Marthe begynte som forskningsassistent ved NKB i 2012. Deretter doktorgradstipendiat ved Universitetet i Stavanger (UiS) og NKB med avhandlingen «Cerebrospinal fluid α-synuclein, a potential biomarker for Parkinson’s disease and other neurodegenerative disorders with Lewy body pathology (2014-2019).

Forskningsfokus er proteinbiomarkører for nevrodegenerative lidelser som Parkinsons sykdom, demens med Lewy legemer og Alzheimers sykdom.