Onderzoeksgroep

Bio-imaging

Expertise

Multimodal application of neuroimaging in combination with electrophysiology, optical imaging and neuromodulation via optogenetics/chemogenetics to understand brain function

Het gebruik van chemogenetische manipulatie om de output van de basale voorhersenen te herstellen na cholinerge depletie; 01/10/2021 - 30/09/2025

Abstract

Door de vergrijzende wereldpopulatie is dementie een van de belangrijkste gezondheidsproblemen van deze eeuw. De Wereldgezondheidsorganisatie verwacht dat de incidentie van neurodegeneratieve ziekten, zoals de ziekte van Alzheimer (AD), de komende decennia exponentieel gaat stijgen. Naast de verminderde levenskwaliteit voor de patiënten, is de economische en maatschappelijke last van deze aandoeningen enorm. Na het falen van meerdere klinische onderzoeken, is er dringende vraag naar nieuwe ideeën die kunnen leiden tot nieuwe behandelstrategieën. Het gebruik van diermodellen is tot op heden onvervangbaar gebleken. In dit project zullen we een nieuwe hypothese toetsen die stelt dat de depletie van cholinerge neuronen in de basale voorhersenen leidt tot langdurige veranderingen in de GABA-erge output van deze structuur, wat bijdraagt aan de progressie van de ziekte. Ten eerste zullen wij resting state fMRI en calciumbeeldvorming combineren in een model voor cholinerge depletie, om zo de veranderingen in BOLD signaal en functionele connectiviteit te onderzoeken en dit te correleren aan veranderingen in de onderliggende neuronale activiteit. Vervolgens gebruiken we designer receptors exclusively activated by designer drugs (DREADDs) in de basale voorhersenen, om de output naar de hersenschors en hippocampus te herstellen. Tenslotte evalueren we de gedragsveranderingen die veroorzaakt worden door deze manipulatie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Network Analysis in Neocortex during Passive and Active Learning (neuronsXnets). 01/09/2021 - 31/08/2025

Abstract

NeuronsXnets forms an international, multidisciplinary and intersectoral collaboration network involving leading groups in neuroscience, neuromorphic computing, data science, systems, optical tools/imaging, and hospitals. It takes advantage of this unique environment to improve the understanding of neural circuit function and integrate its findings in deep learning architectures and in neuromorphic circuits, aiming to develop a new generation of computing technologies based on the organizing principles of the biological nervous system, optimized for higher levels of cognition. NeuronsXnets will perform knowledge transfer through hands-on training and research activities during 196 secondments, courses, 4 international workshops, and seminars, to train a new generation of highly skilled systems neuroscientists and computer scientists/engineers. All partners, especially the SMEs, will benefit from the cross-fertilization, by integrating the findings and systems they have developed in their existing solutions or in new systems, capitalizing on the research results that will be achieved, and creating a long-term link between business, research, higher education & hospitals. Through open access to the developed tools and collected data, NeuronsXnets can make significant impact on the scientific community. We are committed to educate and mentor young students and raise the public knowledge about the fascinating field of neuroscience. We will strive for research excellence, to develop innovative systems, and pursue entrepreneurial objectives, leading to a new era of collaborative research in neuroscience & bio-inspired technologies.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

IMARK: Netwerk voor beeldgebaseerde biomerkerontdekking en -evaluatie 01/01/2021 - 31/12/2026

Abstract

Teneinde de grenzen van de gepersonaliseerde geneeskunde te verleggen, maakt IMARK maximaal gebruik van de stevige aan de Universiteit Antwerpen verankerde expertise op het gebied van biomedische beeldvorming. Door moleculaire en structurele patronen in ruimte en tijd in kaart te brengen, wil IMARK sneller nieuwe biomerkers identificeren en ontwikkelen. Daartoe hebben zich in het consortium een aantal onderzoeksgroepen verenigd met complementaire kennis en apparatuur die alle aspecten van op beeldvorming gebaseerd fundamenteel onderzoek, preklinische validering en klinische evaluatie bestrijken. IMARK beschikt over moderne infrastructuur voor elektronen- en lichtmicroscopie, massaspectrometrie beeldvorming, MRI, CT, PET en SPECT. Daarnaast ontwikkelen de IMARK-partners correlatieve beeldvormende methoden ter dataverrijking en werken ze aan op maat gemaakte beeldanalyse-protocollen/oplossingen waarmee krachtige, kwalitatieve uitlezingen verkregen worden. Dankzij deze unieke bundeling van technologie en expertise is IMARK de ideale, bevoorrechte partner voor samenwerking tussen de particuliere en publieke sector en beschikt het over een strategisch voordeel om zijn reeds substantiële IP-portfolio nog verder uit te breiden. De belangrijkste toepassingsgebieden van het consortium zijn neurowetenschappen en oncologie. Vermits de IMARK-partners samenwerken of geaffilieerd zijn met het Universitair Ziekenhuis Antwerpen en het Universitair Psychiatrisch Centrum Duffel, is er rechtstreeks toegang tot patiëntengegevens/-stalen en zijn er volop mogelijkheden voor translationeel onderzoek.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Understanding therapeutic efficacy of calorie restriction in Alzheimer's disease: dynamic rsfMRI and vascular reactivity as biomarkers in an AD rat model. 01/01/2021 - 31/12/2023

