Multimodale Bildgebungsstrategien zur Erkennung mikrostruktureller Merkmale von Vulnerabilität in der frühen neuronalen Entwicklung

• Antragstellerin: Dr. Clara Weber
• Fachliche Zuordnung: Biologische Psychiatrie ; Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 566655780

Während seiner Entwicklung organisiert sich das Gehirn zunehmend entlang einer zentralen Achse zwischen sensorischen und Assoziationskortizes (sensory-association-(SA)-Achse). Die zugrundeliegenden neurobiologischen Mechanismen sind anfällig für endogene und exogene Störfaktoren. Autismus und hypoxische Schädigungen wie ischämischer Schlaganfall oder hypoxisch-ischämische Enzephalopathie (HIE) beeinflussen die Gehirnentwicklung auf unterschiedliche Weise, zeigen aber konkordante Konnektivitätsstörungen und Entwicklungsatypien, die sich entlang der SA-Achse manifestieren. Berichte über eine erhöhte Autismusprävalenz nach frühem Schlaganfall weisen auf einen möglichen mechanistischen Zusammenhang hin. Die Hypothese ist daher, dass übergreifende biomolekulare Vulnerabilitätsmuster im sich entwickelnden Gehirn auf ähnliche Störungen der SA-Achse zurückzuführen sind. Hierzu werden makro- und mikroskopische Daten in einem multimodalen Ansatz kombiniert, um ein umfassendes Modell für frühe Entwicklungsschäden und spätere Symptomausprägung zu schaffen. Die Ziele dieses Projekts sind (i) die räumliche Verteilung hypoxischer Läsionen vis-à-vis Veränderungen kortikaler Bildgebungsmarker bei Autismus zu charakterisieren und ihre Lage auf hierarchischen hirnorganisatorischen Gradienten zu beschreiben; (ii) zugrundeliegende transkriptomische, histologische und Rezeptorexpressionsmuster als gemeinsame mikroskopische Muster zu identifizieren; und (iii) longitudinale Verläufe von Bildgebungs- und Kommunikationseffizienzmarkern in normaler und atypischer Entwicklung zu charakterisieren. In dieser Studie soll gestörte Gehirnentwicklung anhand ihres Einflusses auf die Entfaltung der SA-Achse untersucht werden. Basierend auf Datensätzen, die Bildgebungs- und klinische Daten von normal entwickelnden Neugeborenen, Kindern und Erwachsenen sowie von autistischen Kindern und Erwachsen, Neugeborenen nach HIE und pädiatrischen Schlaganfällen enthalten, werden nach manueller Segmentierung hypoxischer Läsionen und Darstellung signifikanter Veränderungen in kortikalen Markern der Hirnoberfläche deren räumliche Verteilung beschrieben und auf hirnorganisatorische Gradienten projiziert. Anschließend werden die Histologie, Rezeptordichte und Genexpression dekodiert, mit zusätzlicher Kontextualisierung zu endothelialen und entwicklungsspezifischen genetischen Atlanten. Durch die Integration von multimodaler Bildgebung mit zellulären und transkriptomischen Datenuntersucht diese Studie die Verbindung zwischen früher exogener Schädigung und späteren neuropsychiatrischen Phänotypen. Die Ergebnisse werden gemeinsame molekulare Muster in Entwicklungsatypien aufzeigen und potentiell mechanistische Unterschiede hervorheben, die zu einem verbesserten Verständnis von syndromalen und idiopathischem Autismus, sowie zu optimierten klinische Leitlinien zur therapeutischen Intervention in früher Hirnschädigung beitragen können.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle