Koronarer Schnitt (vertikal, vordere Ansicht) durch die Mitte des Tiefenhirns. Er kombiniert auf 1 mm Dicke: im Hintergrund eine Faserorientierungskarte mit Farbkodierung (blau: vertikal; rot: rechts-links/links-rechts; grĂŒn: anterior-posterior/posterior-anterior), eine Darstellung tiefer Strukturen (schwarze Konturen und farbige FlĂ€chen), sowie FaserbĂŒndel aus der Diffusionsbildgebung (feine weiĂe Linien), die die KomplexitĂ€t des Connectoms zeigen.
© J.J. Lemaire/Institut Pascal
Die Kenntnis der tiefen Gehirnstrukturen ist entscheidend, um seine Funktionsweise und Pathologien zu verstehen, aber auch um neue therapeutische Ziele zu identifizieren und die Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen wie Parkinson durch Gehirnstimulation zu entwickeln. Diese Architektur ist jedoch noch wenig bekannt, vor allem aufgrund der komplexen 3D-Organisation und der oft unvollstÀndigen und ungenauen Terminologie zur Beschreibung der Strukturen.
In einem transdisziplinĂ€ren Ansatz hat ein Team unter der Leitung des Institut Pascal (IP, CNRS/UniversitĂ© Clermont-Auvergne), bestehend aus Neurochirurgen und Experten fĂŒr Bildgebung und digitale Wissenschaften, eine detaillierte Kartierung des menschlichen Tiefenhirns erstellt. Dieser neue Atlas des Tiefenhirns steht Forschern aller Disziplinen (Neurowissenschaften, Biologie, Informatik, Klinik usw.) zur VerfĂŒgung.
Um die Strukturen des Tiefenhirns und ihre Verbindungen prĂ€zise auf einer Skala unter einem Millimeter zu kartieren, fĂŒhrte das Team eine Reihe von MRT-Aufnahmen mit einem gesunden, freiwilligen Probanden durch. Verschiedene BildgebungsmodalitĂ€ten (multimodale MRT) wurden eingesetzt, um feine Strukturen (durch Erhöhung des Bildkontrasts) sowie die Architektur der Verbindungen zwischen den verschiedenen Zellkernen (durch Beobachtung der WassermolekĂŒldiffusion im Gewebe) sichtbar zu machen.
Die Integration dieser verschiedenen Aufnahmen ermöglichte die Erstellung eines detaillierten Atlas von 118 Strukturen des Tiefenhirns und ihrer Verbindungen, ergĂ€nzt durch eine vollstĂ€ndige Terminologie (Lage, Orientierung usw.), die es zukĂŒnftigen Nutzern erleichtert, das neue Forschungswerkzeug praktisch anzuwenden.
Die Ergebnisse konnten durch den Vergleich mit einem umfangreichen Datensatz, einschlieĂlich histologischer Schnittbilder, validiert werden.
Seit der Veröffentlichung der Studie wurde der Open-Source-Atlas des Tiefenhirns bereits ĂŒber tausendmal von Forschern verschiedener Disziplinen heruntergeladen. Das neue Werkzeug kann weiter verbessert werden, indem die Auflösung der Kartierung erhöht wird, um noch feinere Details der Architektur zu beobachten. DarĂŒber hinaus wird eine Softwareumgebung entwickelt, um die Nutzung durch Forscher und Kliniker zu erleichtern.
Dieses neue Werkzeug steht Forschern in den Neurowissenschaften, Biologie, Informatik und Klinik zur VerfĂŒgung. Es könnte die Entwicklung von Therapien fĂŒr neurologische Erkrankungen beschleunigen.