Onderzoeksgroep

Bio-imaging

Expertise

Acquisitie en verwerking van hoge resolutie in vivo magnetische resonantie beeldvorming van kleine dieren: diffusie tensor imaging (DTI), diffusie kurtosis beeldvorming (DKI), functionele MRI, resting-state fMRI, perfusie MRI, Manganese Enhanced MRI. Dit onderzoek wordt uitgevoerd op rat- en muismodellen voor verschillende neuropathologieën en op zangvogels als een model voor neuronale plasticiteit, auditieve processing en leren. De focus van het onderzoek ligt op de vroege detectie en het ontrafelen van de onderliggende mechanismen van neurodegeneratieve ziekten, neuro-ontwikkelingsstoornissen en stemmingsstoornissen waaronder Parkinson, Huntington, Alzheimer, schizofrenie en depressie.

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)

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)

Multidimensionale analyse van het zenuwstelsel bij gezondheid en ziekte (µNeuro). 01/01/2020 - 31/12/2025

Abstract

Neuropathologie is een interdisciplinair onderzoeksveld waarbij beeldvorming en beeldgestuurde interventies onmisbaar geworden zijn. De snelle groei van diepgravende onderzoekstechnologieën en de verschillende schalen waarop deze werken, hebben echter geleid tot een knelpunt op het niveau van integratie, enerzijds van de verschillende beeld datasets onderling, en anderzijds van de multimodale beeldinformatie met omics-afgeleide en klinische gegevensbanken. Om te voldoen aan de groeiende nood voor holistische interpretatie van multischaal- (molecule, cel, organ(oid), organisme) en meerlagige (beeldvorming, omica, chemo-fysisch) informatie over de (dys)functie van het centraal en perifeer zenuwstelsel, stellen we μNEURO voor, een consortium dat bestaat uit 8 gevestigde teams met complementaire expertise in neurologie, biomedische en microscopische beeldvorming, elektrofysiologie, functionele genetica and geavanceerde data analyse. Het doel van μNEURO is om neuropathologisch onderzoek te stimuleren en nieuwe pathogene mechanismen te identificeren die betrokken zijn bij neuro-ontwikkelings- and -degeneratieve aandoeningen (bvb., Alzheimer's ziekte, epilepsie, Charcot-Marie-Tooth) en dit op een cel-tot-organisme brede schaal. Het verwerken van grote spatiotemporele beeld data en de cross-correlatie van multimodale beelden met gerichte verstoringen staat centraal. Bovendien zal de inclusie van (pre) klinische teams de vertaling naar een klinische setting versnellen en toelaten klinische gevallen te doorgronden met behulp van dier- en cellulaire modellen. Als kenniscentrum voor neuro-georiënteerde beeldomica bevordert μNEURO vooruitgang voor de universiteit en de gemeenschap, waaronder i) nieuwe inzichten in moleculaire pathways van aandoeningen van het zenuwstelsel; ii) nieuwe hulpmiddelen en modellen die uitgebreide experimenten en integrale analyse mogelijk maken; iii) verbeterde translationele pipeline voor ontwikkelen en validatie van nieuwe diagnostische biomarkers en therapeutische chemische samenstellingen; iv) verbeterde zichtbaarheid, samenwerking en internationaal gewicht en concurrentievoordeel voor grote multi-partner onderzoeksprojecten.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Verbetering van de classificatie van de ziekte van Alzheimer op basis van de traag propagerende golven van BOLD intensiteit, de Quasi-Periodische patronen, verkregen uit drsfMRI in rust en visuele stimulatie in een AD-rat model. 01/01/2020 - 31/12/2023

