Mikrolaminar – Simulation und Verifizierung von funktionellen MRT Signalen mit Hilfe von neuartigen vaskulären Modellen

Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) ist heute das am weitesten verbreitete Werkzeug zur nicht-invasiven Messung der Aktivität im gesamten Gehirn. Die fMRI erfasst Veränderungen des Blutflusses, des Blutvolumens und der Blutsauerstoffsättigung, die mit der neuronalen Aktivität einhergehen. Diese Parameter sind Grundlage des BOLD-Signals (Blood Oxygenation Level Dependent), der am häufigsten verwendeten und robustesten fMRI-Methode. Trotz der vielen Erfolge besteht die grundlegende Einschränkung der fMRI-basierten Messungen der Hirnaktivität darin, dass diese hämodynamischen Antworten nur indirekt mit der neuronalen Aktivität zusammenhängen. Obwohl sich die fMRI als zuverlässiges Maß für die Hirnaktivierung erwiesen hat, ist nicht bekannt, ob die fMRI zur Messung detaillierter Muster der funktionellen Architektur verwendet werden kann. Klassische Studien haben gezeigt, dass die fMRI einige Merkmale zerebraler kortikaler Säulen erkennen kann, und neue Studien deuten auf die Fähigkeit der fMRI hin, die Aktivierung kortikaler Schichten darzustellen, aber die Frage bleibt: Wo liegen die Grenzen der fMRI und wie genau kann sie die neuronale Aktivität erfassen? Ziel des Projektes ist es, die Qualität zur Messung neuronaler Aktivität mittels fMRI durch detaillierte biophysikalische Modellierung der hämodynamischen Antwort zu verbessern. Prämisse des Projektes ist, dass diese hämodynamischen Antworten auf ausreichend feinen räumlichen Skalen reguliert zu sein scheinen, so dass eine schichtspezifische und räumlich hoch aufgelöste fMRI möglich sein könnte, sofern die komplexe Hämodynamik richtig interpretiert werden kann. Ein neuer Ansatz wird es dem Projekt ermöglichen, zu quantifizieren, wie die fMRI die neuronale Aktivität durch den "Filter" der Hämodynamik darstellt, und zu testen, ob die fMRI die Aktivierung innerhalb verschiedener kortikaler Schichten genau erfassen kann.