Streudepolarisierung im gyrencephalen Gehirn: Multispektrale optische und photoakustische Analyse, Unterdrückung und Modulation

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr.-Ing. Lena Maier-Hein; Dr. Edgar Santos Marcial
• Fachliche Zuordnung: Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie ; Medizininformatik und medizinische Bioinformatik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 462569370

Streudepolarisierung (SD) ist ein vor kurzem entdeckter Prozess, der bei einigen intensivpflichtigen neurologischen Patienten zu sekundären Schäden und zum Absterben von Neuronen führt. Die betroffenen Krankheitsbilder sind hierbei Subarachnoidalblutungen, ischämische Schlaganfälle oder Schädelhirntraumata. Vorläufige klinische und experimentelle Daten weisen darauf hin, dass SDs sowohl im lissencephalischen als auch im gyrencephalischen Gehirn unterdrückt werden können und dass Schäden um bis zu 50% reduziert werden können. Flaschenhals im Rahmen der Erforschung von Therapiemethoden war bislang jedoch die fehlende adäquate Darstellungsmöglichkeit von SDs.Vor diesem Hintergrund umfassen die Ziele dieses Forschungsvorhabens (1) die systematische Analyse von SDs mittels neuartiger multispektraler optischer und photoakustischer Bildgebung sowie (2) die Untersuchung neuartiger Methoden zur Unterdrückung und Modulation von SDs auf Basis der multimodalen Bildanalyse. Unsere Untersuchungsmethoden basieren auf einem multimodalen Beobachtungssystem, welches Elektrokortikographie (ECoG) und Wireless ECoG mit multispektraler optischer Bildgebung und photoakustischer Imaging (PAI) kombiniert. Zur Charakterisierung hämodynamischer Veränderungen werden Informationen über Sauerstoffsättigung sowie das Blutvolumen, die vaskuläre Reaktivität, die Infarkt- und Gehirngröße und die Gehirnkonnektivität bestimmt. Diese können durch die Verwendung von PAI erstmals auch dreidimensional in der Tiefe dargestellt werden. Auf Basis der neuen Bildgebungstechniken sollen zwei Tiermodelle eingesetzt werden, um die Wirksamkeit verschiedener bereits klinisch eingesetzter Ansätze zur Unterdrückung von SDs vergleichend zu untersuchen und die beste Kombination therapeutischer Ansätze zu ermitteln. In diesem Kontext soll insbesondere auch die Verminderung des betroffenen Infarktareals nach der medikamentösen Behandlung und der klinische Zustand nach 3 Wochen quantitativ erfasst werden. Die in diesem Projekt gewonnenen Erkenntnisse werden zukünftig eine bessere Planung und Durchführung von Patientenstudien ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen