D-USA Verbund: Neurophysiologische Basis der Gehirnkonnektivität: Studien unter Verwendung multimodaler Bildgebung in Kombination mit computergestützter Modellierung und Analyse

Computergestützte Verfahren in den Neurowissenschaften sind fundamental für ein besseres Verständnis der Gehirnfunktion. Hierfür sind funktionelle und metabolische Messungen notwendig, die mit Hilfe von nicht invasiven Bildgebungsverfahren wie der Magnetresonanztomographie (MRT) und der Positronen-Emissions-Tomograhie (PET) durchgeführt werden. Im Rahmen dieses Projekts sollen bisher weitgehend unerforschte metabolische Netzwerke im Gehirn untersucht werden, die selbst im Ruhezustand vorhanden sind. Hierfür werden mit Hilfe einer neuen Bildgebungstechnik, der kombinierten PET/MR Messungen des Gehirnmetabolismus und gleichzeitig Messungen der Gehirnfunktion durchgeführt. Diese multimodalen Bildgebungsdaten sollen für verschiedene metabolische Marker und unter verschiedenen funktionellen Stimuli aufgenommen werden. Die Daten werden dann mit Hilfe komplexer Netzwerkanalysetechniken ausgewertet. Hierbei soll z. B. untersucht werden, ob zwischen bestimmten Gehirnarealen metabolische und funktionelle Verbindungen vorhanden sind. Diese Information über die metabolischen Grundlagen der Gehirnkonnektivität dient einerseits der Grundlagenforschung, ist aber auch für eine spätere klinische Anwendung von hoher Bedeutung. Es ist zu erwarten, dass sich z. B. während neurologischer Erkrankung nicht nur die Gehirnfunktion ändert sondern auch metabolische Netzwerke im Gehirn beeinflusst werden. Mit Hilfe kombinierter PET/MR Bildgebung werden für vier verschiedene metabolische Marker (Glucose, Perfusion, Serotonin Transporter und D2 Rezeptoren) Daten des Gehirns aufgenommen. Diese Daten werden dann mit Hilfe von Korrelations-Matrizen, Independent Component Analyse und Seed-Based-Verfahren ausgewertet, um Rückschlüsse auf die Gehirnkonnektivität zu ziehen. Datenaufnahme und Auswertung erfolgen über einen Zeitraum von drei Jahren.