Abstract

De ziekte van Alzheimer (AD) is een neurodegeneratieve stoornis gekarakteriseerd door progressieve achteruitgang in cognitieve functie geassocieerd met Aβ -peptide plaques en neurofibrillaire kluwen. Omdat veroudering de grootste risicofactor is voor AD, en dietaire energierestrictie verouderingsprocessen in de hersenen kan vertragen, testen onderzoekers de hypothese dat calorie restrictie (CR) regimes kunnen beschermen tegen cognitieve achteruitgang. De exacte mechanismen waarmee CR gezondheid en levensduur promoot zijn nog niet volledig begrepen, ondanks dat meerdere studies werde opgezet om de respons op CR te ontrafelen. Er is steeds meer bewijs dat synaptische defecten de synaptische transmissie mechanismen beïnvloeden. Deze synaptische transmissie defecten kunnen mogelijks de functionele connectiviteit (FC) in de hersenen beïnvloeden, door communicatie tussen hersenregio's te verstoren. FC kan worden gemeten met resting state functional MRI (rsfMRI), en wordt gedefinieerd als de temporale correlatie tussen lage frequentie fluctuaties in het BOLD fMRI signaal in hersenregio's. RsfMRI heeft default mode en task positive netwerk verstoringen geïdentificeerd als veelbelovende biomarkers for AD. Recent heeft het rsfMRI vakgebied een shift gezien van 'statische' BOLD signaal analyse naar meer dynamische analyse over tijd. Dynamische rsfMRI is een state-of-the-art aanpak die nieuwe inzichten heeft onthuld in de macro-schaal organisatie van functionele netwerken. Terwijl van CR al geweten is dat het geheugencapaciteit, tauopathie en Aβ plaque vorming beïnvloedt, hebben AD patiënten ook cerebrale amyloid angiopathie (CAA), hetgeen vasculaire reactiviteit beïnvloedt en dus neurovasculaire koppeling. Het is van belang om deze vroege markers van pathologie progressie te identificeren aan de hand van niet-invasieve beeldvorming, alsook het effect van CR op CAA, cerebrale bloed flow (CBF) en vasculaire reactiviteit te monitoren aan de hand van arterial spin labeling. In contrast met het BOLD signaal dat afhangt van de lokale cerebrale metabolisme van zuurstof, CBF en cerebraal bloedvolume, geeft pCASL een absolute maat die enkel CBF reflecteerd en stelt dus in staat om de BOLD respons en geassocieerde FC analyse verder te ontrafelen. An alternatief voor dietaire CR zijn nutriënten die de effecten op hersenveroudering nabootsen (CR mimetics). Deze stoffen bootsen de biochemische en functionele effecten van CR na zonder de noodzaak energie opname te reduceren. In dit project combineren we dynamische rsfMRI, pCASL en gedragstesten in een TgF344-AD rattenmodel dat de belangrijke kenmerken van AD recapituleert. We nemen de hypotheses aan dat vroege vermindering in (dynamic) FC en CBF potentiële prognostische biomarkers kunnen zijn voor de lange-termijn uitkomst (geheugen en neuropsychiatrische tekorten) in dit AD rattenmodel; dat FC en CBF op het moment dat gedragsstoornissen voorkomen predictieve biomarkers van de therapie (i.e. CR) kunnen zijn; dat CR zowel geheugen- als neurovasculaire stoornissen in dit AD rattenmodel verlicht; en dat CR mimetica een therapeutisch alternatief zijn met dezelfde effecten op geheugen en vasculaire reactiviteit.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Upgrade van 9.4T Bruker BioSpec MRI-scanner naar Avance NEO hardware-architectuur. 01/05/2020 - 30/04/2024

Abstract

Upgrade van de hardware van ons huidig 9.4T MRI systeem van Bruker zal ons toelaten alle niewe Bruker software paketten te implementeren. Dit zal ons in staat stellen om state of the art MRI experimenten uit te voeren ter hoogte van de hersenen van kleine proefdieren zoals muizen, ratten en zangvogels.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Hoe de interactie tussen neuronenpopulaties in de basale voorhersenen de hersenstaat bepaalt en hoe dit veranderd is in de ziekte van Alzheimer. 01/10/2018 - 30/09/2022

Abstract

Een verbeterde levenskwaliteit tijdens de laatste decennia heeft geleid tot een langere levensverwachting. Dit werd vooral bekomen door vooruitgang in translationeel onderzoek en de ontwikkeling van nieuwe therapeutische middelen. Het nadeel is dat hoge leeftijd een van de belangrijkste risicofactoren is voor dementies en neurodegeneratieve aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer, gekarakteriseerd door een belangrijke afname in cognitieve functies (bv. korte en lange termijn geheugenverlies) en een verstoorde regulatie van hogere corticale functies (bv. verstoord beslissingsvermogen en denken). De pathologische conditie van deze aandoeningen is van die aard dat het de alledaagse activiteit compromitteert. Een langere leeftijd heeft weinig waarde als de levenskwaliteit niet gegarandeerd kan worden. De pathogenese van Alzheimer wordt spijtig genoeg nog niet voldoende begrepen. Dit zou de reden kunnen zijn waarom de huidige beschikbare farmacologische therapieën voor deze ziekte onvoldoende zijn. De huidige behandelingen zijn puur symptomatisch en werken niet op de aanvang en progressie van de pathologie. Het is welbekend dat de cholinerge neuronen in de basale voorhersenen gevoelig zijn voor degeneratie tijdens ouder worden alsook in dementies zoals Alzheimer. "De cholinerge hypothese van geriatrische cognitieve dysfunctie" wordt ook ondersteund door de significante correlatie tussen het niveau van cholinerge depletie en de ernst van cognitieve problemen. Acetylcholine is een neuromodulator die wijdverspreid onderzocht wordt voor zijn rol in leren en geheugen, maar het is niet de enige neurotransmitter die een rol speelt in Alzheimer. In de basale voorhersenen zijn er naast cholinerge neuronen ook twee niet-cholinerge neurontypes aanwezig: GABAerge en glutamaterge neuronen. Er werd aangetoond dat dysfuncties in de glutamaterge en GABerge systemen ook betrokken zijn bij Alzheimer. Tot voor kort hebben neurowetenschappers Alzheimeronderzoek beperkt tot de studie van een enkel neurontype (hoofdzakelijk cholinerge neuronen in de basale voorhersenen), zonder rekening te houden met de mogelijke rol van niet-cholinerge neuronenpopulaties (GABAerge en glutamaterge). Het is echter heel belangrijk om de interactie tussen cholinerge en niet-cholinerge neuronen in de basale voorhersenen te ontrafelen om nieuwe strategieën voor de behandeling van Alzheimer te ontwikkelen. Het voorgestelde onderzoeksproject heeft als doel om de interactie tussen de drie verschillende neuronenppoulaties in de basale voorhersenen te onderzoeken en tot het licht te brengen hoe de cholinerge neuronenactiviteit de andere twee neurontypes in de basale voorhersenen beïnvloedt in zowel gezonde als pathologische condities. Tot nu toe is het verre van duidelijk hoe de neurale staat van de cholinerge neuronen de GABAerge en glutamaterge neuronen in de basale voorhersenen beïnvloedt en hoe deze, op hun beurt, de cholinerge neuromodulatie beïnvloeden. We stellen voor om de activiteit van de neuronenpopulaties in de basale voorhersenen te bestuderen tijdens spontane activiteit en de relatie te bepalen van de activiteit van deze drie neuronenpopulaties met functionele connectiviteit in de volledige hersenen. Dan zullen we de cholinerge neuronen in de basale voorhersenen stimuleren mbv optogenetics om te begrijpen hoe het netwerk interacties beïnvloedt en om de optimale stimulatie protocols te identificeren in een diermodel voor Alzheimer welke de netwerk staat kunnen induceren zoals gezien tijdens spontane activiteit in gezonde dieren. Om deze doelstellingen te bereiken, stellen we voor om een innovatieve en multimodale aanpak te gebruiken welke gebruik maakt van innovatieve technieken zoals fMRI tools, optogenetics en fiber-optic calcium recording. De resultaten van deze studie zullen een verbeterd begrip creëren van de neuronale netwerken in de basale voorhersenen, welke zal leiden tot nieuwe toekomstperspectieven voor de behandeling van cognitieve aandoeningen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Cholinerge en noradrenerge modulatie van geheugen en gemoedstoestand. 01/10/2018 - 30/09/2021

Abstract

De huidige therapieën voor de ziekte van Alzheimer zijn ontoereikend en nieuwe therapieën zijn nodig. Cholinerge en noradrenerge neurotransmittersystemen zijn betrokken bij de modulatie van geheugen en stemming. Een add-on effect van verhoogde noradrenerge transmissie bovenop de standaard therapie van verhoogde cholinerge transmissie is voorgesteld geweest voor Alzheimer patiënten. De interactie tussen de twee systemen is echter nog niet goed gekend. In dit onderzoek gaan we de effecten evalueren van activatie via DREADDs van 1) cholinerge neuronen in het mediale septum, 2) noradrenerge neuronen in de locus coeruleus, welke projecteren naar het mediale septum en de hippocampus, en 3) de combinatie van de cholinerge en noradrenerge neuronen. We zullen het effect van deze verschillende modulaties evalueren op gedrag (geheugen en stemming) en verschillende hersennetwerkeigenschappen in een veelbelovend rat model voor Alzheimer's ziekte en in gezonde ratten. We gaan functionele connectiviteit onderzoeken in de hersenen, oscillaties in local field potentials in de hippocampus (welke locale hippocampale netwerkeigenschappen reflecteren) en de activatiestatus in de hele hersenen gerelateerd aan sharp-wave ripples, een neuronale gebeurtenis die in de hippocampus plaatsvindt en gelinkt is aan geheugen. Ten slotte gaan we onderzoeken of vroege stoornissen in functionale connectiviteit en cerebrale bloeddoorstroming het gedrag op lange termijn kan voorspellen in onbehandelde Alzheimer ratten en of stoornissen in deze parameters de respons op behandeling (een van de drie mogelijke modulaties) kan voorspellen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Is melanopsine een mediator van seizoenale neuroplasticiteit in spreeuwen ? 01/10/2018 - 31/03/2021

Abstract

Licht is een belangrijke omgevingsfactor die en belangrijke rol speelt in de fysiologie van mens en dier. Er zijn twee systemen om licht te detecteren in dieren: i) het visueel systeem dat instaat voor beeldvorming (image formation = IF) en ii) het niet beeldvormend visueel systeem (Non-image-forming = NIF). NIF in zoogdieren is gemedieerd door melanopsine dat terug te vinden is in de intrinsieke fotoreceptieve retinale ganglioncellen in het oog die rechtstreeks geconnecteerd zijn met diverse hersenregio's die tussenkomen in de regeling van slaap, circadiaanse ritmes, cognitie enzomeer. Wij willen onderzoeken of en welke rol NIF speelt bij licht geïnduceerde seizoenale neuroplasticiteit in zangvogels. Hiervoor maken we gebruik van de Europese spreeuw, in vivo MRI en moleculair biologische technieken.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

De rol van niet-cholinerge neuronen in cholinerge neuromodulatie. 01/10/2018 - 31/10/2019

Abstract

Een verbeterde levenskwaliteit tijdens de laatste decennia heeft geleid tot een langere levensverwachting. Dit werd vooral bekomen door vooruitgang in translationeel onderzoek en de ontwikkeling van nieuwe therapeutische middelen. Het nadeel is dat hoge leeftijd een van de belangrijkste risicofactoren is voor dementies en neurodegeneratieve aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer, gekarakteriseerd door een belangrijke afname in cognitieve functies (bv. korte en lange termijn geheugenverlies) en een verstoorde regulatie van hogere corticale functies (bv. verstoord beslissingsvermogen en denken). De pathologische conditie van deze aandoeningen is van die aard dat het de alledaagse activiteit compromitteert. Een langere leeftijd heeft weinig waarde als de levenskwaliteit niet gegarandeerd kan worden. De pathogenese van Alzheimer wordt spijtig genoeg nog niet voldoende begrepen. Dit zou de reden kunnen zijn waarom de huidige beschikbare farmacologische therapieën voor deze ziekte onvoldoende zijn. De huidige behandelingen zijn puur symptomatisch en werken niet op de aanvang en progressie van de pathologie. Het is welbekend dat de cholinerge neuronen in de basale voorhersenen gevoelig zijn voor degeneratie tijdens ouder worden alsook in dementies zoals Alzheimer. "De cholinerge hypothese van geriatrische cognitieve dysfunctie" wordt ook ondersteund door de significante correlatie tussen het niveau van cholinerge depletie en de ernst van cognitieve problemen. Acetylcholine is een neuromodulator die wijdverspreid onderzocht wordt voor zijn rol in leren en geheugen, maar het is niet de enige neurotransmitter die een rol speelt in Alzheimer. In de basale voorhersenen zijn er naast cholinerge neuronen ook twee niet-cholinerge neurontypes aanwezig: GABAerge en glutamaterge neuronen. Er werd aangetoond dat dysfuncties in de glutamaterge en GABerge systemen ook betrokken zijn bij Alzheimer. Tot voor kort hebben neurowetenschappers Alzheimeronderzoek beperkt tot de studie van een enkel neurontype (hoofdzakelijk cholinerge neuronen in de basale voorhersenen), zonder rekening te houden met de mogelijke rol van niet- cholinerge neuronenpopulaties (GABAerge en glutamaterge). Het is echter heel belangrijk om de interactie tussen cholinerge en niet-cholinerge neuronen in de basale voorhersenen te ontrafelen om nieuwe strategieën voor de behandeling van Alzheimer te ontwikkelen. Het voorgestelde onderzoeksproject heeft als doel om de interactie tussen de drie verschillende neuronenppoulaties in de basale voorhersenen te onderzoeken en tot het licht te brengen hoe de cholinerge neuronenactiviteit de andere twee neurontypes in de basale voorhersenen beïnvloedt in zowel gezonde als pathologische condities. Tot nu toe is het verre van duidelijk hoe de neurale staat van de cholinerge neuronen de GABAerge en glutamaterge neuronen in de basale voorhersenen beïnvloedt en hoe deze, op hun beurt, de cholinerge neuromodulatie beïnvloeden. We stellen voor om de activiteit van de neuronenpopulaties in de basale voorhersenen te bestuderen tijdens spontane activiteit en de relatie te bepalen van de activiteit van deze drie neuronenpopulaties met functionele connectiviteit in de volledige hersenen. Dan zullen we de cholinerge neuronen in de basale voorhersenen stimuleren mbv optogenetics om te begrijpen hoe het netwerk interacties beïnvloedt en om de optimale stimulatie protocols te identificeren in een diermodel voor Alzheimer welke de netwerk staat kunnen induceren zoals gezien tijdens spontane activiteit in gezonde dieren. Om deze doelstellingen te bereiken, stellen we voor om een innovatieve en multimodale aanpak te gebruiken welke gebruik maakt van innovatieve technieken zoals fMRI tools, optogenetics en fiber-optic calcium recording. De resultaten van deze studie zullen een verbeterd begrip creëren van de neuronale netwerken in de basale voorhersenen, welke zal leiden tot nieuwe toekomstperspectieven voor de behandeling van cognitieve aandoeningen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Multimodale beeldvorming van cholinerge neuromodulatie tijdens specifieke geheugen fasen in knaagdieren. 01/01/2017 - 31/12/2020

