Die Neuromodulation geht einen Schritt weiter als die Bildgebung. Während die Bildgebung uns nur zeigt, welche Hirnareale bei einer Aufgabe aktiv sind, kann die Neuromodulation deren Aktivität gezielt verändern. Dies erlaubt den Schritt von Korrelation zu Kausalität: Veränderungen im Verhalten durch die Stimulation erlauben direkte Rückschlüsse auf die Funktion von Regionen. Mithilfe von transkranieller Magnetstimulation (TMS) oder fokussiertem Ultraschall (TUS) kann die Stimulation vollkommen nicht-invasiv erfolgen. Beide Methoden sind nicht nur für die Grundlagenforschung von großem Interesse, sondern auch für die Behandlung verschiedener Erkrankungen. Wir entwickeln Methoden, die durch die Kombination von Neuromodulation mit fMRT, Motion Tracking und Computersimulationen die Hirnstimulation präziser sowie ihre Effekte messbar machen. Unser Ziel ist es, besser zu verstehen, wie Hirnstimulation neuronale Netzwerke beeinflusst, und diese Erkenntnisse langfristig in zukünftige klinische Anwendungen in Neurologie und Psychiatrie zu übertragen.
Unsere Themenbereiche
Beteiligte Forschungsgruppen
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Publikationen
- High-sensitivity TMS/fMRI of the Human Motor Cortex Using a Dedicated Multichannel MR Coil (NeuroImage, 2017)
- Concurrent TMS-fMRI: Technical Challenges, Developments, and Overview of Previous Studies (Frontiers in Psychiatry, 2022)
- Acute TMS/fMRI response explains offline TMS network effects – An interleaved TMS-fMRI study (NeuroImage, 2023)
Die transkranielle Ultraschallstimulation (TUS) ist eine vielversprechende neue Methode der nicht-invasiven Hirnstimulation. Anders als TMS erreicht fokussierter Ultraschall tiefe Strukturen wie Thalamus, Basalganglien oder Amygdala mit hoher Präzision. Der Haken: Bislang lässt sich in Echtzeit nicht zweifelsfrei feststellen, dass der akustische Fokus tatsächlich am gewünschten Ort liegt.
Das CITRUS-Projekt (EIC Pathfinder Horizon Europe 2022 bis 2026, 3,8 Mio. € Fördervolumen), versucht genau diese Lücke zu schließen. Ziel ist es, ein vollständig integriertes, MR-geführtes TUS-System zu entwickeln, das MR-kompatible Wandler, deren Fokus elektronisch gesteuert werden kann, und eine am HFMR Zentrum entwickelte 32-Kanal-MR-Empfangsspule kombiniert. Mit diesem System und einer speziellen MR-Bildgebung, der MR-ARFI, kann der tatsächliche Fokus bestätigt werden, oder aber auch TUS Effekte mittels fMRT untersucht werden.
Das CITRUS-Konsortium vereint die Medizinische Universität Wien mit dem Fraunhofer IBMT, der Radboud-Universität, der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz, der Technischen Universität Brünn, dem dänischen Forschungszentrum für Magnetresonanz, der Localite GmbH sowie dem University College London als assoziiertem Partner. Christian Windischberger koordiniert das Gesamtprojekt und leitet die Wiener Beiträge zur MR-Spulenentwicklung und zur gleichzeitigen Verwendung von TUS und fMRT.
Das CITRUS-System soll TUS von einer vielversprechenden Methode zu einer validierten Plattform weiterentwickeln – sowohl für die Grundlagenforschung in der Neurowissenschaft als auch für zukünftige klinische Anwendungen bei neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen.
Beteiligte Forschungsgruppen