Die Weiss-Preisträger im Überblick

Der 11. WEISS-PREIS 2024, der vom 1.2.2024 bis zum 31.5.2024 zum 6. Mal auf dem Gebiet der Meteorologie durch den FWF ausgeschrieben wurde, musste leider ausgesetzt werden.

Keines der eingereichten Forschungsprojekte, die alle satzungsgemäß von Experten und Expertinnen aus der internationalen Wissenschaftscommunity begutachtet wurden, erhielt die Beurteilung „excellent“ oder „outstanding“, womit sie nicht ausreichend genug jenem hohen Level entsprachen, den das Stifterehepaar für die Förderung durch den WEISS-PREIS angedacht und vorgegeben hatte.

v.l.n.r.: Mag. Ursula JAKUBEK (kfm. FWF-Vizepräsidentin); Dr. Elisabeth GASTEIGER (Mitantragsstellerin); Dr. Ottokar STUNDNER (WEISS-PREISTRÄGER); Dkfm. Rudolf BAUER (Stiftungsvorstand); Mag. Birgi Hochenegger-Stoirer (Vizerektorin f. Finanzen und Digitalisierung der MedUni Innsbruck) 

Mit dem 10. WEISS-PREIS 2023 wurde der Tiroler Dr. Ottokar STUNDNER, Bereichsleiter der Kinderanästhesie der UNI-Klinik für Anästhesie und Allgemeine Intensivmedizin Innsbruck, für sein eingereichtes Forschungsprojekt „Kristallbildung vom Lokalanästhetika – Adjuavantien – Mischungen“ ausgezeichnet. Die Preisverleihung fand am 14. März 2024 im Vorfeld zum großen think beyond Summit des FWF im Lise-Meitner-Saal am Georg-Coch-Platz 3 statt. Anlässlich des 10-jährigen Jubiläums des Preises war dies eine ganz besondere Preisverleihung, zu der sich neben mehreren früheren Preisträgern auch viele Personen einfanden, die die Arbeit der Stiftung in den vergangenen Jahren maßgeblich unterstützt haben. 

Die mit dem WEISS-PREIS zur Verfügung gestellten Mittel bezeichnete Dr. Stundner in einer kurzen Rede einen „unschätzbaren Beitrag, um die „Sicherheit von klinisch etablierten Verfahren noch einmal kritisch hinterfragen zu können, dh. die potentiell toxischen Effekte von injizierten Kristallen zu untersuchen und die ersten Erkenntnisse aus dem Labor in ein praxisnahes und praxisrelevantes Forschungsmodell zu übertragen“. Er sprach von „überzeugten Clinician Scientists, die einen Großteil ihrer Zeit der Patient:innenversorgung widmen, woraus sich das praktische Interesse an der speziellen Fragestellung des Projektes erklärt“. Es war dem sympathischen jungen Arzt besonders wichtig festzuhalten, dass „die Auszeichnung der gesamten Forschungsgruppe gebührt, da jede und jeder Einzelne einen unerlässlichen Teilbereich abdeckt.“

Für kleine chirurgische Eingriffe, im Rahmen von Rückenmarksnarkosen (Spinal/Epiduralanästhesie) oder für die Betäubung von einzelnen Nerven (Regionalanästhesie) erhalten PatientInnen oft örtliche Betäubungsmittel (Lokalanästhetika). Dafür steht eine ganze Reihe von verschiedenen Präparaten zur Verfügung, welche sich in der Geschwindigkeit ihres Wirkungseintritts sowie in ihrer Wirkdauer erheblich voneinander unterscheiden. Manche dieser Substanzen wirken sehr schnell, aber klingen rasch wieder ab. Andere Substanzen wirken erst nach längerer Zeit, dafür hält ihre Wirkung mehrere Stunden an. Da in der Praxis meist sowohl ein schneller Wirkeintritt als auch eine lange Wirkdauer und damit Schmerzfreiheit gewünscht werden, ist es gängige Praxis, verschiedene Lokalanästhetika-Klassen miteinander zu vermischen, um beide Effekte zu kombinieren. Dies ist besonders wichtig, wenn ein sehr schneller Wirkeintritt lebensnotwendig ist, z.B. bei einem dringenden Kaiserschnitt. Zudem werden oft auch noch andere Wirkstoffe (z.B. Opiate, Cortison/Steroide, Bicarbonat) hinzugemischt sogenannte Adjuvantien -, um Wirkeintritt und -dauer weiter zu verbessern.

Diese Praktiken sind jedoch auch umstritten, da wenig über die Sicherheit und chemische Kompatibilität der vielfältigen Kombinationen bekannt ist. Es handelt sich zudem meist um eine sogenannte off-label-Anwendung, das heißt, dass nur sehr wenige der Präparate offiziell zur Vermischung zugelassen sind. In einer Reihe von Laboruntersuchungen konnten Dr. Stundner und seine Forschungsgruppe feststellen, dass in vielen Lokalanästhetika-Mischungen mikroskopische Kristalle mit Durchmessern von 100 Mikrometern und mehr entstehen. Manche dieser Kristalle entstehen unmittelbar beim Vermischen, andere entwickeln sich langsamer, über bis zu 60 Minuten. Über die chemische Zusammensetzung sowie das Verhalten dieser Kristalle im menschlichen Gewebe ist nichts bekannt. Aufgrund ihrer Partikelstruktur könnten kristallhaltige Flüssigkeiten jedoch möglicherweise auch für Komplikationen verantwortlich sein, wenn diese in die Nähe von Nerven und Blutgefäßen gespritzt werden. So könnte es zu Verletzung oder Verlegung von kleinen Blutgefäßen, zu Nervenschädigung oder lokalen Entzündungsreaktionen kommen. Einzelne Fallberichte in der Literatur schildern derartige Vorkommnisse, jedoch wurde bislang kein Konnex zur Kristallbildung hergestellt.

Dr. Stundners Forschungsinteresse liegt darin, die potenziellen Risken im Zusammenhang mit der Verwendung solcher Präparate zu verstehen und zu minimieren. Ziel der Studie ist die genauere Klassifizierung der Kristallbildung in verschiedenen klinisch gängigen Lokalanästhetika-Mischungen, die Untersuchung der Kristalle mit spezieller Mikroskopie- und Analysetechnik, die Beobachtung über einen längeren Zeitraum, und schließlich die Vorbereitung eines praktischen Untersuchungsmodells im lebenden Gewebe. Die Ergebnisse sollen die klinische Relevanz aufzeigen und helfen, das mögliche Risiko für Komplikationen nach Anwendung von Lokalanästhetika/Adjuvantien-Mischungen genauer abzuschätzen und gegen deren Vorteile (schnellerer Wirkeintritt, längere Wirkdauer) abwägen zu können.

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Im Bild v.l.n.r.: Ursula Jakubek (Kaufmannische Vizeprasidentin des FWF). Robert Golser (Dekan der Fakultät für Physik an der Universität Wien), Bemadett Weinzierl (Weiss-Preisträgerin), Christof Gattringer (Präsident des FWF), Rudolf Bauer und Waltraud Bauer (Dr. Gottfried und DL Vera Weiss Wissenschaftsstiftung).

Mit dem 9. WEISS-PREIS 2022 wurde die deutsche Physikerin und Leiterin der Forschungsgruppe Aerosol- und Umweltphysik Univ. Prof. Dr. Bernadett WEINZIERL von der Fakultät für Physik der Universität Wien ausgezeichnet. Der Preis wurde ihr am 24. Mai 2023 im Rahmen eines kleinen Festaktes im Otto Wagner Gebäude am Georg-Coch-Platz 2, überreicht. Damit stehen der engagierten Wissenschaftlerin rd. Euro 400.000 EUR (je EUR 200.000 seitens der Stiftung und des FWF) für das für vier Jahre anberaumte Forschungsprojekt „In situ Messungen von Mikroplastik in der Atmosphäre“ zur Verfügung.

Das Forschungsinteresse von Dr. Bernadett Weinzierl gilt über Aerosolpartikel im Allgemeinen, im Speziellen dem Mikroplastik in der Atmosphäre, die das Ökosystem der Erde immer stärker belasten. Dass solch kleinste Kunststoffpartikel Flüsse und Meere verschmutzen und für die Umwelt, aber auch Mensch und Tier, eine Gefahr darstellen, ist bekannt. Weitgehend unerforscht aber ist die Frage, wie viel davon auch bereits in der Atmosphäre enthalten ist und welche Auswirkungen dieses Mikroplastik in der Atmosphäre hat. Die diesbezügliche Erforschung steht erst am Anfang. Es fehlt an geeigneten Nachweismethoden für luftgetragene Mikroplastikpartikel, die kleiner als 10 µm sind und auch über weite Strecken in der Atmosphäre transportiert werden können. Ziel ihrer Forschungsarbeit ist es, mit neuen analytischen Methoden in Labor- und Feldexperimenten die Umweltbelastung durch Kunststoffteilchen in der Atmosphäre nachzuweisen und zu bewerten. Dafür sind intensive Messkampagnen am neuen Aerosolobservatorium der Universität Wien in Wien, am Sonnblick Observatorium in den Hohen Tauern sowie Messfahrten in und um Wien geplant, die nicht nur messen werden wie viel Plastik in der Atmosphäre vorhanden und welche Form die Plastikfasern haben, sondern auch wie sie fluoreszieren. Mit ihrem Projekt „PlasticSphere“ möchte die Aerosol- und Umweltphysikerin die grundlegenden Schritte zur Quantifizierung der Konzentrationen und Eigenschaften von Mikroplastik in der Atmosphäre unternehmen, um ihre Quellen, ihren Transport und ihre Verteilung systematisch bewerten zu können. Damit wird das Prozessverständnis zu Mikroplastikpartikel in der Atmosphäre verbessert und eine wichtige Grundlage geschaffen für die Beantwortung von klima-, ökosystem- und gesundheitsbezogenen Fragen und die Entwicklung geeigneter Strategien zum Umgang mit Plastikmüll.

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Der 8. WEISS-PREIS 2021 in Höhe von rd. € 210.000 wurde dem Psychologen Dr. Vito GIORDANO von der Universitätsklinik für Kinder- und Jugendheilkunde am AKH Wien für sein eingereichtes Forschungsprojekt „Überwachung der Sedierung bei Frühgeborenen“ zuerkannt.

Die feierliche Preisverleihung erfolgte am 2. Juni 2022 an der MedUni Wien durch Stiftungsvorstand Dkfm. Rudolf Bauer, die kfm. Vizepräsidentin des FWF Mag. Ursula Jakubek, dem FWF-Präsidenten Dr. Christof Gattringer und dem Rektor der MedUni Wien, Dr. Markus Müller.

Vito Giordanos Forschungsinteresse gilt den klinischen und umweltbedingten Faktoren, die die Gehirnentwicklung von Frühgeborenen beeinflussen können. Diese kleinen Patienten sind während ihres gesamten Krankenhausaufenthalts einer Vielzahl von Eingriffen ausgesetzt. Dabei ist der Einsatz von Analgetika und Sedativa oft unerlässlich, um den Säuglingen ein Höchstmaß an Komfort zu bieten. Die Verabreichung solcher Medikamente wird jedoch dadurch erschwert, dass sich Säuglinge noch nicht sprachlich äußern können. Zwar helfen Methoden wie die Kontrolle der Gehirnaktivität mittels konventionellem EEG, um mehr über den Grad der Sedierung zu erfahren. Ihre Auswertung ist jedoch zeitaufwendig und erfordert hohes Fachwissen. Heute können neue Methoden eingesetzt werden, um wichtige EEG-Merkmale automatisch zu erkennen.

Das übergeordnete Ziel dieser Studie ist es, Deep-Machine-Learning-Algorithmen für die Interpretation plötzlicher Veränderungen der EEG-Hintergrundaktivität im Zusammenhang mit der Verabreichung von Sedierung zu verwenden und automatische EEG-Hintergrundveränderungen im Zusammenhang mit der Sedierung mit der klinischen Einschätzung der Sedierung zu kontextualisieren, die durch die Bewertung der Neonatal, Pain, Agitation and Sedation Scale (N-PASS) ausgedrückt wird.

Das in diesem dreijährigen Forschungsprojekt behandelte Thema ist von herausragender Bedeutung für die Neonatologie, da die Verwendung automatischer EEG-Trends für die automatische Erkennung kritischer neurologischer Ereignisse nützlich sein könnte, um die Verabreichung von Sedierungsmitteln bei kritisch kranken Säuglingen zu bewerten und zu verbessern. Die gewonnenen Erkenntnisse werden Pflegeteams helfen, die allerjüngsten Patient:innen besser betreuen zu können.

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Der 7. WEISS-PREIS 2020 in Höhe von rd. € 300.000 wurde Univ.-Prof. Dr. Andreas STOHL, der seit 2020 Vorstand des Instituts für Meteorologie und Geophysik an der UNI Wien ist, für sein eingereichtes Forschungsprojekt „Demonstration einer Lagrange’schen Re-Analyse“ zuerkannt.

Die Preisverleihung durch den Stiftungsvorstand Dkfm. Rudolf Bauer fand am 21. Juni 2021 in einem kleinen, aber nicht minder festlichen Rahmen im Arkadenhof der „ALMA MATER RUDOLPHINA“ in Wien statt. An der Feier nahmen die kfm. Vizepräsidentin des FWF Mag., Frau Ursula Jakubek, der FWF-Präsident Dr. Christof Gattringer, der Rektor der Uni Wien, Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Heinz W. Engl, Frau Univ.-Prof. Dr. Petra Heinz, stv. Dekanin der Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie der UNI Wien, teil.

Meteorologische Re-Analysen der atmosphärischen Bedingungen während der letzten Jahrzehnte, in denen ausreichende Messungen von meteorologischen Parametern, wie etwa Druck, Temperatur, Feuchte, usw.  zur Verfügung stehen, sind ein Standardwerkzeug der Atmosphärenwissenschaften geworden. Sie stellen wohl die meistverwendeten Datensätze in der meteorologischen Forschung dar. Alle herkömmlichen Modelle erfassen meteorologische Parameter wie Luftfeuchtigkeit oder Temperatur an fixen Punkten und speichern die Daten auf einem regelmäßigen Gitter ab. Das ist für viele Forschungszwecke (z.B. Analyse von Temperaturzeitreihen an einem Ort; Erstellung von Wetterkarten zu einem beliebigen Zeitpunkt, usw.) bestens geeignet, bietet aber kaum Möglichkeit Transportprozesse zu analysieren.  Mit Gitterpunkt-Datensätzen lassen sich Fragen nach der Herkunft von Luftverschmutzung an einem Ort, der Ursprung der in einem Niederschlagsereignis fallenden Feuchte oder der Transport von Energie in der Atmosphäre von einer Region zu einer anderen nicht zufriedenstellend beantworten. Dafür wären meteorologische Daten, die entlang sogenannter Trajektorien, den Pfaden von infinitesimal kleinen Luftpaketen, abgespeichert sind, sehr nützlich.

Die Forschung von Dr. Stohl, der unter anderem 16 Jahre als leitender Wissenschaftler am NILU-Norwegian Institute for Air Research tätig war, konzentriert sich auf solche Transportprozesse in der Atmosphäre und der Weiterentwicklung atmosphärischer Ausbreitungsmodelle. Er untersucht Luftschadstoffe, Radioaktivität und Treibhausgase und verwendet die Transportmodellierung, um deren Konzentrationen in der Umwelt, aber auch ihre Quellen anhand atmosphärischer Messungen abzuschätzen. Die Lagrange’schen Modelle folgen dabei den einzelnen Partikeln und erfassen, wie sich die meteorologischen Parameter entlang ihres Weges ändern. In „LARA“ sollen nun erstmalig in einer Lagrange’schen Re-Analyse globale Transportklimatologien erstellt werden, mit denen sich viele ganz grundlegende meteorologische Fragen zum Energie- und Wassertransport in der Atmosphäre neu beantworten lassen. Dies wird neue Einsichten in die weltweiten Auswirkungen (sog. Teleconnections) von Klimaanomalien erlauben, wie etwa dem El-Nino-Phänomen und ganz wesentlich zu einem besseren Verständnis jener Prozesse beitragen, die zu Extremereignissen wie Starkniederschlag oder Hitzewellen führen. Die Lagrange’schen Re-Analyse wird auch anderen Wissenschaftlern zur Verfügung gestellt werden.

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Der 6. WEISS_PREIS 2019 wurde an den Pulmologen und Internisten der Universitätsklinik für Chirurgie der MedUni Wien, Dr. Peter JAKSCH, für das eingereichte Forschungsprojekt „Ein CNI-sparendes Protokoll nach Lungentransplantation“ verliehen. Eine feierliche Preisverleihung fiel leider der Corona-Pandemie zum Opfer, einer Pandemie, die in ihrer schwersten Ausprägung zu einem Versagen der Lunge führt.

Mit knapp 382.000 EUR, davon Euro 200.000 von der Dr. Gottfried und Dr. Vera Weiss Wissenschaftsstiftung,  stehen damit dem Forschungsprojekt der Vienna Lung Transplantation Research Group in der Klinischen Abteilung für Thoraxchirurgie an der MedUNI Wien und des Wiener AKH zur Verfügung. 

Dem Forschungsprojekt, das eine Verbesserung der Transplantationstherapie zum Ziel hat, kommt damit aktuell eine noch größere Bedeutung zu. Die Lungentransplantation ist eine etablierte Therapie für Lungerkrankungen im Endstadium. Die Langzeitergebnisse werden allerdings nach wie vor von zusätzlichen Erkrankungen und chronischer Organabstoßung deutlich eingeschränkt. Die körpereigene Abwehrreaktion gegen ein neu transplantiertes Organ muss mit Medikamenten reduziert werden, die aber besonders nierentoxische Nebenwirkungen haben. Niereninsuffizienz stellt eines der häufigsten Probleme bei Lungentransplantationen dar. In den letzten Jahren wurden weltweit verschiedene Immunsuppressionsstrategien entwickelt, um die Nierenfunktion zu verbessern.  In der für 24 Monate geplanten randomisierten Studie wird an einer Immunsuppressionsstrategie gearbeitet, die es erlaubt, den notwendigen Einsatz eines für die Nieren schädlichen Wirkstoffes maximal zu reduzieren und gleichzeitig die Toleranz des Immunsystems gegenüber dem neuen Organ zu erhöhen. Dieses neue Therapieschema könnte einen direkten, positiven Effekt auf das Überleben und die Lebensqualität transplantierter Patienten bewirken.

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Der 5. WEISS PREIS 2018 wurde dem Geologen Univ. Prof. Dr. Christoph SPÖTL von der Universität Innsbruck für sein eingereichtes Projekt „Eis in Höhlen – ein bedrohtes Archiv des Alpenklimas“ zuerkannt. Die Preisverleihung fand am 27. März 2019 in der Universität Innsbruck im Beisein von FWF-Präsident Univ. Prof. Dr. Klement Tockner und dem Rektor der Universität Innsbruck, Prof. Dr. Tilmann Märk statt.

Mit Euro 200.000 unterstützt die Dr. Gottfried und Dr. Vera Weiss Wissenschaftsstiftung das mit rd. Euro 400.000 geplante Forschungsprojekt von Dr. Spötl. Erhoben werden sollen jenseits der instrumentellen Messperiode Klimadaten der sogenannten Kleinen Eiszeit, einer kühlen und wechselvollen Klimaperiode zwischen ca. 1250 bis 1850 n. Chr.. Der Geologe wird dazu Eishöhlen in den österreichischen Ostalpen im Hinblick auf darin gespeicherte Klimaparameter untersuchen. In Österreich befinden sich einige der weltgrößten Eishöhlen. Diese unterirdischen Gletscher wurden bisher noch nicht eingehend untersucht, obwohl sie wertvolle Informationen speichern. Die Forschungen stehen dabei unter Zeitdruck, da das Eis in den meisten der für die Messungen in Frage kommenden unterirdischen Eishöhlen in den letzten Jahrzehnten stark abgenommen hat und der Fortbestand dieses potenziell einmaligen Umweltarchivs der Alpen in einer wärmeren Welt fraglich ist.

Mitte 2022 konnte Dr. Spötl die ernüchternden Ergebnisse des dreijährigen Forschungsprojektes vorlegen.  Eisablagerungen in Höhlen sind ein kaum erforschtes Umweltarchiv, dessen Existenz durch die globale Erwärmung ernsthaft bedroht ist. In den österreichischen Alpen gibt es rund 1200 solcher eisführenden Höhlen, von denen acht in diesem Projekt eingehend untersucht wurden. Der Schwerpunkt lag dabei auf subvertikalen Höhlen, die als Winterschnee- und Kaltluftspeicher dienen und bis zu zehn Meter Schnee, Firn und Eis enthalten können. Im ersten Teil des Projekts haben wir das Alter dieser Eisablagerungen durch Radiokohlenstoffdatierung von im Eis eingeschlossenen Holzfragmenten bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass das älteste erhaltene Eis aus dem vierten Jahrtausend vor Christus stammt, während der Großteil des Eises während der so genannten Kleinen Eiszeit abgelagert wurde. Im Mittelalter kam es zu einer großflächigen Abschmelzung des Höhleneises. In den letzten Jahrzehnten und Jahren kam es zu einem drastischen Rückgang des Eisvolumens in diesen Höhlen, der in den letzten sechs Jahrtausenden beispiellos ist.

Im zweiten Teil des Projekts wurde die moderne Meteorologie von drei ausgewählten Eishöhlen untersucht. Die Daten zeigen, dass der Winter die wichtigste Jahreszeit ist, die die jährliche Massenbilanz von Schnee und Eis in diesen Höhlen bestimmt. Im Sommer sind diese Kältefallen weitgehend von der Außenatmosphäre entkoppelt. Der Anstieg der winterlichen Lufttemperaturen und der allgemeine Rückgang der winterlichen Schneeniederschläge in den letzten Jahren haben zu einem stetigen Rückgang der vorhandenen Schnee-, Firn- und Eismengen in diesen Höhlen geführt. Dies in erschreckendem Tempo, was darauf schließen lässt, das kleine und mittelgroße alpine Eishöhlen mit hoher Wahrscheinlichkeit in naher Zukunft komplett eisfrei sein werden.

Mit der Zuerkennung des 4. WEISS – PREISES an den jungen Neurowissenschaftler Dr. Kai Kummer ging der WEISS-Preis zum dritten Mal nach Innsbruck. Ausgezeichnet wurde das eingereichte Forschungsprojekt mit dem Titel „DynChomiR“. Die Preisverleihung erfolgte am 21. Februar 2018 in der Medizinischen Universität Innsbruck im Beisein der Vizerektorin der MedUNI Innsbruck, Univ. -Prof. Dr. Christine BANDTLOW, und FWF-Präsident, Univ.-Prof. Dr. Klement TOCKNER.

Das seitens der Stiftung mit Euro 200.000 geförderte Forschungsprojekt „DynChomiR“ wird die Rolle des Neurotransmitters Acetylcholin im medialen präfrontalen Kortex während der Chronifizierung von Schmerz untersuchen. Schmerz ist ein sinnvolles Warnsignal, das anzeigt, wenn etwas im Körper nicht mehr in Ordnung ist. Doch was ist, wenn dieser Schmerz bleibt, auch wenn längst kein Grund dafür mehr gegeben ist. Man spricht dann von chronischen neuropathischen Schmerzen, vom sogenannten Schmerzgedächtnis des Körpers. Das Nervensystem hat gelernt Schmerzen zu empfinden. Chronischer neuropathischer Schmerz stellt ein ernstzunehmendes Problem des öffentlichen Gesundheitswesens dar und wirkt sich stark auf die Lebensqualität der Betroffenen aus. Mit diesem Forschungsprojekt will man jenen Mechanismen auf den Grund gehen, die das Schmerzempfinden verlängern. Die zugrundeliegende Krankheitsentstehung ist nur unvollständig verstanden und diagnostische sowie Behandlungsmaßnahmen unbefriedigend. Der präfrontale Kortex, ein Areal an der Stirnseite des Gehirns ist an der Verarbeitung von Schmerzsignalen beteiligt. Es gilt den Verbindungen und Signalwegen in diesem Netzwerk, das in den präfrontalen Kortex mündet, auf die Spur zu kommen und die Weitergabe des Schmerzes im Gehirn besser zu verstehen. Das präfrontale Acetylcholinsystem, welches eine wichtige Rolle bei der Regulierung von Aufmerksamkeit und Kognition spielt, wurde erst vor kurzem mit neuropathischem Schmerz in Verbindung gebracht. Mit einem interdisziplinären Ansatz sollen im Projekt Hirnregionen untersucht werden, die Informationen zum medialen präfrontalen Kortex leiten und durch schmerzhafte Reize aktiviert werden. Im Zentrum der Arbeiten steht dabei der Neurotransmitter Acetylcholin. Diese Arbeiten werden durch elektrophysiologische Ableitungen ergänzt. In einem komplett neuartigen Ansatz will man sich als nächstes auf Expressionsunterschiede von microRNAs konzentrieren. Dabei handelt es sich um kurze Nukleinsäuren, die eine Vielzahl neuronaler Funktionen beeinflussen können. Dabei sollen mit Hilfe von RNA Sequenzierung neue microRNAs identifiziert werden, die cholinerge Regelkreise im präfrontalen Kortex während der Chronifizierung von Schmerz beeinflussen.

Ein wichtiger Aspekt des Projekts sind Untersuchungen, die sich auf geschlechtsspezifische Unterschiede in Schmerzwahrnehmung und -sensitivität konzentrieren.

Das Projekt „DynChomiR“ wird die Bedeutung von cholinergen Regelkreisen und microRNAs für chronische Schmerzerkrankungen aufklären. Die neuen innovativen Erkenntnisse zur Interaktion von microRNAs, den regulierten Zielproteinen und Regulationswegen werden anderen Wissenschaftsdisziplinen zur Verfügung stehen. Das neu gewonnene Wissen über die Rolle cholinerger Regelkreise und microRNAs in Schmerzerkrankungen soll letztendlich neue Wege für die Behandlung von neuropathischem Schmerz aufzeigen und wichtige Daten für andere neurologische Erkrankungen liefern.

In vierjähriger Forschungsarbeit wurde der Frage der Ursache von chronisch neuropathischen Schmerzen nachgegangen, die ein ernstzunehmendes Problem für das öffentliche Gesundheitswesen darstellen und zudem die Lebensqualität der betroffenen Patienteninnen erheblich beeinträchtigen. Die Pathogenese, die neuropathischen Schmerzen zugrunde liegt, ist noch immer nicht vollständig geklärt, so dass die Diagnose- und Behandlungsmöglichkeiten nur unbefriedigend sind. Neuropsychiatrische Komorbiditäten wie Depressionen, Substanzkonsum und Angststörungen sind häufig. Mit dem Projekt DynChomiR wollten Dr. Kummer und sein Team die Rolle des Neurotransmitters Acetylcholin im medialen präfrontalen Cortex (mPFC) untersuchen - einer Hirnregion, die nachweislich stark an der Schmerzverarbeitung beteiligt ist. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass eine Klasse kleiner, nicht-kodierender RNAs, nämlich microRNAs, erhebliche Auswirkungen auf die Translation von Genen in Proteine hat, wobei einige von ihnen speziell auf Gene abzielen, die für die Acetylcholin-Signalübertragung verantwortlich sind. Daher wurde das Zusammenspiel zwischen Acetylcholin-Signalübertragung und microRNAs im mPFC untersucht. Anhand eines präklinischen Modells für neuropathische Schmerzen wurde herausgefunden, dass die cholinerge Signalübertragung im mPFC während der Schmerzchronifizierung verändert ist, wobei die Nervenzellen dort weniger auf cholinerge Stimulation reagieren. Festgestellt wurde auch, dass die Freisetzung von Acetylcholin als Reaktion auf einen schmerzauslösenden Stimulus verändert war. Das basale Vorderhirn (BF) ist eine Hirnregion, die bisher noch nicht mit der Schmerzverarbeitung in Verbindung gebracht wurde. Interessanterweise ist das BF die Hauptquelle des Acetylcholins im mPFC. Daher analysierte man die Erregbarkeit der Acetylcholin-produzierenden (cholinergen) Neurone im BF und stellte fest, dass diese Zellen leichter erregbar waren, was mit der veränderten Acetylcholinfreisetzung im mPFC zusammenhängen kann. Um die zugrundeliegenden Mechanismen dieser neuronalen Anpassungen weiter zu untersuchen, wurde getestet, ob ein anderer Neuronentyp innerhalb des BF, der die Fähigkeit hat, eine hemmende Kontrolle über ganze Hirnregionen auszuüben, ebenfalls Veränderungen in der Erregbarkeit aufweist. Diese Parvalbumin-positiven GABAergen Neurone zeigten in der Tat veränderte elektrophysiologische Eigenschaften und eine verminderte Erregbarkeit. Daraus wurde geschlossen, dass die verringerte Erregbarkeit der hemmenden BF-Neurone zu einer Enthemmung der cholinergen BF-Neurone führt und dadurch die Acetylcholinfreisetzung im mPFC beeinträchtigt. Die Untersuchung der microRNAs in den jeweiligen Hirnregionen ergab keine unterschiedliche Expression, die mit der cholinergen Signalübertragung in Zusammenhang gebracht werden konnte. Diese Ergebnisse heben das basale Vorderhirn und insbesondere die cholinerge Verarbeitung und deren Dysregulation als mögliche Ursache für die psychischen Begleiterkrankungen chronischer Schmerzen hervor und stellen gleichzeitig ein vielversprechendes Ziel für die Behandlung oder sogar Vorbeugung von schmerzbedingten kognitiven Defiziten dar. Die Fokussierung auf die vorgelagerten Hirnregionen und Neuronentypen ist auf dieser Ebene des Schmerzpfads beispiellos und stellt den Weg des schmerzhaften Informationsflusses und dessen Zusammenhang mit kognitiven Störungen bei chronischen Schmerzpatienten in Frage.

Der 3. WEISS PREIS wurde Prof. Dr. Alexander GOHM vom Institut für Atmosphären- und Kryosphärenwissenschaften der UNI Innsbruck für sein eingereichtes Forschungsprojekt „Durchbruch und Zusammenbruch von Föhn (PIANO)“ verliehen. Die Preisverleihung fand am Freitag, dem 20. Jänner 2017, mit einem besonders stimmigen Festakt an der Leopold-Franzens Universität Innsbruck durch Dkfm. Rudolf Bauer (Stiftungsvorstand) im Beisein von FWF-Präsident Prof. Dr. Klement Tockner; dem Rektor Prof. Dr. Tilmann Märk, dem Dekan Prof. Dr. Georg Kaser, sowie vielen InstitutskollegInnen und Freunden statt.

Das mit insgesamt rund 360.000 Euro geförderte Projekt wird die Mechanismen des Eindringens von Föhn in Tälern und des Zusammenbrechens dieses warmen, trockenen Fallwinds erforschen.Sturmwinde im Gebirgslee stellen eine der größten Wettergefahren in Gebirgsregionen dar, abgesehen von Gewittern und Starkniederschlägen. Der alpine Föhn ist ein prominenter Vertreter dieser Art von Stürmen. Im Laufe der letzten Dekaden hat sich die wissenschaftliche Gemeinde anhaltend bemüht, das Verständnis und die Vorhersage dieser heftigen Winde zu verbessern. Allerdings konzentrierte sich die bisherige Forschung (Alpine Experiment ALPEX Anfang der 80er Jahre und des Mesoskalige Alpine Programm MAP Ende der 90er Jahre) hauptsächlich auf die voll entwickelte Phase und weniger auf die Anfangs- und Endphase von Föhn. Darum sind die Mechanismen des Eindringens von Föhn in Tälern und des Zusammenbrechens von Föhn immer noch wenig bekannt. Jedoch wirken sich gerade diese kurzlebigen Phasen am stärksten auf die Flugsicherheit und die Luftgüte im Tal aus. Durchbruch und Zusammenbruch von Föhn werden von verschiedenen atmosphärischen Prozessen kontrolliert. Einige der vorangehenden Studien lieferten widersprüchliche Aussagen darüber, welche dieser Prozesse dominieren. Zudem stellt Föhn eine große Herausforderung für numerische Wettervorhersagemodelle dar. Prognosefehler sind teilweise auf unzureichende Erfassung dieser Prozesse zurückzuführen.

Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, das Verständnis von atmosphärischen Prozessen, welche den Durchbruch und Zusammenbruch von Föhn bestimmen, zu verbessern. Die Methodik basiert auf einer Kombination von raffinierten Messtechniken und Computersimulationen. Ein zentrales Element des Projektes ist ein Feldexperiment, das in Innsbruck (Inntal) und Umgebung durchgeführt wird. Die wichtigsten atmosphärischen Beobachtungssysteme sind drei kombinierte Laser-basierende Instrumente (sogenannte Lidars) zur distanzierten Erfassung des turbulenten Windfelds im Tal sowie ein Forschungsflugzeug zur Beobachtung des Strömungsfeldes im Flugniveau. Um die räumlichen Lücken der Messsysteme zu füllen, wird die Strömung mit einem Computermodell (Weather Research and Forecasting Model) simuliert. Beobachtungen und Simulationen dienen dazu, alle relevanten Atmosphärenprozesse zu quantifizieren. Das Computermodell wird nicht nur für reale Fallstudien verwendet, sondern auch als virtuelles Labor, um die Sensitivität des Durchbruchs und Zusammenbruchs von Föhn auf verschiedene Faktoren zu prüfen. Ziel des Projektes ist die Erstellung eines umfassenden Bildes von verschiedenen Prototypen der Föhnentwicklung. Das Projektergebnis dient unter anderem dazu, die Vorhersagegüte von numerischen Wettervorhersagemodellen über komplexem Gelände und somit auch die Warnungen vor gefährlichen Turbulenzen und Luftverschmutzung in Tälern zu verbessern.

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Der 2. WEISS-PREIS – erstmals auf dem Gebiet der Anästhesie - wurde Herrn Ass.-Prof. PD Dr. Klaus Ulrich KLEIN von der MedUNI Wien, Inst. f. Anästhesie, allgemeine Intensiv-& Schmerztherapie, für sein eingereichtes Projekt „Schnelle PO2 Änderungen als Ursache des Lungenversagens“ zuerkannt. Sein Interesse und wissenschaftlicher Schwerpunkt liegt schon seit seiner Facharztausbildung in der Erforschung von Organdysfunktionen in der perioperativen Phase, vor allem die der Lunge und des Gehirns. Die feierliche Preisverleihung fand am 9. März 2016 im „Haus der Forschung“ im Beisein der Molekularbiologin und  FWF-Interimspräsidentin, Frau Dr. Christine Mannhalter, statt.

Das innovative Forschungsprojekt wird an der Universitätsklinik für Anästhesie, Allgemeine Intensivmedizin und Schmerztherapie der Medizinischen Universität Wien durchgeführt werden, die sich aufgrund ihres wissenschaftlichen Schwerpunktes - maschinelle Beatmung der Lunge/ARDS - dafür besonders eignet.

Viele kritisch erkrankte Patientinnen und Patienten auf der Intensivstation leiden an einem akuten Lungenversagen und benötigen eine mechanische Beatmung zur Unterstützung der gestörten Lungenfunktion. Allerdings ist die mechanische Beatmung per se schädigend und kann zu einer weiteren Lungenschädigung führen. Dieses beatmungsassoziierte Lungenversagen ist für die Intensivtherapie hochrelevant und von Bedeutung für langfristige Konsequenzen wie verlängerter Intensivaufenthalt, reduzierte Lebensqualität, kognitive Funktionsstörungen und Arbeitsunfähigkeit. Weltweit wird dieses Thema untersucht, um zugrunde liegende Schädigungsmechanismen sowie neue Strategieansätze zur Vermeidung von Lungen- und zusätzlichen Organschäden durch mechanische Beatmung zu identifizieren.

Ein wichtiger Mechanismus der Lungenschädigung durch mechanische Beatmung ist das zyklische Eröffnen und Verschließen der erkrankten Lunge. Kürzlich konnte gezeigt werden, dass dieses Phänomen neben der mechanischen Belastung auch schnelle PO2-Änderungen in der Lunge hervorruft, deren Bedeutung bisher nicht bekannt ist. Wir stellen die Hypothese, dass schnelle PO2-Änderungen ein eigenständiger Mechanismus der Lungenschädigung sind. Erstmals sollen mit diesem Forschungsprojekt die zugrunde liegenden Pathomechanismen und Signalwege untersucht werden, welche durch schnelle PO2-Änderungen in der Lunge hervorgerufen werden.

In einem neu entwickelten Zellkultur-System wird zunächst der Effekt konstanter und schnell schwankender PO2-Konzentrationen auf Lungenzellen von Mäusen untersucht, um wichtige zelluläre Signaltransduktionswege zu analysieren. Zudem soll die Bedeutung verschiedener Zelltypen der Lunge bei der PO2-vermittelten Schädigung sowie der Effekt klassischer anti-oxidativer und anti-inflammatorischer Agentien untersucht werden. Nachfolgend werden die in-vitro gewonnenen Erkenntnisse in einem ex-vivo Ansatz überprüft. Hierzu sollen isolierte Schweinelungen in einem Perfusionsmodell den identen konstanten und schwankenden PO2-Konzentrationen ausgesetzt werden. Dieses Modell basiert auf einer kombinierten Hochfrequenz-Oszillations-Beatmung und einer extrakorporalen Membranoxygenierung zur präzisen Adjustierung des Ziel-PO2. Schnelle PO2-Änderungen können entweder durch Modifikation der Beatmung oder der Durchblutung – jedoch ohne mechanische Belastung der Lunge – vorgenommen werden.

In dem Abschlussbericht des knapp über drei Jahre dauernden Forschungsprojekts wird festgehalten, dass die Sterblichkeitsrate von Patienten mit schwerem Lungenversagen immer noch bei 30-40% liegt. Die meisten Patienten sterben aber nicht aufgrund der initialen Lungenschädigung, sondern aufgrund eines sekundären Multiorganversagens. Die Ergebnisse des Forschungsprojektes belegen eindeutig, dass schnelle Sauerstoffschwankungen zu biochemischen Reaktionen führen, welche sich von konstanten Sauerstoffbedingungen unterscheiden und einen eigenständigen Schädigungsmechanismus für Lungenversagen repräsentieren.

