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One major bottleneck in the ongoing COVID-19 pandemic is the limited number of critical care beds. Due to the dynamic development of infections and the time lag between when patients are infected and when a proportion of them enters an intensive care unit (ICU), the need for future intensive care can easily be underestimated. To infer future ICU load from reported infections, we suggest a simple statistical model that (1) accounts for time lags and (2) allows for making predictions depending on different future growth of infections. We have evaluated our model for three regions, namely Berlin (Germany), Lombardy (Italy), and Madrid (Spain). Before extensive containment measures made an impact, we first estimate the region-specific model parameters. Whereas for Berlin, an ICU rate of 6%, a time lag of 6 days, and an average stay of 12 days in ICU provide the best fit of the data, for Lombardy and Madrid the ICU rate was higher (18% and 15%) and the time lag (0 and 3 days) and the average stay (4 and 8 days) in ICU shorter. The region-specific models are then used to predict future ICU load assuming either a continued exponential phase with varying growth rates (0—15%) or linear growth. Thus, the model can help to predict a potential exceedance of ICU capacity. Although our predictions are based on small data sets and disregard non-stationary dynamics, our model is simple, robust, and can be used in early phases of the disease when data are scarce.

Physical exercise has been suggested to improve cognitive performance through various neurobiological mechanisms, mediated by growth factors such as BDNF, IGF-I, and VEGF. Moreover, animal research has demonstrated that combined physical and cognitive stimulation leads to increased adult neurogenesis as compared to either experimental condition alone. In the present study, we therefore investigated whether a sequential combination of physical and spatial training in young, healthy adults elicits an additive effect on training and transfer gains. To this end, we compared the effects of (i) eight 20-minute sessions of cycling, (ii) sixteen 30-minute sessions of spatial training, (iii) a combination of both, and included (iv) a passive control cohort. We assessed longitudinal changes in cognitive performance, growth factor levels, and T1relaxation of hippocampal subfields (acquired with 7 T MRI). While substantial physical and spatial training gains were elicited in all trained groups, longitudinal transfer changes did not differ between these groups. Notably, we found no evidence for an additive effect of sequential physical and spatial training. These results challenge the extrapolation from the findings reported in animals to young, healthy adults.

The subthalamic nucleus (STN) plays a crucial role in the surgical treatment of Parkinson's disease (PD). Studies investigating optimal protocols for STN visualization using state of the art magnetic resonance imaging (MRI) techniques have shown that susceptibility weighted images, which display the magnetic susceptibility distribution, yield better results than T1-weighted, T2-weighted, and T2*-weighted contrasts. However, these findings are based on young healthy individuals, and require validation in elderly individuals and persons suffering from PD. Using 7T MRI, the present study set out to investigate which MRI contrasts yielded the best results for STN visualization in 12 PD patients and age-matched healthy controls (HC). We found that STNs were more difficult to delineate in PD as reflected by a lower inter-rater agreement when compared to HCs. No STN size differences were observed between the groups. Analyses of quantitative susceptibility mapping (QSM) images showed a higher inter-rater agreement reflected by increased Dice-coefficients. The location of the center of mass of the STN was not affected by contrast. Overall, contrast-to-noise ratios (CNR) were higher in QSM than in T2*-weighted images. This can at least partially, explain the higher inter-rater agreement in QSM. The current results indicate that the calculation of QSM contrasts contributes to an improved visualization of the entire STN. We conclude that QSM contrast is the preferred choice for the visualization of the STN in persons with PD as well as in aging HC.

Die transkranielle Magnetstimulation (TMS) ist zu einer essentiellen Untersuchungsmethode der Neurowissenschaften geworden. Sie ermöglicht es, mittels eines kurzen, starken Magnetfeldes, Neuronen im Gehirn anzuregen und kurzfristig deren Aktivität zu modulieren. Diese Effekte sind allerdings nur bei Stimulation des motorischen Kortexes als motorisch evozierte Potentiale (MEP) an peripheren Muskeln direkt messbar. Hier lässt sich auch eine individuelle Reizschwelle (engl. motorthreshold, MT) bestimmen, die sich allerdings von Proband zu Proband stark unterscheidet. Bei Stimulation außerhalb des motorischen Kortexes, bei der durch Änderung der Aktivität einer umschriebenen Neuronengruppe, behaviorale Effekte erzeugt werden sollen, existiert ein solches direktes Maß der neuronalen Erregbarkeit nicht, weshalb häufig die Stimulationsintensität an die individuelle MT angepasst wird. Die vorliegenden Arbeit stellt, diese Anpassung der Intensität in Frage. Hierzu erhielten Probanden vor der Durchführung eines kognitiven Tests über einer mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) ermittelten Region des präfrontalen Kortex eine Stimulation. Die Intensität wurde hierbei einmal an die MT angepasst und einmal nicht. Erstmals konnte mittels einer Korrelationsanalyse gezeigt werden, dass es einen Zusammenhang zwischen der Sensitivität des präfrontalen Kortexes und der des Motorkortexes gibt. Dieser Zusammenhang kann zur nachträglichen Korrektur der behavioralen Daten genutzt werden, da die MT die zwischen den Probanden bestehenden relativen Unterschiede erklärt.

Die transkranielle Magnetstimulation (TMS) ist zu einer essentiellen Untersuchungsmethode der Neurowissenschaften geworden. Sie ermöglicht es, mittels eines kurzen, starken Magnetfeldes, Neuronen im Gehirn anzuregen und kurzfristig deren Aktivität zu modulieren. Diese Effekte sind allerdings nur bei Stimulation des motorischen Kortexes als motorisch evozierte Potentiale (MEP) an peripheren Muskeln direkt messbar. Hier lässt sich auch eine individuelle Reizschwelle (engl. motorthreshold, MT) bestimmen, die sich allerdings von Proband zu Proband stark unterscheidet. Bei Stimulation außerhalb des motorischen Kortexes, bei der durch Änderung der Aktivität einer umschriebenen Neuronengruppe, behaviorale Effekte erzeugt werden sollen, existiert ein solches direktes Maß der neuronalen Erregbarkeit nicht, weshalb häufig die Stimulationsintensität an die individuelle MT angepasst wird. Die vorliegenden Arbeit stellt, diese Anpassung der Intensität in Frage. Hierzu erhielten Probanden vor der Durchführung eines kognitiven Tests über einer mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) ermittelten Region des präfrontalen Kortex eine Stimulation. Die Intensität wurde hierbei einmal an die MT angepasst und einmal nicht. Erstmals konnte mittels einer Korrelationsanalyse gezeigt werden, dass es einen Zusammenhang zwischen der Sensitivität des präfrontalen Kortexes und der des Motorkortexes gibt. Dieser Zusammenhang kann zur nachträglichen Korrektur der behavioralen Daten genutzt werden, da die MT die zwischen den Probanden bestehenden relativen Unterschiede erklärt.