ZRFN - Rezeptorarchitektur und funktionelle Netzwerke im Gehirn von Menschen, Primaten und Nagetieren

Neurotransmitterrezeptoren spielen eine entscheidende Rolle bei der Regulierung der neuronalen Erregbarkeit und der Kommunikation im neuronalen Netz. Die Beziehung zwischen Rezeptorarchitektur und Hirnfunktionen, insbesondere im Hinblick auf die evolutionäre Entwicklung des komplexen Zusammenspiels von Struktur und Funktion bei verschiedenen Arten ist noch weitgehend unerforscht. Übergreifende Ziel dieses Projekts ist es, diese Lücke durch die Integration von 3D-Neurotransmitterrezeptor-Autoradiographie mit multimodaler MRT bei Menschen, Makaken, Marmosetten und Ratten zu schließen. Um dieses Ziel zu erreichen, werden hochauflösende Rezeptorkarten bei Ratten und Marmosetten mit Hilfe eines neuronalen Netzwerks mit Transfer-Learning rekonstruiert. Im Rahmen von Ziel 1 wird der multimodale, speziesübergreifende Abgleich von Gehirnen erneuert, indem Graph-Matching- und Joint-Embedding-Algorithmen verwendet werden, um homologe multimodale Merkmale (d. h. Rezeptorarchitektur, funktionelle Konnektivität [FC] in der fMRI) zu extrahieren und den Abgleich zwischen den Spezies zu verbessern. Dieser Abgleich wird eine speziesübergreifende Transformation für künftige Übersetzungsstudien mit Tiermodellen ermöglichen. Ziel 2 wird sich auf die Struktur-Funktions-Kopplung konzentrieren, indem Rezeptor- und Funktionskonnektivitäts-Gradienten im Cortex sowie die regionale Ähnlichkeit zwischen Rezeptorlaminationskovarianz und FC innerhalb und zwischen den Arten verglichen werden. Dies wird die gemeinsame und artspezifische Beziehung zwischen mikroskaliger Rezeptorarchitektur und makroskaliger FC aufdecken. Bei Ziel 3 werden die raum-zeitlichen dynamischen Signaturen des Gehirns (d. h. Koaktivierungsmuster, Wanderwellen) mit der Rezeptorarchitektur innerhalb und zwischen den Arten verknüpft, um eine evolutionäre Perspektive der neurochemischen Grundlage für die Dynamik des Gehirns zu eröffnen.