Erster Preisträger des Forschungsförderungspreises für Meteorologie der Dr. Gottfried und Dr. Vera Weiss Wissenschaftsstiftung ist Dr. Kay Helfricht vom IGF, dem Institut für Interdisziplinäre Gebirgsforschung an der Universität Innsbruck, für sein eingereichtes Projekt „pluSnow – Verwendung von Schneehöhendaten zur Minimierung des Niederschlagsmessfehlers“. Der mit EUR 200.000 dotierte Preis wurde am 8.6.2015 im Rahmen einer feierlichen Veranstaltung in den Wiener Sophiensälen überreicht. 

In Gebirgsräumen wie den Alpen fällt ein signifikanter Teil des jährlichen Niederschlages als Schnee.

Die zeitliche Abfolge von der Wasserspeicherung in der Schneedecke und die Freisetzung von

Schmelzwasser prägt die Hydrologie von alpinen Einzugsgebieten und bestimmt eine Vielzahl von

ökologischen, gesellschaftlichen und ökonomischen Aspekten. Die Stromerzeugung aus Wasserkraft, die Straßenwartung, Warnsysteme bezüglich Hochwasser und Lawinen, aber auch der Skibetrieb sind auf genaue Kurzzeit‐Vorhersagen von Schneehöhen und dem entsprechenden Wasseräquivalent des Schneefalls angewiesen. Mit herkömmlichen Messmethoden ist dies aber schwierig und nur eingeschränkt möglich. Automatische Messungen des Niederschlags im Hochgebirge liegen meist unter den realen Werten. Durch die teils hohen Windgeschwindigkeiten auf den Bergen landet oft nur ein Teil der Schnee- und Regenmenge tatsächlich in den Messgeräten. Es braucht daher Methoden, um die Messungen mathematisch zu korrigieren und so die Analysen und Vorhersagen von Schneemengen im Gebirge zu verbessern. Das Projekt „pluSnow“ wird zu der bereits stark fokussierten Forschung für weltweit bessere Messungen des festen Niederschlages und zu einer genaueren Analyse der Alpinen Klimatologie speziell des Winterniederschlages beitragen. Der Messfehler in der Niederschlagsmessung mit konventionellen Pluviometern soll durch die Einbindung von Messungen der Neuschneehöhen in die Analyse von Niederschlagsdaten minimiert werden und Kurzzeit‐Vorhersagen wesentlich verbessern.

Ziel des Projektes “pluSnow“ war es, präzise und zeitlich hoch aufgelöste Schneehöhenmessungen und Niederschlagsdaten zu kombinieren, um den Zusammenhang zwischen Schneehöhenzuwachs und gemessenem Niederschlag an automatischen Wetterstationen im Detail zu untersuchen. Als erstes Ergebnis des dreieinhalbjährigen Forschungsprojektes konnte eine hohe Korrelation zwischen stündlichen Daten des optischen Schneehöhensensors SHM30 (G. Lufft Mess- und Regeltechnik GmbH) und gemessenen Niederschlagsdaten festgestellt werden. Dieser Sensor ist an über 80 automatischen Wetterstationen der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) montiert und liefert auch bei Schneefall eine millimetergenaue Schneehöhe. Um die Neuschneehöhe in flüssigen Niederschlag umrechnen zu können muss die Neuschneedichte bekannt sein. Aus der kombinierten Analyse von Schneehöhen- und Schneewasseräquivalentmessungen an vier Bergstationen wurde eine durchschnittliche Dichte des Neuschnees für stündliche Schneefalldaten von 68 ± 9 kgm³ berechnet. Diese mittlere Neuschneedichte liegt erheblich unter der für die tägliche Schneefallmenge häufig verwendeten Näherung von 100 kgm³. Die Schwankungen der Neuschneedichte um diesen Mittelwert konnten mit den bisher am Stationsstandort gemessenen meteorologischen Daten nicht erklärt werden. Ein umfassender Vergleich des Wasseräquivalents von korrigierten Neuschnee- und Niederschlagsmessungen einer großen Anzahl automatischer Wetterstationen zeigt, dass der Zusammenhang zwischen den Änderungen der Schneehöhe und gemessenen Niederschlag sehr standortspezifisch ist. Somit ist eine globale Berechnung der Korrekturfaktoren des Winterniederschlags mittels optischer Schneehöhendaten und neuer Schneedichtealgorithmen nicht für alle Stationen anwendbar, scheint jedoch nützlich zu sein, um die Unterschätzung der gemessenen Winterniederschläge bei einer Reihe von automatischen Wetterstationen zu korrigieren. Im Allgemeinen sind Verbesserungen der Modellierung der Schneedecke die Grundlage für eine Reihe von Anwendungen in Betriebsservices, wie z. B. Verkehrserhaltung, Echtzeit-Hochwasserwarnsysteme für hydrologische Services und Lawinenwarnung, aber auch Wasserkraftunternehmen und Skigebiete, die alle darauf abzielen Verbesserungen der öffentlichen Sicherheit und des nachhaltigen Umgangs mit Ressourcen zu erwirken. Das Projekt zeigte, dass die Messgenauigkeit des optischen Sensors ausreicht, um die Änderungen der Schneehöhe für den Vergleich mit den Niederschlagsdaten zu analysieren, und dass stündliche Werte für Neuschneedichten aus bestehenden schneehydrologischen Messungen berechnet werden können. Im Rahmen des „pluSnow-Projektes“ wurde eine detaillierte Stationsanalyse und Weiterentwicklung eines Schneemodells umgesetzt, welches von der ZAMG, der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik, und Partnern für verschiedene Anwendungen in Österreich operationell eingesetzt wird.