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AG Bergmann



Leitung:
Prof. Dr. Til Ole Bergmann

Research Group Leader LIR, Deptuy Head of Neuroimaging Center (NIC), Mainz, Professor of Neurostimulation

Mitarbeitende

Maximilian Lückel I Kontakt: maximilian.lueckel@lir-mainz.de

Dr. Saman Seifpour I Kontakt: saman.seifpour@lir-mainz.de

Kurzbeschreibung der Arbeitsgruppe

Die Arbeitsgruppe Neurostimulation setzt non-invasive, transkranielle Hirnstimulationstechniken (TMS, TDCS, TACS, TUS) in Kombination mit elektrophysiologischen (EEG/MEG) und bildgebenden (fMRT) Verfahren ein, um die Funktion neuronaler Oszillationen in der Regulation von Informationsverarbeitung und neuronaler Plastizität zu untersuchen. Zukünftig wollen wir hierdurch die neuronalen Grundlagen der Resilienz besser verstehen und diejenigen neuronalen Netzwerke und Oszillationen identifizieren, welche die Enkodierung, die Konsolidierung und Reorganisation (im Wachzustand und Schlaf), sowie den Abruf emotionaler (bzw. traumatischer) Gedächtnisinhalte vermitteln und regulieren. Der methodische Fokus der Gruppe liegt dabei auf der simultanen Anwendung von multimodalen Mess- und Stimulationsverfahren (z.B. EEG-fMRT, TMS-EEG, TMS-fMRI, TUS-EEG) und der Entwicklung hirnzustandsabhängiger Neurostimulation in Echtzeit (z.B. real-time EEG-triggered TMS/TUS).

Aktuelle Forschungsprojekte
  • Echtzeit EEG-getriggerte closed-loop TMS/TUS im Schlaf
  • TMS Netzwerkstimulation durch optimierte Planung mittels fMRT funktioneller Konnektivität und E-Feld Simulationen
  • Etablierung der MR-gestützten Transkraniellen Ultraschallstimulation (TUS) zur nicht-invasiven Neuromodulation tiefgelegener Hirnareale
  • Etablierung der MR-gestützten Transkraniellen Ultraschallstimulation (TUS) zur vorübergehenden lokalen Öffnung der Blut-Hirn-Schranke und gezielten Wirkstofftransport ins Gehirn
  • Entwicklung von Software zur Experimentalsteuerung von Hirnstimulationsexperimenten inkl. Echtzeit EEG-getriggerter und closed-loop TMS/TUS (www.BEST-Toolbox.org)
  • Entwicklung von open-source Software zur Optimierung von TUS-Schallkopfpositionen (www.Plan-TUS.org)
Externe Kooperationspartner:innen
  • Prof. Dr. Jan Born, Universitätsklinikum Tübingen
  • Dr. Elly Martin, University College London, Vereinigtes Königreich
  • Dr. Keith Murphy, Stanford Medicine, USA
  • Prof. Dr. Kim Butts Pauly, Stanford Medicine, USA
  • Prof. Dr. Robrecht Raed, Ghent University, Belgien
  • Prof. Dr. Hartwig Siebner, University of Copenhagen, Netherlands
  • Prof. Dr. Axel Thielscher, University of Copenhagen, Niederlande
  • Steffen Tretbar, Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik (IBMT), St. Ingbert
  • Prof. Dr. Lennart Verhagen, Radboud University, Nijmegen, Niederlande
  • Prof. Dr. Christian Windischberger, Medizinische Universität Wien, Österreich
  • Prof. Dr. Ulf Ziemann, Universitätsklinikum Tübingen
  • Prof. Dr. Christoph Zrenner, University of Toronto, Kanada
Förderungen
  • DFG (IADS)
  • EIC Pathfinder (CITRUS)
  • MWG (ACCESS)
  • Leibniz (NanoBrain)
Key Publications

