Forschung

In der Abteilung Neurophysik arbeiten wir an der Entwicklung, Validierung und Anwendung nicht-invasiver quantitativer Magnetresonanztomographiemethoden (MRT-Methoden) für das menschliche Gehirn. Dabei wollen wir Eigenschaften abbilden, die historisch nur unter dem Mikroskop sichtbar waren, um die strukturelle und funktionelle Mikroorganisation des Gehirns zu untersuchen. Unsere Bildgebungsmethoden öffnen uns die Türen zur Erforschung der Gehirnentwicklung, von individuellen Unterschieden, Krankheitsmechanismen und Biomarkern in vivo. Die wissenschaftliche Expertise unserer Abteilung deckt alle Bereiche von der ersten Datenerfassung am MRT-Scanner bis hin zur finalen Datenanalyse ab.

Erste Erfahrungen mit "Arterial Blood Contrast" (ABC) fMRT im menschlichen motorischen Kortex bei 7 Tesla

MR Physik Validierung und Anwendung

Der auf dem Effekt des Magnetisierungs-Transfers beruhende "Arterial Blood Contrast" (ABC) konnte unter Verwendung einer Feldstärke von 7 Tesla mit einer isotropen räumlichen Auflösung von 1, 5 mm in Kombination mit einem konventionellen funktionellen MRT-Kontrast gemessen werden. [mehr]

Auswertung unterschiedlicher K-Space Abtastungen in Kombination mit iterativer und Deep Learning Bildrekonstruktion für schnelles Multi-Parameter Mapping (MPM)

Bildverarbeitung MR Physik

DeepcomplexMRI deep learning Bildrekonstruktion wurde angepasst, um multi-echo MRT Bilder zu verarbeiten. Erste Versuche mit verschiedenen K- Raum-Abtastungen zeigen eine vergleichbare Performance zu modernen iterativen Algorithmen wie ENLIVE, benötigen aber nur ca. 5 Minuten zur Rekonstruktion des gesamten 3D 1mm³/voxel aufgelösten Kopfbildes. [mehr]

Laminare fMRT im menschlichen Präfrontalkortex bei 7T: Eine Replikationsstudie über schichtspezifische Aktivität beim Arbeitsgedächtnis

Validierung und Anwendung

Eine kürzlich durchgeführte fMRT-Studie zeigte schichtspezifische Aktivität im Präfrontalkortex während einer Arbeitsgedächtnisaufgabe. Mit neu erhobenen Daten und einer vollautomatischen Analyse versuchten wir die ursprünglichen Ergebnisse zu replizieren. [mehr]

Hochauflösende quantitative und funktionelle MRT zeigen systematische Unterschiede in der Myelinisierung innerhalb des sekundären Sehrinde im Menschen

Validierung und Anwendung

In diesem Projekt studieren wir die Myelinisierung des zerebralen Kortex mit hoher räumlicher Auflösung in lebendigen Probanden unter Verwendung von Verfahren der quantitativen Magnetresonanztomographie (MRT) bei ultrahohen magnetischen Feldstärken. [mehr]

Untersuchung der makrovaskulären Anteile in GE- und SE-EPI BOLD über die kortikale Tiefe bei 7 T

MR Physik Validierung und Anwendung

In diesem Projekt untersuchen wir das Auflösungsvermögen von verschiedenen hochauflösenden Verfahren funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT), um Unterschiede innerhalb des zerebralen Kortex zu erkennen. [mehr]

Parallele kT-Punkt-Sendeimpulse zur Verbesserung der hochauflösenden quantitativen Multiparameter-Mapping (MPM)

MR Physik

Wir haben kt-Punkte-HF-Pulse implementiert und optimiert, um Verzerrungen und Shading-Artefakte in der ultrahochauflösenden Ganzhirn-MPM zu reduzieren. [mehr]

Untersuchung der laminaren Verschaltung des dlPFC während Aufmerksamkeitsmodulation des Arbeitsgedächtnisses

Validierung und Anwendung

Wir haben hochauflösende fMRT und multivariate Musteranalysen (MVPA) verwendet, um zu erforschen, wie Aufmerksamkeitsmodulation des Arbeitsgedächtnisses schichtspezifische Repräsentationen im dorsolateralen Präfrontalkortex (dlPFC) beeinflusst. [mehr]

Erhöhte Arbeitsgedächtnisbelastung aktiviert oberflächliche Schichten des dorsolateralen Präfrontalkortex

Validierung und Anwendung

Wir führten laminare fMRT während einer verzögerten Übereinstimmungsaufgabe durch und variierten die Arbeitsgedächtnisbelastung sowie die Anforderung an eine motorische Reaktion. Wir fanden schichtspezifische univariate und multivariate Effekte. [mehr]

Abbildung der menschlichen Augendominanzsäulen mit GE-EPI, SE-EPI und SS-SI VASO bei 7 T

MR Physik Validierung und Anwendung

In diesem Projekt untersuchen wir die Möglichkeit, mesoskopische Strukturen im zerebralen Kortex mit hochauflösenden Methoden der funktionalen Magnetresonanztomographie (fMRT) aufzulösen. [mehr]

Kortikale Myelinisierung in Schimpansen

Neuroanatomie Validierung und Anwendung

In diesem Projekt untersuchen wir das Gehirn wild lebender Schimpansen, die in verschiedenen Entwicklungsstadien an natürlichen Ursachen gestorben sind. Dazu wird hochaufgelöste quantitative MRT und Histologie benutzt. [mehr]

Unterschiede zwischen Myelin im Kortex und der weißen Substanz

Validierung und Anwendung

Wir untersuchen die räumlich aufgelöste Lipidbildgebung mithilfe der Matrix-unterstützten Laserdesorption / -ionisation (MALDI) als Methode zur Validierung von MRT-basierten Myelin-Biomarkern. [mehr]

Diffusionseigenschaften der grauen Substanz der Hirnrinde mit diffusionsgewichteter Bildgebung mit einem 180°-Inversionspuls

Biophysikalische Modelle MR Physik Neuroanatomie

Die Kombination von Diffusions- und T1-Kontrast ermöglicht die Untersuchung der strukturellen Komplexität der grauen Substanz der menschlichen Hirnrinde in vivo. [mehr]

Mikrostrukturelle Konnektivität im Gehirn des Menschen

Biophysikalische Modelle Neuroanatomie Validierung und Anwendung

Wir studieren mit hochauflösender Licht- und Elektronenmikroskopie die Mikroanatomie von Faserverbindungen in der weißen Substanz des menschlichen Gehirns. Ziel ist eine verbesserte Interpretation von Magnetresonanztomographie-basierten biophysikalischen Modellen der Mikrostruktur der weißen Substanz. [mehr]

Biophysikalische Modellierung von eiseninduziertem MRT-Kontrast in Nigrosom 1 zur frühzeitigen Parkinsondiagnose

Biophysikalische Modelle Neuroanatomie Validierung und Anwendung

Biomechanische Modellierung kortikaler Schichten

Biophysikalische Modelle

In diesem Projekt charakterisieren wir kortikalen Schichten durch biomechanische Modellierung und simulieren die Entwicklung des menschlichen Kortexgewebes in vivo unter Verwendung hyperelastischer Materialmodelle. [mehr]

Multi-Parameter Kartierung im Rahmen der multizentrischen klinischen Studie NISCI

Bildverarbeitung MR Physik Validierung und Anwendung

Eingebunden in die klinische Studie NISCI (Nogo Inhibierung bei akuten Rückenmarksverletzungen: www.nisci-2020.eu) verwenden wir quantitative Ganzhirn-MRT-Aufnahmen bei 3 Tesla als Biomarker für De- und Regeneration. [mehr]

MRI biophysics

Biophysikalische Modelle MR Physik Neuroanatomie Validierung und Anwendung

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Ein multimodaler Ansatz zur in vivo-Kartierung sogenannter U‑Fasern in der frühen visuellen Signalverarbeitung beim Menschen

Neuroanatomie Validierung und Anwendung

Eine Kombination aus diffusionsgewichteter Bildgebung und funktioneller retino­topischer Kartierung ermöglicht eine zuverlässige Darstellung der strukturellen Verbindungen der sogenannten U‑Fasern in vivo in der frühen Signalverarbeitung in der Sehrinde. [mehr]

Artefakt-Reduzierung in quantitativen Multi-Parameterkarten

Bildverarbeitung MR Physik

Ziel unserer Arbeit ist die Verbesserung der Zuverlässigkeit von Multi-Parameter-Karten des menschlichen Gehirns durch prospektive bzw. retrospektive Korrektur von Kopfbewegung und B0-Feld Fluktuationen oder Korrektur durch Deep Learning für Artefakte unbekannten Ursprungs. [mehr]

Zusammenhang zwischen schichtspezifischen quantitativen MRT bei 7T und Histologie, Genexpression und Konnektomik

Neuroanatomie Validierung und Anwendung

Wir untersuchen wie Maße der quantitativer Magnetresonanztomography (qMRI) in den verschiedenen Schichten der Hirnrinde mit der Anzahl von Nervenzellen, der Expression von Genen in der Hirnrinde und mit den Faserverbindungen in der weißen Substanz zusammenhängen. Unser Ziel ist neuartige Biomarker für den Verlauf neurodegenerativer Erkrankungen zu entwickeln. [mehr]

fMRT der Basalganglien bei 7 Tesla mit Single- und Multi-Echo Protokollen

MR Physik

Die funktionelle Bildgebung des Zusammenspiels zwischen Basalganglien und kortikalen Bereichen erfordert ein bezüglich der untersuchten Region und der notwendigen Bildgebungs- beschleunigung sorgfältig angepasstes fMRT-Protokoll. Wir haben daher eine Studie bei einer Feldstärke von 7 Tesla durchgeführt, in der die Abhängigkeit des detektierten Signals von den verwendeten MR-Parametern untersucht wurde. [mehr]

Quantifizierung transversaler Relaxationsparameter kortikaler und subkortikaler Strukturen in vivo bei 7T

Bildverarbeitung Biophysikalische Modelle MR Physik Validierung und Anwendung

In vivo Quantifizierung transversaler Relaxationsparameter für verschiedene kortikale Strukturen des menschlichen Gehirns bei ultrahoher Feldstärke. [mehr]

Abbildung der Sehrinde mit hochauflösenden fMRT Methoden bei 7T

MR Physik Validierung und Anwendung

Die säulenartigen Strukturen in der menschlichen Sehrinde werden mit hochauflösenden fMRT-Methoden mit dem Ziel untersucht, die Quelle neuronaler Aktivität genauer zu lokalisieren. [mehr]