Projektbeschreibung
MRT überträgt strukturelle Merkmale des Gehirns in Funktionen
Die Komplexität der neuronalen Vernetzung im Gehirn wirft einige Fragen zu deren Funktion und auch der unglaublich präzisen Entwicklung auf. Im Laufe der Jahre hat die Kartierung dieser axonalen Verbindungen wichtige Einblicke in das neuronale Netz des Gehirns ermöglicht, doch über die Funktion dieser Verbindungen ist noch wenig bekannt. Dieses Wissen ist jedoch wichtig, denn bestimmte Erkrankungen wie die Neurodegeneration wirken sich auf neuronale Merkmale wie den Durchmesser und die Myelinisierung aus. Durch das über den Europäischen Forschungsrat finanzierte Projekt CoM-BraiN soll ein neuer Rahmen für die Bildgebung axonaler Fingerabdrücke der Verbindungen im gesunden und kranken Hirn entwickelt werden. Die Forschenden werden die bestehende MRT-Technologie ausweiten, um die Beziehung zwischen Struktur und Funktion im Gehirn zu charakterisieren und zu bestimmen, wie diese durch Erkrankungen des Gehirns verändert werden.
Ziel
Axonal bundles in cerebral white matter form the structural basis of functional brain networks, enabling effective integration of neural activity. The axonal connections are not homogenous structures. Axons differ in diameter and myelination, enabling signal conduction at different velocities. This axonal diversity is a clinically relevant microstructural feature, as neurodegenerative or neuroinflammatory processes can affect axon diameters differently. Recent advances in Magnetic Resonance Imaging (MRI) have enabled the non-invasive mapping of the microstructural properties of brain network connections in live brains. But attempts to correlate these structural features with brain function have not yet been successful. I have pioneered the mapping of axon diameters that are directly linked to the conductive properties of axonal connections by using diffusion MRI in living human brain. Also, I have established an unique cross-disciplinary validation setup for such methods by combining nanoscopic 3D Synchrotron Radiation Imaging and functional cell-specific targeting techniques. By Conduction Velocity Mapping in Brain Networks (CoM-BraiN) I will be able to unravel the altered functional dynamics of the microstructural connections in the diseased brain. Methodologically, I will push the frontiers of MRI by creating a new translational CoM-BraiN framework for non-invasive and in-vivo studies in animals and humans. Clinically, CoM-BraiN will provide a new window into the characterization of neuropathological changes in the diseased brain and contribute to the identification of structure-function fingerprints of psychiatric and neurodegenerative disorders that are thought to be a major pathogenic factor in many brain diseases.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC - Support for frontier research (ERC)Gastgebende Einrichtung
3400 Hillerod
Dänemark