Überbrückung von Gehirnstruktur und -funktion durch Korrelation von struktureller Konnektivität, kortikal-kortikaler Übertragung und direkter Elektrostimulation

Die Aufklärung der Struktur-Funktions-Beziehung des Gehirns ist eine der wichtigsten offenen Fragen der Neurowissenschaften. Die Fähigkeiten von Diffusions-MRT-basierten (dMRI) Techniken zur Quantifizierung der Konnektivitätsstärke zwischen Gehirnbereichen, nämlich der strukturellen Konnektivität (SC), in Kombination mit Modalitäten wie Elektroenzephalographie (EEG) zur Quantifizierung der Gehirnfunktion haben Fortschritte auf diesem Gebiet ermöglicht. Bisher wurde jedoch die tatsächliche Beziehung zwischen SC-Maßnahmen und Maßen des Informationstransports zwischen neuronalen Patches nicht bestimmt. In diesem Projekt wollen wir eine Beziehung zwischen dMRI-SC-Messungen, direkten Messungen der elektrischen Eigenschaften der menschlichen Hirnrinde, die mit Elektrokortikographie (ECoG) erhalten wurden, und der durch direkte Elektrostimulation des Gehirns (DES) ausgelösten Reaktion herstellen. Zehn Patienten, die im Wachzustand zur Entfernung von Hirntumoren operiert wurden, werden eingeschlossen. Zunächst wird vor der Operation ein dMRT erstellt, um SC-Indizes durch probabilistische Traktographie zu extrahieren. Dann werden intraoperative kortiko-kortikale elektrische Messungen durch ECoG-Elektroden erhalten, die an den vordefinierten kortikalen Abschlüssen der bezeichneten Bündel positioniert werden. Diese Messungen werden mit funktionellen Antworten korreliert, die während der kortikalen Kartographie nach dem üblichen DES-Verfahren erhalten wurden. Die Ergebnisse dieses multimodalen Ansatzes, der Struktur- und Funktionsuntersuchungen des Gehirns kombiniert, sollten dazu beitragen, die Beziehung zwischen nicht-invasiven (dMRT) SC-Messungen und kortiko-kortikalen Übertragungseigenschaften (Verzögerungen, Übertragungsfunktionen) aufzuklären und das Verständnis von verbessern kognitive Funktion sowie neurochirurgische Planung zur Behandlung von Pathologien wie Hirntumorresektion und arzneimittelresistenter Epilepsie.