Die Arbeitsgruppe “Faserbahnarchitektur” entwickelt die 3D Polarized Light Imaging (3D-PLI) Technologie, um die strukturelle Konnektivität und Faserbahnarchitektur in post mortem Gehirnen in mikroskopischer Auflösung zu untersuchen.
3D-PLI misst die Doppelbrechung (optische Anisotropie) von myelinisierten Nervenfasern mithilfe von Polarisationsmikroskopie. Damit lassen sich Kontraste einzelner Nervenfasern und deren Trakte erzeugen und ihre räumlichen Verläufe bestimmen. Zudem ist 3D-PLI durch seine Sensitivität auf Myelin gut geeignet, um pathologische Veränderungen der Faserbahnarchitektur des Gehirns zu untersuchen.
Um die Konnektivitätsmuster des Gehirns aus verschiedenen Blickwinkeln und über verschiedene Skalen hinweg zu verstehen, entwickeln wir neue Bildgebungsmethoden, die z.B. die Streuung von Licht an Hirngewebe ausnutzen. Ebenso etablieren wir Protokolle und Methoden, bei denen 3D-PLI mit komplementären Bildgebungsverfahren kombiniert wird. Dazu zählen Diffusions-MRT, Zwei-Photonen Fluoreszenz Mikroskopie, bildgebende Massenspektrometrie, und Röntgenstreuung.
Die Einführung von Geräten zum automatisierten Scannen kompletter Gehirne und von computergestützten Methoden zur Verarbeitung der riesigen Datensätze sind die Wegbereiter für umfangreiche neuroanatomische Studien. 3D-PLI kombiniert Forschungsschwerpunkte in interdisziplinärer Weise: Polarisationsmikroskopie Technologien, effiziente Signal- und Bildverarbeitungsalgorithmen, Big Data Analysen und innovative Simulationsansätze, alle basierend auf high-performance Computing.