Abstract

Vooruitgang in translationeel onderzoek en grootschalige verdeling van therapeutische middelen hebben geleid tot een drastische verhoging van de globale levensverwachting over de laatste decennia. Maar tegelijkertijd heeft deze verbeterde levensverwachting een grote invloed op de levenskwaliteit van de oudere populatie. Veel neurologische ziekten, zoals verschillende soorten dementie (vb ziekte van Alzheimer), stijgen exponentieel met ouderdom en leiden tot een grote economische en sociale last voor de samenleving. Hierdoor blijft fundamenteel hersenonderzoek een belangrijke component om de nodige inzichten te verwerven voor de omkering van deze trends. Geheugen en leren zijn onlosmakelijk verbonden met de meeste vormen van dementie maar onze kennis van de onderliggende mechanismen blijft rudimentair. Verder is ook de hoeveelheid van bepaalde hersenchemicaliën (neurotransmitters), in het bijzonder acetylcholine, verlaagd. Dit project zal gebruik maken van state-of-the-art magnetische resonantie en calcium beeldvorming om a) de relatie tussen leren en specifieke cholinerge pathways te ontdekken door gebruik te maken van DREADDs (specifiek ontworpen receptoren die geïntroduceerd kunnen worden in specifieke cellen en hun activiteit kunnen beïnvloeden), b) de dynamiek van deze relatie tijdens veroudering te begrijpen, en c) te testen of de toepassing van deze aanpak in knaagdier modellen van de Ziekte van Alzheimer, dewelke cholinerge cellen verliezen, de effecten en het geheugen kan verbeteren. Als dit succesvol is, zal dit project de basis vormen voor nieuwe toekomstige therapeutische middelen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Seizoenale neuroplasticiteit van de intgratie van het visuele en auditieve systeem: een in vivo MRI studie in spreeuwen. 01/10/2016 - 30/09/2019

Abstract

in dit project onderzoeken we of seizoenale neuroplastische veranderingen in sensorische netwerken van seizoenale zangvogels gepaard gaan met functionle veranderingen die leiden tot gedragswijzigingen die reproductie in de hand werken. Het onderzoek maakt gebruik van multisensory fMRI.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Modulair confocaal microscopie platform met light sheet belichting 01/05/2016 - 30/04/2020

Abstract

Deze applicatie beoogt de aanschaf van een innovatief microscopisch platform om levende cellen, weefselstalen en levende, kleinere modelorganismen in drie dimensies aan hoge snelheid en met uitstekende resolutie en contrast te visualiseren. Wat het systeem uniek maakt, is de light-sheet module. Deze is gebaseerd op een loodrechte opstelling van laser-gegenereerde, micrometer-fijne vlakbelichting en gevoelige one-shot opnames. Een naadloze integratie met de confocale microscoop maakt het mogelijk om eenzelfde staal in beeld te brengen van micro- tot mesoschaal. Het toestel heeft een brede applicatieradius in de neurowetenschappen, onder meer om neurodegeneratie en –regeneratie te bestuderen (bv. whole brain imaging, optogenetica), maar zal ook meteen van nut zijn in zeer uiteenlopende onderzoeksvelden zoals het cardiovasculair onderzoek (bv. plaquevorming en stabiliteit), plantbiologie (bv. proteïne lokalisatie tijdens plantgroei) en ecotoxicologie (bv. teratogeniciteit en ontwikkelingsdefecten in zebravis). Het modulaire karakter van het systeem, laat bovendien toe om snel in te spelen op wijzigende onderzoeksvragen door gerichte uitbreidingen mogelijk te maken.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Ultrasnelle Functionele Ultrasound Beeldvorming (fUS) voor hoge resolutie mapping van functionele connectiviteit in wakkere muizenhersenen (FUSIMICE). 01/12/2015 - 30/11/2018

Abstract

In dit project wordt een nieuwe methode (functionele Ultra Sound) ontwikkeld, getest en vergeleken met resting state functionele Magnetische Resonantie Beeldvorming voor het onderzoek van de connectiviteit van en tussen verschillende hersencircuits.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Spatiaal neglect in knaagdieren: een model voor neuroplasticiteit op het netwerk niveau. 01/10/2015 - 30/09/2019

Abstract

Ziektes die de hersenen aantasten, zoals beroerte, zijn gelinkt aan hoge morbiditeit voor patiënten en hun familie en brengen een enorme last met zich mee voor de individuen en de samenleving. 'Spatial neglect' is een veel voorkomend gevolg van hersenschade wat zich uit als aandachtsproblemen bij het waarnemen en het reageren op stimuli in het 'contraleasionale' veld. 'Neglect' beïnvloedt ongeveer 1/3de van beroerte-slachtoffers en heeft een enorme weerslag op alle dagelijkse activiteiten, waardoor het één van de meest verkreupelende neurologische syndromen is. Desondanks gedeeltelijk herstel in de eerste maanden na beroerte, zij het nog niet volledig begrepen, blijft 1/3de van de patiënten zwaar invalide en hebben ze specifieke behandeling nodig. Alhoewel er een aantal behandelingen bestaan voor patiënten is er geen enkel extreem succesvol, dit omdat het onderliggend neuraal mechanisme van deze andoening nog niet genoeg begrepen is waarbij meerdere vragen onbeantwoord blijven. Om enkele van deze gecompliceerde problemen aan te pakken, stellen we een multimodale benadering voor die functionele magnetische resonantie beeldvorming, elektrofysiologie en stimulatie van neuromodulerende hersenkernen combineert in een rat model van 'spatiaal neglect'. Deze state-of-the-art technieken zullen toegepast worden na tijdelijke en chronische focale laesies van centrale knooppunten van het 'neglect' netwerk in ratten die 'neglect'-achtige gebreken veroorzaken die de aandoening in mensen simuleert. Ons voorstel zal de kennis van de neurale processen betrokken bij neglect beduidend verbeteren en meer specifiek de rol van functionele connectiviteit op het neurale circuit niveau. Daarenboven zullen we een nieuwe en veelbelovende rehabilitatie methode evalueren die gebruik maakt van neuromodulatie van aandachtsprocessen door middel van optogenetische stimulatie van de cholinerge basale kern van Meynert. Als dit succesvol blijkt, zal dit een enorme impact hebben op zowel basis als klinisch onderzoek en zal het een basis vormen voor nieuwe rehabilitatie manieren bij mensen (bv. diepe hersenstimulatie).

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Integratie processen in multi-stabiele bewegingswaarnemingen. 15/07/2015 - 14/07/2016

Abstract

Multi-stabiele waarnemingen worden gerealiseerd wanneer de hersenen er niet in slagen een eenduidige interpretatie te maken vanuit de input uit de omgeving. Bij visuele waarneming zijn een aantal onduidelijke visuele patronen beschreven zoals de Necker kubus, bewegings patronen en binoculaire rivaliteit. Multi-stabiele stimuli kunnen unieke inzichten bieden in visuele verwerking omdat wijzigingen in waarnemingen ontkoppeld zijn van wijzigingen in de stimulus. Begrijpen hoe multi-stabiele waarneming optreedt kan bijdragen tot het begrijpen van visuele waarnemingen in het algemeen. Om dit te onderzoeken, ontwikkelden we een nieuwe pseudo-patroon stimulus samengesteld uit verschillende kleine aperturen die verschillende neuronale receptieve velden simuleren. Dergelijke stimulus stelt ons in staat om parametrische manipulaties te doen van de onderliggende structuren die waarneming sturen en dit kan ons helpen om processen van bewegingsintegratie te begrijpen. In dit project hebben we deze stimulus reeds gebruikt in psychofysica experimenten met humane vrijwilligers. Op dit moment wordt diezelfde stimulus gebruikt in electrofysiologische metingen thv de visuele cortex van primaten. Onze bevindingen suggereren dat stimulus intersecties sterk de waarneming van beweging kunnen beinvloeden in de richting van een coherent geintegreerd patroon. Preliminaire resultaten van vroegere visuele stadia (area VI) tonen dat neuronen reageren ongeacht of de waarneming gebaseerd is op lokale stimulatie kenmerken. Neuronen van hogere visuele stadia (area MT) daarentegen moduleren hun activiteiten in parallel met perceptie, eropwijzend dat integratie van contextuele bewegingsinformatie plaats vond.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Gecombineerde MRI/intracraniale elektrofysiologie set-up: een baanbrekende multimodale aanpak voor de studie van hersennetwerken en de componenten ervan. 01/06/2015 - 31/12/2017

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht toegekend door de Universiteit Antwerpen. De promotor levert de Universiteit Antwerpen de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd door de universiteit.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

In vivo MR beeldvorming van kleine proefdieren. 01/01/2015 - 31/12/2019

Abstract

Het onderzoek richt zich op het gebruik van geavanceerde fMRI-technieken om de capaciteit van het visuele systeem bij kleine proefdieren (ratten en muizen) om zich aan te passen aan een beschadiging van de primaire visuele cortex te karakteriseren, alsook de rol van neuromodulatie en visuele rehabilitatie te bestuderen. Hiervoor wordt gebruikt gemaakt van fMRI en populatie receptieve veldtechnieken om de reorganisatie van de onbeschadigde visuele cortex (voornamelijk V2 na V1-letsels) na te gaan.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)