Myelo- und Eisenarchitektur des menschlichen Gehirns in vivo mit KI-gestützter fortgeschrittener Suszeptibilitäts Bildgebung bei Ultrahoch Feld

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Nicola Palomero-Gallagher, Ph.D.; Professor Nadim Jon Shah, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie ; Anatomie und Physiologie ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 552996266

Die vorgeschlagene gemeinsame Forschungsarbeit zielt darauf ab, in vivo kortikale Verteilungen von Myelin und Eisen (d. h. Myeloarchitektur und Eisenarchitektur) zu erhalten, die die Zytoarchitektur ergänzen, indem ein 7T-MRT-System und Deeplearning-basierte fortgeschrittene Suszeptibilitätsbildgebung eingesetzt werden. Es wird erwartet, dass die hochauflösende Darstellung der detaillierten kortikalen Laminarstruktur eine In-vivo-Parzellierung des menschlichen Gehirns ermöglichen wird, die derzeit nur in Ex-vivo-Gehirnen unter Verwendung der Histologie möglich ist. Außerdem werden wir durch die internationale gemeinsame Forschung in der Lage sein, ein globales Netzwerk aufzubauen, das die laufende akademische Kommunikation unterstützt. Für die Untersuchung der Myelo- und Eisenarchitektur in vivo wollen wir die χ-Separation, ein kürzlich entwickeltes Suszeptibilitätsbildgebungsverfahren, einsetzen. Die χ-Separation kann nachweislich Bilder erzeugen, die die Eisen- und Myelinverteilung im menschlichen Gehirn widerspiegeln. Unser Hauptziel ist die Entwicklung einer Bildgebungsmethode, die auf der χ-Separation basiert, um hochauflösende Bilder der Myelin- und Eisenarchitektur des lebenden Gehirns zu erhalten.Die geplante Forschung besteht aus drei Teilen: Datenerfassung, Datenverarbeitung und Datenvalidierung. Bei der Datenerfassung wird ein 7T-MRT-System zusammen mit fortschrittlichen Erfassungstechniken eingesetzt, um hochauflösende Bilder in hoher Qualität zu erhalten. Bei der Datenverarbeitung werden fortschrittliche Verarbeitungstechniken, einschließlich Deep-Learning-basierter hochwertiger Bildrekonstruktion, zur Verarbeitung hochauflösender Bilder eingesetzt. Zur Datenvalidierung werden In-vivo- und Ex-vivo-MRT-Bilder mit Histologiebildern verglichen, um die Durchführbarkeit der vorgeschlagenen Methode zu demonstrieren. Für die Durchführung dieser Forschungsinhalte ist eine internationale Zusammenarbeit von Experten aus verschiedenen Bereichen geplant, einschließlich der Neurobilderfassung (Prof. N. Jon Shah), der Neurobildverarbeitung (Prof. Jongho Lee) und der Validierung (Prof. Nicola Palomero-Gallagher). Das Endziel wird durch eine enge Zusammenarbeit zwischen den Teams erreicht werden. Durch diese internationale gemeinsame Forschung, die komplementäres Fachwissen vereint, sollen fortschrittliche Suszeptibilitäts-Bildgebungsverfahren für die hochauflösende In-vivo-Darstellung der Myelo- und Eisenarchitektur entwickelt werden. Diese Bildgebungsmethode soll zu einer Technik für die In-vivo-Parzellierung des menschlichen Gehirns werden, die seit über einem Jahrhundert ein heiliger Gral der Neurowissenschaften ist. Darüber hinaus wird unsere Zusammenarbeit zu einem globalen Netzwerk mit ständiger akademischer Kommunikation führen. Diese Initiative wird die Fähigkeiten und Kenntnisse von Forschern und Studenten aus jedem Land verbessern und ihnen wertvolle Erfahrungen mit internationaler Forschung und Kultur vermitteln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Südkorea
• Kooperationspartner: Professor Jong-Ho Lee, Ph.D.