Entschlüsselung der Laminar-spezifischen Verbindungen und ihrer vaskulären und neuronalen Korrelate

Die dynamischen Signale des Gehirns liefern Schlüsselinformationen, die für ein besseres Verständnis der Gehirnfunktion genutzt werden können. Mithilfe der funktionellen Magnetresonanz-tomographie (fMRI) können solche dynamischen Signale detektiert werden. Auf diese Weise können Aktivitätsmuster und funktionelle Verbindungen des gesamten Gehirns kartiert werden. In dem vorliegenden Projekt werden neuartige fMRI-Methoden mit hochmodernen Methoden der molekularen Bildgebung, wie der GCaMP-basierten Kalzium faseroptischen Aufzeichnung, kombiniert werden, um die Gehirndynamiken in verschiedenen Schichten des Großhirns zu untersuchen. Durch die Verwendung von zeilenabtastendem Gradienten-Echo mit Kleinwinkelanregung (Fast Low-Angle Shot, FLASH) und stationärer freier Präzession (steady-state free precession, bSSFP) soll das ruhende und stimulierte Rattenhirn bildlich erfasst werden, um bisher einzigartige und hoch raum-zeilich fMRI Daten aus den spezifischen Gehirn-Schichten zu erhalten. Diese multidimensionalen Signale der Gehirndynamik zusammen mit der 3D-Rekonstruktion der Blutgefäße im Gehirn werden neuartige Daten liefern, die verwendet werden können, um Computermodelle von den Zellen zum Netzwerk zu erstellen. Dadurch können die physiologischen Grundlagen der Gehirnverschaltung wesentlich genauer ermittelt werden als dies bisher möglich war. Insbesondere sollen die vaskulären und neuronalen Korrelate von weitreichenden Verbindungsmustern des globalen Netzwerkes entschlüsselt werden, welche repräsentativ für bestimmte kognitive Gehirnzustände (Grundzustand, Aufmerksamkeit, Erkenntnisvermögen) sind.