MRI Labor

Arbeitsgruppenleiter

Dr. Fahad Sultan
Tel. 07071 29 80464
Fax 07071 29 5724

Dr. Peter Dicke
Tel. 07071 29 81936
Fax 07071 29 5724

Diese Arbeitsgruppe nutzt kernspintomographische Techniken, um Einblicke in die Architektur und die Arbeitsweise des Gehirns zu nehmen und den Einsatz elektrophysiologischer Untersuchungsmethoden in der Analyse von Nervenzellen und Nervenzellverbänden zu optimieren. Neben der Anwendung etablierter kernspintomographischer Techniken in der Untersuchung des menschlichen und tierischer Gehirne gilt ein wesentliches Augenmerk der Arbeitsgruppe der Entwicklung nicht-invasiver und invasiver kernspintomographischer Untersuchungstechniken, die Einblicke in die funktionelle Organisation von Gehirnen versprechen, die mit traditionellen Methoden nicht erreichbar erscheinen. Ein Beispiel hierfür stellen korrelierende Human- und Affen-fMRI-Experimente dar, die den Brückenschlag zwischen einzelzellelektrophysiologischen Untersuchungen an Affen und fMRI-Experimenten an Menschen ermöglichen. Mit diesem Ansatz untersucht die Arbeitsgruppe derzeit u.a. die Grundlagen der Wahrnehmung der Blickrichtung Anderer, ein wesentliches Element in der nichtverbalen sozialen Kommunikation. Ein zweites Beispiel stellen Versuche dar, kernspintomographische Verfahren zur Darstellung mono- und polysynaptischer Verbindungen zu nutzen. In Zusammenarbeit mit Prof. Nikos Logothetis vom Max-Planck-Institut für Biologische Kybernetik und unter Nutzung der tierexperimentellen Scanner dieser Arbeitsgruppe versuchen wir, elektrische Stimulation mit fMRI zu kombinieren, um den Nachweis von stimulations-evozierten BOLD-Signalen zur Charakterisierung von funktionell relevanten Verbindungen zu nutzen.
In Ergänzung dieser Ansätze, in deren Zentrum die funktionelle Kernspintomographie steht, stellt ein weiterer Schwerpunkt des Labors die Entwicklung maßgeschneiderter Implantate auf der Grundlage struktureller MR-Aufnahmen dar, die von den primär elektrophysiologisch arbeitenden Arbeitsgruppen der Abteilung benötigt werden. Um mechanisch stabile Bedingungen für die Einzelzellableitung einzelner Hirnzellen zu gewährleisten, ist es notwendig, einen stereotaktisch definierten Zugang zu den Zielregionen des Hirns mit möglichst großer Reproduzierbarkeit (<100µm) zu gewährleisten. Grundlage für die Produktion angepasster Implantate sind kernspintomographische Aufnahmen des Kopfes und CAD-Rekonstruktionen der Schädeloberfläche, die die Anpassung passgenauer Implantate ermöglichen. Diese Implantate werden aufgrund der guten Anpassung und der Nutzung biokompatibler Materialien gut akzeptiert und ermöglichen so lange Standzeiten und eine geringe Infektanfälligkeit. Die Arbeiten des Labors werden durch Spezies-vergleichende anatomische Untersuchungen komplettiert, in denen strukturelle Kernspintomographie in Ergänzung konventioneller neuroanatomischer Techniken eingesetzt wird, um ein besseres Verständnis der Phylogenese des Kleinhirns und seiner möglichen Beiträge zu nichtmotorischen Leistungen zu erzielen.


Schlüsselpublikationen
Tehovnik EJ, Tolias AS, Sultan F, Slocum WM, Logothetis NK. Direct and indirect activation of cortical neurons by electrical microstimulation. J Neurophysiol 2006; 96(2):512-521.

Tolias AS, Sultan F, Augath M, Oeltermann A, Tehovnik EJ, Schiller PH, Logothetis NK. Mapping cortical activity elicited with electrical microstimulation using fMRI in the macaque. Neuron 2005;48:901-911.

Sultan F. Brain evolution: Analysis of mammalian brain architecture. Nature 2002;415:133-134.

Heck D, Sultan F. Das unterschätzte Kleinhirn. Spektrum der Wissenschaft 2001;10:36-44.

Sultan F, Bower JM. Quantitative Golgi Study of the Rat Cerebellar Molecular Layer Interneurons Using Principal Component Analysis. J Comp Neurol 1998;393:353-373.

Sultan F, Braitenberg V. Shapes and Sizes of Different Mammalian Cerebella. A study in quantitative comparative neuroanatomy. J Hirnforsch 1993;34:79-92.