Zusammenhang von metabolischen und hemodynamischen Signalen

Ein wesentlicher Eckpfeiler in unserem Verständnis des menschlichen Gehirns besteht in der Erforschung von neuronaler Aktivierung. Moderne Bildgebung des menschlichen Gehirns wie funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) ermöglicht die Darstellung von neuronaler Aktivierung im Sekundenbereich. fMRT ist eine weit verbreitete, jedoch indirekte Technik, welche den Zusammenhang zwischen neuronaler Aktivierung und dem dazugehörigen Blutfluss abbildet. Neue Entwicklungen unserer Forschungsgruppein der Positronenemissionstomographie (PET) ermöglichen nun auch die Darstellung des metabolischen Bedarfs von neuronaler Aktivierung, jedoch mit niedrigerer zeitlicher Auflösung. PET ist ein direkter Index von neuronaler Aktivierung, da Energiestoffwechsel in der Nervenzelle stattfindet. Dieses Projekt erforscht den Zusammenhang von neuronaler Aktivierung mit dem entsprechenden Energiebedarf und Blutfluss. Dies wird durch eine Kombination mehrerer technischer Errungenschaften realisiert, welche die synchrone Aufnahme von fMRT und PET Daten im Sekundenbereich ermöglicht. Dadurch wird das Projekt erstmals einen direkten Vergleich dieser beiden Signale im menschlichen Gehirn zulassen. Die spezifische Erforschung von verschiedenenNeurotransmittersystemen,welchedie neuronale Aktivierungsteuern,erlaubt zusätzlicheinkausales Verständnisdieser Koppelungsmechanismen. Gesunde Proband:innen werden an drei Bildgebungsterminen teilnehmen, einen als Referenz undzwei weiterenachspezifischerVariationverschiedener Neurotransmittersysteme. Neuronale Aktivierung wird durch visuelle Stimulation, eine motorisch-koordinative Aufgabe sowie autobiographische Erinnerung hervorgerufen. Diese stimulieren unterschiedliche Netzwerk, wobei der Fokus auf dem sogenannten Default Mode Netzwerk liegt, welches Netzwerkinteraktionen im Gehirn steuert. Das Projekt bietet neue Einblicke in den Zusammenhang von zwei wesentlichen Prozessen der neuronalen Aktivierung: Energiestoffwechsel und Blutfluss. Die Erforschung dieser neurophysiologischen Vorgänge des Default Mode Netzwerks ist ein wichtiger Schritt um die Verarbeitung kognitiver Prozesse besser zu verstehen. Dies könnte auch klinisch relevante Fortschritte bieten, da Veränderungen diesesNetzwerks bei einerVielzahl von Erkrankungen wie Depression und Morbus Alzheimer eine wesentliche Rolle spielen.