Die funktionelle Bildgebung mittels Kernspintomographie, Magnetenzephalographie und EEG hat in den letzten Jahren neue Erkenntnisse über die neuroanatomische Organisation dieser Gedächtnisfunktionen geliefert, die unmittelbare Relevanz für die Entwicklung präventiver und therapeutischer Strategien bei dementiellen Erkrankungen haben. Eine wichtige Rolle spielen hier Neurotransmitter wie Dopamin, Noradrenalin, Serotonin und Acetylcholin. Diese sind nicht nur wichtig für die Regulation höherer Hirnfunktionen, sie sind auch von neurodegenerativen Prozessen besonders stark betroffen. Am IKND wird mit Hilfe innovativer Verfahren der funktionellen und strukturellen Bildgebung sowie der Analyse genetischer Variationen untersucht wie diese Neurotransmitter Hirnfunktionen regulieren und welche Auswirkungen von ihren Störungen ausgehen. Forschungsergebnisse des IKND deuten z.B. daraufhin, dass der Botenstoff Dopamin das Langzeitgedächtnis für neue Ereignisse verbessert und motivational aktivierende Effekte auf Mobilität hat.  Dopamin verbindet dabei die motivationalen Aspekte von Belohnungserwartung mit Neuheit und regt so exploratives Verhalten von neuen Umgebungen an, aus heutiger Sicht ein wichtiger Antriebsmechanismus für Hirnplastizität im Alter. Funktionell und strukturell bildgebende Studien zeigen, dass auch bei gesunden älteren Menschen degenerative Prozesse von Dopamin produzierenden Hirnregionen mit Gedächtnisproblemen in Verbindung stehen. Eine altersbedingte Degeneration dieser Regionen hat daher negative Auswirkungen auf das Langzeitgedächtnis und auf die Motivation Neues zu erkunden. Daraus ergeben sich Konsequenzen für die Prävention von Gedächtnisverlusten im Alter.

Mit Hilfe innovativer Verfahren der funktionellen und strukturellen Bildgebung (Kernspintomographie, Magnetenzephalographie und EEG)sowie der Analyse genetischer Variationen wird untersucht wie Neurotransmitter ( Dopamin, Noradrenalin, Serotonin und Acetylcholin) Hirnfunktionen regulieren. Desweiteren entwickeln wir statistische Modelle der Veränderungen des Gehirns bei der Krankheitsprogression in neurodegenerativen Erkrankungen wie z.B. Chorea Huntington oder Morbus Alzheimer. Die Veränderungen von kognitiven Fähigkeiten werden in Beziehung zu den Gehirnveränderungen gesetzt. Risikofaktoren wie zB. Gene oder Vaskuläre Faktoren werden zur Analyse individueller Unterschiede der Krankheitsprogression herangezogen. Dynamische Ansätze werden zur Beschreibung von kausalen Prozessen verwendet. Darüberhinaus verfolgen wir die Entwicklung von Daten-getriebenen Ansätzen um rein klinisch gebildete Krankheitskategorien durch multivariates Clustering von Biomarkern, Verhaltensdaten und Bildgebung zu ersetzen. 
Die Zweiphotonenmikroskopie gewinnt stetig an Ansehen als wichtiges Werkzeug der Beobachtung von lokalen Schaltkreiselementaktivitäten in hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung. 
Sie erlaubt Einblicke in die Verschlüsselung von Informationen und Übermittlung von Signalen durch die unterschiedlichen Hirnregionen durch die neuronalen Schaltkreise. Wir nutzen die moderne in vivo Zweiphotonenmikroskopie um die zelltypspezifischen Mikroschaltkreise innerhalb des zerebralen Kortex als auch zu subkortikalen Strukturen, zu untersuchen.