Zerebellare Oberflächenrekonstruktion (Cerecon)

• Antragsteller: Dr.-Ing. Robert Dahnke
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften ; Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 556008132

Das Zerebellum (Kleinhirn) spielt eine Schlüsselrolle beim Erlernen und Koordinieren von motorischen Fähigkeiten, ist aber auch in höhere kognitive Funktionen wie Aufmerksamkeit, Emotionen und Verhalten involviert. Seine komplexe Struktur kann jedoch mit den gebräuchlichen Magnetresonanztomographie (MRT) Verfahren nur unzureichend erfasst werden, was zu erheblichen Unterschieden im Vergleich zu mikroskopischen Studien führt. Obwohl oberflächenbasierte Techniken ihre Überlegenheit bei der Modellierung des Neokortex bewiesen haben, ist ihre Anwendung beim Kleinhirnkortex äußerst anspruchsvoll und wurde nur in zwei Einzelfällen durchgeführt. Ziel des Projekts ist daher die Entwicklung des ersten zerebellum-spezifischen Oberflächenrekonstruktionsmodells, das die regelmäßige und selbstähnliche Natur des Kleinhirns ausnutzt, um Bildartefakte zu reduzieren und eine schrittweise Rekonstruktion von niedrigeren zu höheren anatomischen Ebenen durchzuführen, die hauptsächlich durch die Eingangsauflösung begrenzt ist. Der Schwerpunkt liegt auf der Rekonstruktion sublobulärer Strukturen in gewöhnlichen strukturellen T1-gewichteten Bildern, was eine breite Anwendung neuer morphometrischer Maße und die Abbildung verschiedener Modalitäten ermöglicht und gleichzeitig den Ausgangspunkt für die Rekonstruktion von Folia in ultrahochauflösenden Daten darstellt. Die resultierenden Kleinhirnoberflächen werden nicht nur die Abbildungs- und Filtergenauigkeit dramatisch verbessern (bspw. bei funktionellen MRT Daten), sondern auch erstmals die Anwendung verschiedener neuer Oberflächenmaße unterstützen. Die Validierung wird an manuell rekonstruierten Kleinhirnen durchgeführt, während große Datensätze für die allgemeine Auswertung und die Erstellung von Templates verwendet werden. Die neue zerebellare Pipeline Cerecon (cerebellar surface reconstruction) wird in der weit verbreiteten und frei verfügbaren Computational Anatomy Toolbox (CAT) integriert, die durch den Antragsteller mitentwickelt wurde und Bestandteil der Statistical Parametric Mapping (SPM) Software ist. Cerecon würde damit erstmals vollständige oberflächenbasierte Kortexanalysen ermöglichen und könnte mit seiner geeigneteren Modellierung wesentlich dazu beitragen, die Lücke zwischen mikro- und makroskopischer Beobachtungen in funktionellen und strukturellen Daten zu schließen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen