Funktionelle Kompartimentierung und Konnektivität der Basalganglien bei 9,4 Tesla

• Antragsteller: Professor Dr. Wolfgang Grodd
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften ; Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie ; Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 429260891

Subkortikale Strukturen des menschlichen Gehirns enthalten eine große Zahl verschiedener Kerngebiete, die etwa 25% des gesamten Gehirnvolumens ausmachen. Dabei sind die größten Kerngebiete in den Basalganglien (BG) und dem Thalamus (Th) versammelt, die beide eine relativ homogene anatomische Struktur aufweisen, obwohl sie in Zusammenarbeit mit verschiedenen kortikalen Arealen für eine Vielzahl von Funktionen verantwortlich sind. Insbesondere die vier BG Kerne, der Nucleus caudatus (NC), das Putamen (PU), und das interne (GPi) und externe Segment des (GPe) des Globus Pallidum (GP) sind an Lernvor-gängen, an der Auswahl, Verarbeitung und Kontrolle motorischer Be-fehlen sowie an limbischen Reaktionen und der Hemmung unerwünschter Aktionen beteiligt. Dieses Zusammenspiel von BG, Kortex und Thalamus bildet die Grundlage des menschlichen Verhaltens. In-folgedessen ist dringend notwendig, ein besseres Verständnis für das Zusammenspiel der BG Kerne mit Kortex und Thalamus zu entwickeln. Darüber hinaus ist solches Wissen essentiell, um neurologische, neurodegenerative und psychiatrische Störungen die Gehirnfunktionen zu verstehen. Unser Ziel ist es deshalb, einen funktionellen Atlas der Kerne der BG zu erstellen, der das Verständnis ihres Zusammenspiels verbessern kann.Daher wollen die separierten und integrativen Funktionsbereiche von BG und Th analysieren und deren kortikalen Verbindungen durch die Anwendung hochauflösender MRT bei 9,4 Tesla bestimmen. Da das erhöhte Signal/Rausch Verhältnis bei 9,4 Tesla eine bessere räumliche und zeitliche Auflösung bietet, hoffen wir, einzelne funktionelle Untereinheit innerhalb der Kerne zu identifizieren. Mit Hilfe spezieller T1- und T2-gewichteten Sequenzen und quantitativer Suszeptibilitätskarten wollen wir: a) eine genauere anatomische Abgrenzung der BG Kerne und des Th durchführen, b) hochauflösende (< 1 mm3) Messungen im Ruhe (rs-fMRI) und bei funktionelle Aufgaben (task-fMRI) an gesunden Kontrol-len durchführen, um c) funktionelle Untereinheiten innerhalb der Kerne identifizieren und d) ihre Ver-bindungen zu i) kortikalen Bereichen und ii) den Untereinheiten des Thalamus erfassen. Schließlich wollen wir, iii) die Übereinstimmung der Verbindungen zwischen den verschiedenen Strukturen analysieren. Wir gehen davon aus, dass eine funktionelle Parzellierung von BG und Th durch hochauf-lösende Bildgebung zuverlässig und reproduzierbar möglich ist. Allerdings erwarten wir, dass sich Par-zellierung und Konnektivität zwischen Ruhe und Aufgabe unterscheiden, da sie von laufenden motorischen, somatosensorischen und limbischen Verarbeitung beeinflusst wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Niederlande
• Kooperationspartner: Professor Christian F. Beckmann, Ph.D.