Computergestützte Untersuchung des menschlichen Hirnstamms im 9,4 Tesla MRT - Studien der Colliculi superiores und somatovisuelle Integration

Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Sequenzen, Analysemethoden und Modellen zur Untersuchung des menschlichen Hirnstamms mithilfe der 9,4 T Magnetresonanztomographie (MRT). Diese Methoden sollen bei Studien an den Colliculi superiores (CS) angewandt und validiert werden. Die CS sind makroanatomisch mithilfe von MRT-Aufnahmen des Hirnstamms sicher zu lokalisieren. Zugleich ist ihre mesoskopische und mikroskopische Anatomie im Menschen in-vivo nicht zugänglich. Die CS sind ein gut untersuchtes System der multisensorischen Integration in Tiermodellen und werden mit neurologischen Störungen in Verbindung gebracht. In Vorarbeiten wurde bei einer 3T MRT Studie ein 10-fach niedrigeres Kontrast-Rausch-Verhältnis (Contrast-to-Noise-Ratio, CNR) in den CS im Vergleich zum primären visuellen Kortex (V1) gefunden. In diesem Projekt soll (1) die Erhöhung der CNR in einer 9,4T MRT Studie im V1 und CS quantifiziert werden, (2) die Verteilung des Signalrauschens in V1 und CS bei 3T und 9,4T verglichen werden, und (3) die Passung des typischen HRF-Modells als Impulsantwort eines linearen, zeit-invarianten Systems an die Signalcharakteristik des Hirnstamms verbessert werden. In vorhergehenden Arbeiten konnten die dynamischen Veränderungen der kortikalen hämodynamische Antwortfunktion (haemodynamic response function (HRF) im Kortex bei 3T in einem arteriellen Impuls Modell (AIM) besser als mit dem bislang verwendeten Balloon Modells beschrieben werden. Dieses AIM soll in diesem Projekt auf die Hirnstammdaten bei 9,4T angewendet werden. Außerdem soll eine probabilistische Karte der Schichten der CS erstellt werden. Dazu wird ein polares, der Struktur des Hirnstamms besser angepasstes Koordinatensystem entwickelt. Diese neu entwickelten Methoden wenden in einer beispielhaften Untersuchung der somatosensorischen Funktionen der humanen CS angewendet werden.