Abstract

Gesteund door de kennis dat de hersenen informatie verwerken op een zeer dynamische manier, is er recent een verschuiving van de 'statische' analyse van bloed-zuurstofniveau-afhankelijke (BOLD) signalen naar een tijdsafhankelijke 'dynamische' analyse. Dynamische rsfMRI (drsfMRI) laat toe om patronen van spatiotemporele hersenactiviteit te identificeren, de zogenaamde 'Quasi-Periodic Patterns (QPPs)'. Zowel in mensen als in verdoofde ratten en muizen in rusttoestand werden gelijkaardige QPPs geobserveerd die de functionele organisatie van DMN en TPN (anticorrelatie) vertegenwoordigen. Vanuit deze observatie willen we bestuderen hoe de QPPs bijdragen tot de netwerkdisfunctie in AD en de diagnose van AD kunnen verbeteren. Gebruikmakend van state-of-the-art MRI in een rat model voor AD (TgF344) willen we specifiek onderzoeken: a) hoe QPPs in TgF344 ratten verschillen t.o.v. de QPPs waargenomen in controle dieren, b) wat is de vasculaire bijdrage in de QPPs, c) hoe deze QPPs verschillend interageren onder sensorische stimulatie, d) hoe de QPP verworven in rust of onder sensorische stimulatie bijdragen aan de DMN en DMN-TPN Functionele Connectiviteit (FC), en hoe ze de classificatie van AD verbeteren.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Neurobiologische predictoren en sociale versterkers van vocaal leren. 01/10/2019 - 30/09/2023

Abstract

Net zoals spraakontwikkeling in mensen, wordt het zangleerproces in zangvogels zeer sterk beïnvloed door de manier waarop volwassenen met elkaar en met hun nakomelingen interageren. Hoewel de belangrijkheid van deze sociale interacties alom bekend zijn, blijft de neurobiologische basis van zulke sociale facilitatie van leren tot op heden onbekend. Zeer recent ontdekten we dat de uiteindelijke accuraatheid van het zangleerproces al zeer vroeg in het leven van de jonge vogeltjes voorspeld kan worden op basis van de structurele eigenschappen van de hersengebieden die instaan voor de verwerking van auditieve stimuli. Gebaseerd op deze recente bevindingen trachten we in dit project (1) de neurobiologische basis van de voorspelling te identificeren; (2) te ontrafelen welke hersennetwerken instaan voor de verwerking van de sociale aspecten van zangleren; en (3) de functionele en structurele connectiviteit te meten tussen de auditieve hersenregio waar de voorspelling gemaakt wordt en de rest van de hersenen om zo inzage te krijgen in de manier waarop die verschillende netwerken interageren. Hierbij maken we gebruik van geavanceerde magnetische resonantie beeldvormingsmethoden (MRI) die toelaten om in jonge vogels herhaaldelijk enerzijds de structurele eigenschappen en connectiviteit van de hersenen te kwantificeren en anderzijds te onderzoeken welke hersenregio's geactiveerd worden onder de impuls van een video opname van een tutor (zangleermeester) in een specifieke sociale situatie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Ontwikkeling van op biomateriaal-gebaseerde apparaten voor de behandeling van progressieve MS - een geïntegreerde Pan-Europese aanpak (PMSMatTrain). 01/05/2019 - 30/04/2023

Abstract

Het PMSMatTrain project verricht onderzoek naar de progressieve en late degeneratieve fase van multiple sclerose (PMS). Het PMSMatTrain "Joint Research Education and Training-programme" (JRTP) biedt jonge onderzoekers enerzijds de mogelijkheid tot participatie in kwalitatief hoogstaand onderzoek, maar anderzijds ook vaardigheidstrainingen op het gebied van intellectueel eigendom, leiderschap, innovatie, regelgeving, ondernemerschap, genderbeleid en evaluatie van medische apparaten. Dit consortium heeft als doel een uit biomaterialen bestaand medisch apparaat te ontwikkelen om ontstekingsremmende moleculen met een klein molecuulgewicht niet-invasief vrij te stellen in het centraal zenuwstelsel. Hiermee wordt getracht neuroprotectie en remyelinisatie te stimuleren in PMS. Bovendien zal het PMSMatTrain consortium deze gefunctionalizeerde "hyaluronan-scaffolds" gebruiken als een hulpmiddel om de interactie te onderzoeken tussen signalen die voortkomen uit chronische neuro-inflammatie en signalen die leiden tot demyelinisatie en axonaal verlies, terwijl moleculaire mechanismen worden geïdentificeerd die remyelinisatie en neuroprotectie in PMS bevorderen. Deze benadering kan leiden tot de eerste op biomaterialen gebaseerde corticale therapie voor PMS. Deze apparaten zullen enerzijds getest worden op culturen van oligodendrocyten ontwikkeld vanuit stamcellen van MS-patiënten en organotypische culturen om de MS-pathofysiologie te onderzoeken. MRI en massaspectrofotometrie zullen gebruikt worden om de in vivo respons van de therapie te karakteriseren. Onze industriële partners zullen het eindapparaat ontwikkelen door het gebruik van gestandaardiseerde productieprotocollen voor de productie en commercialisering van het apparaat.

