Ziel
Functional-Magnetic Resonance Imaging (fMRI) has transformed our understanding of brain function due to its ability to noninvasively tag ‘active’ brain regions. Nevertheless, fMRI only detects neural activity indirectly, by relying on slow hemodynamic couplings whose relationships with underlying neural activity are not fully known.
We have recently pioneered two unique MR approaches: Non-Uniform Oscillating-Gradient Spin-Echo (NOGSE) MRI and Relaxation Enhanced MR Spectroscopy (RE MRS). NOGSE-MRI is an exquisite microstructural probe, sensing cell sizes (l) with an unprecedented l^6 sensitivity (compared to l^2 in conventional approaches); RE MRS is a new spectral technique capable of recording metabolic signals with extraordinary fidelity at ultrahigh fields.
This proposal aims to harness these novel concepts for mapping neural activity directly, without relying on hemodynamics. The specific objectives of this proposal are:
(1) Mapping neural activity via sensing cell swellings upon activity (μfMRI): we hypothesize that NOGSE can robustly sense subtle changes in cellular microstructure upon neural firings and hence convey neural activity directly.
(2) Probing the nature of elicited activity via detection of neurotransmitter release: we posit that RE MRS is sufficiently sensitive to robustly detect changes in Glutamate and GABA signals upon activation.
(3) Network mapping in optogenetically-stimulated, behaving mice: we propose to couple our novel approaches with optogenetics to resolve neural correlates of behavior in awake, behaving mice.
Simulations for μfMRI predict >4% signal changes upon subtle cell swellings; further, our in vivo RE MRS experiments have detected metabolites with SNR>50 in only 6 seconds. Hence, these two complementary –and importantly, hemodynamics-independent– approaches will represent a true paradigm shift: from indirect detection of neurovasculature couplings towards direct and noninvasive mapping of neural activity in vivo.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/de/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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- Naturwissenschaften Biowissenschaften Neurobiologie
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Optik Mikroskopie
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Optik Spektroskopie
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Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
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H2020-EU.1.1. - EXCELLENT SCIENCE - European Research Council (ERC)
HAUPTPROGRAMM
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Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
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Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
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ERC-STG - Starting Grant
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
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(öffnet in neuem Fenster) ERC-2015-STG
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1400-038 LISBOA
Portugal
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