Hassan U, Okyere P, Masouleh MA, Zrenner C, Ziemann U, Bergmann TO (2025) Pulsed inhibition of corticospinal excitability by the thalamocortical sleep spindle. Brain Stimul. 18(2):265–275. doi:10.1016/j.brs.2025.02.015

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Murphy KR, Nandi T, Kop B, Osada T, Lueckel M, N'Djin WA, Caulfield KA, Fomenko A, Siebner HR, Ugawa Y, Verhagen L, Bestmann S, Martin E, Butts Pauly K, Fouragnan E, Bergmann TO (2025) A practical guide to transcranial ultrasonic stimulation from the IFCN-endorsed ITRUSST consortium. Clin Neurophysiol. 171:192–226. doi:10.1016/j.clinph.2025.01.004

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Woolgar A, Feredoes E, Assem M, Bassil Y, Bergmann TO, Beynel L, Burke M, Cash RFH, Comeau RM, Correia MM, Genc E, Hartwigsen G, Jackson JB, Kienle M, Kunz P, Leticevscaia O, Luber B, Lueckel M, Mathiesen C, Michael E, Numssen O, Oathes DJ, Rosen AC , Schuhmann T, Schuler AL, Scrivener CL, Thielscher A, Tik M, Todorov Y, Vasileiadi M, Windischberger C, Hermiller MS, Sack AT (Preprint). Concurrent TMS-fMRI: An international consensus and functional guide for current and future researchers. PsyArXiv Preprints. 2025 https://doi.org/10.31234/osf.io/9fyxb, accepted in Nature Protocols

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Kop BR, Shamli Oghli Y, Grippe TC, Nandi T, Lefkes J, Meijer SW, Farboud S, Engels M, Hamani M, Null M, Radetz A, Hassan U, Darmani G, Chetverikov A, den Ouden HEM, Bergmann TO, Chen R, Verhagen L (2024) Auditory confounds can drive online effects of transcranial ultrasonic stimulation in humans. eLife. 12:RP88762. doi:10.7554/eLife.88762

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Darmani G, Bergmann TO, Butts Pauly K, Caskey CF, de Lecea L, Fomenko A, Fouragnan E, Legon W, Murphy KR, Nandi T, Phipps MA, Pinton G, Ramezanpour H, Sallet J, Yaakub SN, Yoo SS, Chen R (2022) Non-invasive transcranial ultrasound stimulation for neuromodulation. Clin Neurophysiol. 133:174–187. doi:10.1016/j.clinph.2021.12.010

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Hassan U, Pillen S, Zrenner C, Bergmann TO (2022) The Brain Electrophysiological recording & STimulation (BEST) toolbox. Brain Stimul. 15:109–115. doi:10.1016/j.brs.2021.11.017

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Pillen S, Knodel N, Hermle D, Hanke M, Ziemann U, Bergmann TO (2022) No robust online effects of transcranial direct current stimulation on corticospinal excitability. Brain Stimul. 15(5):1254–1268. doi:10.1016/j.brs.2022.08.024

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Bergmann TO, Varatheeswaran R, Hanlon CA, Madsen KH, Thielscher A, Siebner HR (2021) Concurrent TMS-fMRI for causal network perturbation and proof of target engagement. Neuroimage. 239:118093. doi:10.1016/j.neuroimage.2021.118093

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Bergmann TO, Hartwigsen G (2020) Inferring causality from noninvasive brain stimulation in cognitive neuroscience. J Cogn Neurosci. 1–29. doi:10.1162/jocn_a_01591

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Bergmann TO, Lieb A, Zrenner C, Ziemann U (2019) Pulsed facilitation of corticospinal excitability by the sensorimotor mu-alpha rhythm. J Neurosci. 39(50):10034–10043. doi:10.1523/JNEUROSCI.1730-19.2019

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Bergmann TO, Karabanov AN, Hartwigsen G, Thielscher A, Siebner HR (2016) Combining non-invasive transcranial brain stimulation with neuroimaging and electrophysiology: current approaches and future perspectives. Neuroimage. 140:4–19. doi:10.1016/j.neuroimage.2016.02.012

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