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Die Funktionen des Gehirns werden durch die Kommunikation und Koordination von Nervenzellen gesteuert. Für die Verarbeitung von Reizen sowie das Ausführen von Aufgaben sind jeweils verschiedene Hirnareale zuständig, welche wiederum in sogenannten funktionalen Netzwerken organisiert sind. Mittels funktioneller Magnetresonanz-Tomographie (fMRT) lassen sich diese funktionalen Netzwerke nichtinvasiv identifizieren und darstellen. Es konnte gezeigt werden, dass diese Netzwerke nicht nur im aktiven Gehirn, d.h. während einer bestimmten Aufgabe, sondern auch im Ruhezustand - d.h. wenn keine Aufgabe zu lösen ist – zu finden sind.
Heutzutage wird die Analyse solcher Netzwerke hauptsächlich auf die Messung der Veränderung der Sauerstoffkonzentration im Blut, des sogenannten BOLD Signals („blood oxygenation level dependent signal“) gestützt. Dieses Signal ist jedoch ein indirektes metabolisches Mass der neuronalen Aktivität und lässt keine absolute Quantifizierung der Netzwerkaktivität zu, was aber insbesondere bei vielen neurologischen und psychischen Erkrankungen von grossem Wert wäre.
Dieses Projekt hat zum Ziel, funktionale Netzwerke mittels einer neuen Methode zu identifizieren, zu charakterisieren und zu quantifizieren: Arterielles Spin Labeling (ASL) ist eine ebenfalls nichtinvasive fMRT Technik, die nicht nur relative sondern auch absolute Messungen des Hirnmetabolismus (i.e. Zerebraler Blutfluss in [ml/100g/min]) zulässt.
Um dieses Ziel zu erreichen wird erst versucht die bestehende ASL Technologie für den Zweck der Netzwerk-Analysen zu optimieren und mögliche physiologische Störeffekte zu minimieren beziehungsweise abzuschätzen. In einem zweiten Teil werden dann die ASL basierten Netzwerke systematisch charakterisiert und mit den konventionellen BOLD basierten Netzwerken verglichen.
Des Weiteren werden verschiedene Patientengruppen untersucht, deren Netzwerke und zerebralen Blutflusswerte bestimmt, und mit den Ergebnissen gesunder Kontrollpersonen verglichen.
Mit ASL, welches nebst der qualitativen auch eine quantitative Bestimmung der Netzwerke und deren Durchblutungswerte zulässt, wird es mir möglich sein, ein besseres Verständnis der pathophysiologischen Veränderungen der Hirnfunktion bei verschiedenen Krankheiten zu erhalten.