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Institut für Neurowissenschaften und Medizin
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Polarized Light Imaging

Bildgebung mit polarisiertem Licht ermöglicht die Untersuchung von Faserbahnen im menschlichen Gehirn in ihrem räumlichen Verlauf.

Kortikale Areale und sub-kortikale Kerne sind über kurze und lange Nervenfaserbahnen miteinander verbunden und bilden komplexe neuronale Netzwerke aus. Um die Funktionalität dieser Nerzwerke zu verstehen, ist die genaue Kenntnis der strukturellen Verbindungen unerlässlich. Die Bildgebung mit polarisiertem Licht (3D- Polarized Light Imaging, 3D-PLI) repräsentiert einen neuen Ansatz innerhalb der Neurowissenschaften zur Kartierung der räumlichen Verläufe von Nervenfaserbahnen im menschlichen Gehirn. 3D-PLI ermöglicht die Abtastung und Rekonstruktion von Faserbahnen im Submillimeterbereich und nutzt die uniaxiale Doppelbrechung der Myelinscheide, die die Nervenzellfortsätze (Axone) umgeben, aus. Die hierdurch hervorgerufene optische Anisotropie des Gewebes korrespondiert mit der räumlichen Ausrichtung der Nervenfasern. Mittels Durchleuchtung von dünnen Gehirnschnitten mit linear polarisiertem Licht und der Vermessung der lokalen Änderungen des Polarisationszustandes des Lichtes nach der Wechselwirkung mit dem doppelbrechenden Gewebe lassen sich genaue Aussagen über die Orientierungen der Nervenfasern treffen. Das hier eingesetzte Messverfahren bezeichnet man als Polarimetrie. Analyse und 3D-Rekonstruktion einer zusammenhängenden Serie von Gehirnschnitten führen zum fundamentalen 3D-PLI Datensatz, der die lokalen Faserorientierungen beschreibt (fiber orientation map, 3D-FOM). Fasertraktographie in einer 3D-FOM enthüllt letztlich die räumlichen Faserbahnverläufe sowie die anatomischen Verbindungen verschiedener Hirnregionen.

Zusatzinformationen

fiber orientation map (FOM) eines menschlichen Gehirnschnittes
fiber orientation map (FOM) eines menschlichen Gehirnschnittes. Die Faserorientierungen sind farbcodiert dargestelltRekonstruierte Faserbahnen im menschlichen Pons
Rekonstruierte Faserbahnen im menschlichen Pons

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