke, L. (2011). Functional Brain Network Efficiency Predicts Intelligence. Human Brain Mapping. doi: 10.1002/hbm.21297.

Langer, N., Hänggi, J., Müller, A., Simmen, H.P., Jäncke, L. (2012). The effects of limb immobilization on brain plasticity. Neurology. 78(3): 182?188.

Kontakt: Prof. Dr. Nicolas Langer, E-Mail

Beschreibung: Neurologische und psychiatrische Erkrankungen gehören zu den häufigsten Erkrankungen im Laufe des Lebens. Derzeit verwenden Neuropsychologen typischerweise paper-pencil-Tests, um einzelne neuropsychologische Funktionen und Gehirndysfunktionen zu beurteilen, einschliesslich Gedächtnis, Aufmerksamkeit und Problemlösung. Auf der ganzen Welt verwenden die meisten Neuropsychologen in ihrem klinischen Alltag den Rey-Osterrieth complex figure (ROCF) Test. Dieser Test erfasst die nonverbale visuelle Gedächtniskapazität einer Person, die für die Lebensqualität und typischerweise Veränderungen im Alter entscheidend ist. Die Aufgabe ist es eine komplexe Figur zunächst mit Vorlage abzuzeichnen und anschliessend aus dem Gedächtnis zu reproduzieren.
Um die Gedächtnisleistung einer Person einzuschätzen, untersucht ein geschulter Kliniker die reproduzierte ROCF-Zeichnung und verfolgt die Abweichungen von der Originalfigur, um einen endgültigen Leistungswert zu bilden. Insbesondere ist die Figur in 18 identifizierbare Bereiche unterteilt, von denen jeder separat betrachtet und hinsichtlich der Genauigkeit seiner Position und der gezeigten Verzerrung bewertet wird. Derzeit erfolgt die quantitative Bewertung manuell und auf subjektive Weise und wurde in einer Reihe von Veröffentlichungen als unzuverlässig kritisiert. Die Bewertung kann je nach Motivation und Müdigkeit variieren oder durch die Interaktion des Arztes mit dem Probanden bzw. Patienten unbewusst beeinflusst werden. Ausserdem neigen unerfahrene Kliniker zu einer möglicherweise fehlerhaften Bewertung.
Unser Forschungsprojekt hat zum Ziel mit künstlicher Intelligenz (maschinelles Lernen) eine Automatisierung des Bewertungsprozesses des ROCF Tests zu ermöglichen: Somit wird einerseits eine objektive und zuverlässige Auswertung gewährleistet und andererseits eine zeitaufwändige und mühsame Aufgabe qualifizierte Personen (Ärzte und Psychologen) erspart (einige Auswertungen der ROCF können bis zu 15 Minuten pro Figur dauern). Aktuell übertrifft unser Algorithmus (neuronales Netzwerk) die Bewertungsgenauigkeit von Klinikern und Internetbenutzern. In einem ersten Prototypen haben wir Algorithmus in Web- und Smartphone-Applikation integriert. In diesen Applikationen können ROCF Zeichnungen fotografiert oder hochgeladen werden und somit eine automatisierte, reliable und objektive Bewertung der ROCF Zeichnung erstellt wird.
Da wir eine komplette Digitalisierung des ROCF Test erzielen möchten, soll in Zukunft auch direkt auf dem Tablet der Test durchgeführt (bzw. gezeichnet) werden können. Diese Masterarbeit widmet sich der Entwicklung einer neuen Tablet-basierten ROCF Test Version, um zusätzliche quantitative und qualitative Masse des ROCF-Tests in einem objektiveren und zuverlässigeren Verfahren zu bewerten. Wir haben auch hier bereits einen Prototypen entwickelt, bei dem die ROCF mit einem speziellen Stift auf einem Tablet gezeichnet wird. Das Tablet kann die Reihenfolge beim Zeichnen der einzelnen Elemente beurteilen, die genauen Koordinaten jedes gezeichneten Pixels aufzeichnen, die Dauer für jeden Stiftstrich sowie die gesamte Zeichenzeit messen und den Strichdruck des Stifts erheben. Diese zusätzlichen Informationen ermöglichen zusätzliche Informationen über die Bearbeitung der Aufgabe eine Standardisierung der qualitativen Auswertung.

Das Ziel dieser Masterarbeit ist es, die Tablet-Applikation weiterzuentwickeln, Daten zu erheben und die damit gewonnen Daten zu analysieren. Zum Beispiel kann untersucht werden, ob (1) verschiedenen Lösungsstrategien identifiziert werden können, (2) die verschiedenen Strategien sich bezüglich Gedächtnisleistung unterscheiden (3) eventuell auch Gesunden und Patientinnen mit neurologischen Krankheiten zu vergleichen.


Literatur:

Shin, MS., Park, SY., Park, SR. et al. Clinical and empirical applications of the Rey?Osterrieth Complex Figure Test. Nat Protoc 1, 892?899 (2006). https://doi.org/10.1038/nprot.2006.115

Meyers JE, Bayless JD, Meyers KR. Rey complex figure: memory error patterns and functional abilities. Applied Neuropsychology. 1996. pp. 89?92. doi:10.1207/s15324826an0302_8

Knight J. Malingered memory performance patterns on the Rey-Osterrieth complex figure test. Archives of Clinical Neuropsychology. 1995. p. 353. doi:10.1016/0887-6177(95)92969-c
Kontakt: Dawid Strzelczyk, E-Mail

Beschreibung: Background: Neuropsychological assessments are carried out heterogeneously in different clinics nationally as well as internationally with regard to which neuropsychological tests are used. The lack of a clinically meaningful standardized neuropsychological minimal dataset, a) clinically hampers the comparability of patient data between centers, e.g. between an acute setting and a rehabilitation center and b) with regard to research and scientific publications, complicates patient profile interpretations or alternatively, reduces clinical reporting to minimally meaningful screening instruments.

Aim: The aim is to define a clinically meaningful European Neuropsychological Minimal Dataset after Stroke (NMDS).

Methods: Based on a minimal dataset published by the National Institute of Neurological Disorders and Stroke - Canadian Stroke Network (Hachinski, V. et al. 2006*), a Delphi method approach is used to evaluate the proposition and reach an agreement among European experts on tests to be included in a minimal dataset. The Delphi method uses structured questionnaires to investigate the opinion of experts iteratively until a consensus has been found. In this study, the first questionnaire investigates whether the proposed tests are used in European countries, or alternatively, which tests are being used instead. In a second questionnaire, the results are presented and in case of disagreement, a new proposition of tests to be included in a minimal dataset is proposed for further evaluation. Finally, the results are discussed among the experts on a (virtual) round table.

Current status: The first survey has been implemented online.

Master project content: Survey data analysis and minimal dataset adaptation proposition.

Supervision: Laboratory Prof. A. Luft: Dr. S. Giovanoli & L. Legrand, PhD. University Hospital Zurich & Prof. N. Langer UZH

Acquired skills: In depth knowledge of clinically relevant neuropsychological tests, Delphi study procedures, scientific writing and publishing.

Required skills: Microsoft Office, proficient in English, experience in clinical neuropsychological testing is of advantage, analytical thinking, proactive and able to work independently. We are looking for a highly motivated master student with a strong interest in clinical neuropsychology.

Contact: Online application sent to
n.langer@psychologie.uzh.ch
sandra.giovanoli@cereneo.foundation
Lorebillie.Legrand@usz.ch

Application documents: Motivation letter, CV, Bachelor degree certificate.

* Hachinski, V., Iadecola, C., Petersen, R. C., Breteler, M. M., Nyenhuis, D. L., Black, S. E., Powers, W. J., DeCarli, C., Merino, J. G., Kalaria, R. N., Vinters, H. V., Holtzman, D. M., Rosenberg, G. A., Wallin, A., Dichgans, M., Marler, J. R., & Leblanc, G. G. (2006). National Institute of Neurological Disorders and Stroke-Canadian Stroke Network vascular cognitive impairment harmonization standards. Stroke, 37(9), 2220?2241.
Kontakt: Sandra Giovanoli / Lorebillie Legrand, E-Mail

Beschreibung: Die Amplituden Liberalisierung von Alpha Oszillationen im Human EEG ist eine der meist verwendeten abhängigen Masse in der kognitiven Neurowissenschaften. Die Lateralisierung ist assoziiert mit der gerichteten und ungerichteten Aufmerksamkeit sowie mit der Arbeitsgedächtnisleistung. Es wird angenommen, dass diese als Biomarker in dem ADHS Störungsbild dienen könnte.

Unzureichend erforscht ist, inwiefern diese Lateralisierung durch primäre Augenbewegungen (z.B. Sakkaden) hervorgerufen wird und demzufolge nur indirekt mit der kognitiven Leistung zusammenhängt.

Forschungsmethoden:
Um diese Frage nachzugehen, werden vorhandene EEG Daten und Eye Tracking Zeitreihen analysiert.

Weiterführende Literatur:
1. Popov T, Kastner S, Jensen O. FEF-Controlled Alpha Delay Activity Precedes Stimulus-Induced Gamma-Band Activity in Visual Cortex. J Neurosci. 2017;37(15):4117-27. doi: 10.1523/JNEUROSCI.3015-16.2017. PubMed PMID: 28314817; PubMed Central PMCID: PMCPMC5391684.

2. Rihs TA, Michel CM, Thut G. Mechanisms of selective inhibition in visual spatial attention are indexed by alpha-band EEG synchronization. Eur J Neurosci. 2007;25(2):603-10. doi: 10.1111/j.1460-9568.2007.05278.x. PubMed PMID: 17284203.

3. Vollebregt MA, Zumer JM, Ter Huurne N, Buitelaar JK, Jensen O. Posterior alpha oscillations reflect attentional problems in boys with Attention Deficit Hyperactivity Disorder. Clin Neurophysiol. 2016;127(5):2182-91. doi: 10.1016/j.clinph.2016.01.021. PubMed PMID: 27072088.

4. Vollebregt MA, Zumer JM, Ter Huurne N, Castricum J, Buitelaar JK, Jensen O. Lateralized modulation of posterior alpha oscillations in children. Neuroimage. 2015;123:245-52. doi: 10.1016/j.neuroimage.2015.06.054. PubMed PMID: 26119021.

5. Zumer JM, Scheeringa R, Schoffelen JM, Norris DG, Jensen O. Occipital alpha activity during stimulus processing gates the information flow to object-selective cortex. PLoS Biol. 2014;12(10):e1001965. doi: 10.1371/journal.pbio.1001965. PubMed PMID: 25333286; PubMed Central PMCID: PMCPMC4205112.

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Kontakt: Dr. Tzvetan Popov, E-Mail