Entschlüsselung des Wechselspiels zwischen Gehirn und Herz-Kreislauf-System: ein populationsbasierter Ansatz mittels quantitativer Ganzkörper-MRT

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Jonas Aurel Hosp; Dr. Alexander Rau; Dr. Marco Reisert; Dr. Jakob Weiss
• Subject Area: Radiologie ; Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung, Human Computer Interaction, Ubiquitous und Wearable Computing ; Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie ; Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Term: since 2023
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 515278946

Das Gehirn nimmt über das sogenannte Zentrale Autonome Netzwerk (ZAN) eine wichtige Rolle in der Regulation des kardiovaskulären Systems ein. Gleichzeitig ist für eine Aufrechterhaltung der Hirnfunktion die Integrität und Funktion des Herz-Kreislaufsystems essentiell. Dieses Wechselspiel wird als Hirn-Kreislaufsystem-Achse bezeichnet. Das übergeordnete Ziel dieses Projektes ist ein verbessertes Verständnis der Zusammenhänge und Wechselwirkung zwischen dem Hirn und dem Herzkreislaufsystem zu etablieren. Die UK Biobank ist hierfür eine geeignete Grundlage, da bei 45000 prospektiv rekrutierten Probanden hochwertige MRT-Untersuchungen mit fortschrittlichen Diffusionstechniken akquiriert wurden und ausführliche gesundheitsbezogene Daten inkl. kardiovaskulärer Erkrankungen vorhanden sind. Um Veränderungen des Kreislaufsystems zu erfassen, werden in einem ersten Arbeitspaket morphologische Veränderungen der Aorta und zerebrale Marklagerläsionen durch den Einsatz künstlicher Intelligenz quantifiziert. Anhand diffusionsbasierter MRT-Techniken wird zudem die Mikrostruktur innerhalb der verschiedenen Anteile des ZAN untersucht. Im zweiten Arbeitspaket wird aufbauend auf diesen Bildparameter der Zusammenhang zwischen dem ZAN und dem kardiovaskulären System untersucht und der prädiktive Wert von ZAN-Veränderungen im Hinblick auf kardiovaskuläre Ereignisse analysiert. Insbesondere soll untersucht werden, inwiefern Veränderungen der Mikrostruktur des ZAN mit funktionellen und morphologischen Veränderungen des Kreislaufsystems assoziiert sind. Im dritten Arbeitspaket sollen diese Ergebnisse mittels explorativer Analysen der zerebralen Mikrostruktur bestätigt werden. Das Projekt wird von einem multidisziplinären Team (Neurologie, (Neuro-) radiologie, Informatik) verwirklicht, da ein enger Austausch verschiedener Fachdisziplinen erforderlich ist, um eine Integration und Interpretation der Ergebnisse zu gewährleisten. Das Projekt hat das Potential neue MRT-basierte Parameter zur Identifizierung von Hochrisiko-Personen im Hinblick auf kardiovaskulären Erkrankungen zu liefern. Dies kann als Grundlage für mehrere Folgeprojekte dienen, um die Wertigkeit der identifizierten Parameter in anderen Kohorten und/oder einer klinischen Studie zu validieren und sie auf andere Bildgebungsmodalitäten auszuweiten.

• DFG Programme: Schwerpunktprogramme
• Subproject of: SPP 2177: Radiomics: Nächste Generation der Medizinischen Bildgebung
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Fabian Bamberg; Dr. Elias Kellner; Professor Dr. Horst Urbach