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)

Doorbraken in kwantitatieve magnetische resonantie beeldvorming voor verbeterde detectie van hersenziekten (B-Q MINDED). 01/01/2018 - 31/03/2022

Abstract

Magnetische resonantie beeldvorming (MRI) is een van de meest bruikbare en snelgroeiende neuroimaging tools. Helaas worden signaalIntensiteiten in conventionele MRI-afbeeldingen uitgedrukt in relatieve eenheden die afhankelijk zijn van scannerhardware en acquisitie protocols. Hoewel dit de visuele inspectie van de anatomie niet belemmert, bemoeilijkt dit de kwantitatieve vergelijking van weefseleigenschappen binnen een scan, tussen opeenvolgende scans en tussen onderwerpen. Daartegenover maken geavanceerde kwantitatieve MRI (Q-MRI) -methoden zoals MR-relaxometrie of diffusie MRI een absolute kwantificering van biofysische weefselkarakteristieken mogelijk. De lange scantijd die vereist is voor Q-MRI veroorzaakt echter ongemak voor patiënten. B-Q MINDED is bedoeld om de huidige barrières te overwinnen door breed toepasbare doorbraken voor nabewerking voor te ontwikkelen Q-MRI versnellen. De originaliteit van B-Q MINDED ligt in de ambitie om de conventionele meerstapsverwerking te vervangen door een geïntegreerd parameterschattingsraamwerk. Deze aanpak zal een schat aan opties genereren voor Q-MRI. Om dit doel te bereiken, stelt B-Q MINDED een collaboratieve multidisciplinaire aanpak voor (van elementaire MR-fysica naar klinische toepassingen) met een sterke betrokkenheid van de industrie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Longitudinale moleculaire beeldvorming van synaptische integriteit bij de ziekte van Huntington. 01/01/2017 - 31/07/2022

Abstract

De ziekte van Huntington (HD) is een dominant erfelijke aandoening gekenmerkt door progressieve neurodegeneratie van het striatum, dat ook andere gebieden treft zoals de hersenschors. Patiënten vertonen progressief motorische, cognitieve en psychiatrische stoornissen. De symptomen beginnen gewoonlijk op middelbare leeftijd. De mutatie die verantwoordelijk is voor deze fatale ziekte is een abnormaal aantal en onstabiele CAG herhalingen in de coderende regio van het huntingtine-gen. De pathogene mechanismen waarbij het mutant huntingtine-eiwit neuronale disfunctie en celdood veroorzaakt, zijn nog niet volledig begrepen (Menalled, 2005). Er werd aangetoond dat één van de pathofysiologische kenmerken onderliggend aan het mechanisme van HD-gerelateerde onderdrukking van inhibitie de tonische activiteit van de metabotrope glutamaat receptor type 5 (mGluR5) is (Dvorzhak, Semtner, Faber, & Grantyn, 2013). Inhibitie van glutamaterge neurotransmissie via specifieke interactie met mGluRs kan interessant zijn voor zowel inhibitie van de ziekteprogressie als voor vroege symptomatische behandeling (Scheifer et al., 2004). Om de rol van glutamaterge pathways verder te onderzoeken door middel van PET-beeldvorming bij kleine proefdieren, heeft deze studie als doel verschillende Pet imaging agents te gebruiken als tracers in een knock-in muismodel van de ziekte van Huntington.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Verbeterde classificatie van de ziekte van Alzheimer: differentiatie van spatio-temporele patronen van hersenactiviteit aan de hand van dynamische rsfMRI in AD muizen-modellen in pre-plaque en post-plaque fase. 01/01/2019 - 31/12/2020

Abstract

Synaptische transmissiedefecten in neurodegeneratieve aandoeningen beïnvloeden de functionele connectiviteit (FC) in de hersenen, door de communicatie tussen hersengebieden te belemmeren. Functionele connectiviteit, kan gemeten worden a.d.h.v. de niet invasieve resting state fMRI (rsfMRI), en wordt gedefinieerd als de temporele correlatie tussen laagfrequente fluctuaties in het BOLD fMRI-signaal tussen verschillende hersengebieden. rsfMRI laat dus toe om communicatienetwerken in beeld te brengen en afwijkingen in deze communicatiepatronen in neurodegeneratieve aandoeningen op te sporen. Gebruikmakend van deze techniek werden reeds verstoorde hersennetwerken geobserveerd in patiënten met de ziekte van Alzheimer (AD), meer specifiek werden netwerkverstoringen in de default-mode (DMN) en taakpositief (TPN) netwerk geïdentificeerd als veelbelovende biomarkers voor AD. Gesteund door de kennis dat de hersenen informatie verwerken op een zeer dynamische manier, is er recent een verschuiving naar dynamische rsfMRI (drsfMRI) welke toelaat om patronen van spatiotemporele hersenactiviteit te identificeren. Deze zogenaamde 'Quasi- Periodic Patterns (QPPs)' geven - zich in de tijd herhalende - spatiotemporele veranderingen in neurale activiteit weer. Zowel in mensen als in verdoofde ratten en muizen in rusttoestand werden gelijkaardige QPPs geobserveerd die de functionele organisatie van DMN en TPN (anticorrelatie) vertegenwoordigen. Vanuit deze observatie willen we bestuderen hoe de QPP's bijdragen tot de AD-netwerkdisfunctie en de diagnose van AD kunnen verbeteren. Gebruikmakend van state-of-the-art MRI willen we specifiek onderzoeken: a) hoe QPPs in een muismodel voor AD (TG2576) verschilt t.o.v. controledieren, b) hoe deze QPPs verschillend interageren onder sensorische stimulatie, c ) hoe de QPP verworven in rust of onder sensorische stimulatie bijdragen aan de DMN en DMN-TPN FC, en hoe ze de classificatie van AD verbeteren.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Technologische doorbraken in hoge-resolutie kwantitatieve Magnetische Resonantie Beeldvorming (MRI) voor betere diagnose van hersenaandoeningen. 01/01/2017 - 31/03/2021

Abstract

Magnetische Resonantie beeldvorming (MRI) is een van de meest gebruikte neurobeeldvormingstechnieken. Helaas, wordt de signaalintensiteit in conventionele MRI-beelden uitgedrukt in relatieve eenheden die afhankelijk zijn van hardware en software. Dit is geen probleem voor visuele inspectie van de anatomie, maar bemoeilijkt kwantitatieve vergelijkingen van de signaalintensiteit binnen een scan, tussen opeenvolgende scans, en tussen individuen. MR relaxometrie daarentegen is een MRI-techniek die kwantitatieve "mappen" genereert die de onderliggende absolute biofysische weefselkenmerken weergeven (Deoni et al., 2010). Bovendien zijn er meer en meer aanwijzingen dat MR relaxometrie subtiele microscopische weefselbeschadiging kan detecteren. Hierdoor zouden verschillende hersenziekten, waaronder multiple sclerose, vroeger gedetecteerd kunnen worden (Vrenken et al., 2006; Roosendaal et al., 2009 en Papadopoulos et al., 2010). Conventionele MR relaxometrie technieken vergen echter uitgebreide en langdurige scans waardoor de techniek nog niet dagdagelijks gebruikt wordt in de klinische praktijk. Vanuit diagnostisch standpunt, verhogen lange scans de kans op bewegingsartefacten, terwijl ze vanuit economisch perspectief zorgen voor een lagere efficiëntie. Bovendien, zijn lange scantijden ongemakkelijk voor de patiënt. Om deze redenen heeft MR relaxometrie de radiologische gemeenschap nog niet overtuigd. Het huidige project beoogt deze belemmeringen weg te nemen door de ontwikkeling van een radicaal nieuwe en breed toepasbare technologie voor versnelde MR relaxometrie. Aan het einde van dit IOF SBO project zal de haalbaarheid en de validiteit van onze nieuwe aanpak voor versnelde MR relaxometrie zijn aangetoond. Voor de uiteindelijke vertaling van de technologie naar de markt (en naar patiënten) beogen we (na afloop) verdere onderzoekssamenwerkingen met industriële partners. In dit opzicht, hebben nu reeds drie bedrijven (twee MRI fabrikanten en één gespecialiseerde KMO) toegezegd om lid te worden van de "industriële begeleidingscommissie". Vanuit deze positie zullen deze bedrijven het project ondersteunen met advies en feedback. Ten slotte, vanuit strategisch perspectief slaat dit project een brug tussen fundamentele MR fysica en toegepast biomedisch MRI onderzoek. Als zodanig zal dit project kruisbestuiving bevorderen tussen de drie Antwerpse MRI-onderzoeksgroepen (en faculteiten). Bovendien zal dit onderzoek direct bijdragen aan de ambitie van de Universiteit Antwerpen en het IOF-consortium (Expert Group Antwerp Molecular Imaging, EGAMI-image) om een Intellectual Property (IP) -portfolio en een sterk translationeel en geïntegreerd MRI-onderzoeksprogramma te ontwikkelen.

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)

De rol van de extracellulaire matrix proteasen MMP-9 en uPA in de ontwikkeling van posttraumatische epilepsie na traumatische hersenschade. 01/10/2015 - 30/09/2017

Abstract

De doelstelling van dit project is om de rol van de extracellulaire matrix proteasen MMP-9 en uPA in de ontwikkeling van posttraumatische epilepsie te onderzoeken via zowel post-mortem als innovatieve in vivo beeldvormingstechnieken. We stellen als hypothese dat de hersenschade na een hoofdtrauma verschillende herstelmechanismen activeert, waaronder remodelering van de extracellulaire matrix door MMP-9 en uPA. Veranderingen in deze proteasen, gepaard gaande met herseninflammatie, induceren vermoedelijk abnormale synaptische remodelering en zo epileptogenese.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Wildcog: Evolutie en lokalwe adaptatie van cognitieve vaardigheden en hersenstructuren in het wild. 01/09/2015 - 31/08/2018

Abstract

Cognitie speelt een cruciale rol in de manier waarop organismen omgaan met hun sociale en ecologische omgeving. Terwijl de mechanismen van cognitieve processen steeds beter gekend zijn, weten we nog weinig over de evolutie van de cognitieve eigenschappen in natuurlijke populaties. Cognitieve vaardigheden van organismen liggen impliciet aan de basis van vele gebieden, omdat zij deels bepalen hoe organismen met elkaar concurreren; hoe ze een partner vinden; hoe ze voedsel vinden en zelf voorkomen opgegeten te worden; hoe ze zich flexibel kunnen aanpassen aan nieuwe contexten en hoe ze navigeren doorheen verschillende landschappen. Veel verschillende cognitieve capaciteiten zijn reeds gekarakteriseerd en vertonen een variatie binnen en tussen verschillende species. De mate waarin deze variatie het gevolg is van ecologische eisen die gesteld worden voor ieder soort of populatie moet nog bepaald worden. Ondanks de vooruitgang in de neurofysiologie van de cognitie in modelorganismen, is er nog maar weinig inzicht in de neurale structuur die de cognitieve eigenschappen van "in het wild levende" organismen bepalen en hoe natuurlijke selectie de neurale structuur beïnvloedt. Ons doel is om de evolutie van de cognitieve eigenschappen in een wilde vogelsoorten te onderzoeken door het meten van meerdere cognitieve vaardigheden, de neurale structuur via MRI en de fitness van de dieren. Hierbij hopen we tot nieuwe inzichten te komen in variatie en de evolutie van de cognitie. Acht populaties van koolmezen zullen onderzocht worden die leven in verschillende ecologische situaties (hoogte, verstedelijking), wat hun verschil in cognitieve eigenschappen moet versterken. Succes in dit ambitieuze project noopt ons tot het ontwerpen van nieuwe cognitieve tests en een nieuwe touchscreen testsysteem, nieuwe analytische methodes (geautomatiseerde video-analyse), het in kaart brengen van de hersenstructuur in een niet-model organisme met behulp van MRI. Hiervoor hebben we een interdisciplinaire netwerk van onderzoekers met expertise in brain imaging, dierlijke cognitie, informatica/analytics, en evolutionaire biologie samengebracht. Het combineren van gegevens over de fitness, cognitie en hersenfysiologie op dezelfde individuen in natuurlijke populaties van vogels zal ons een ongekend inzicht verschaffen in hoe natuurlijke selectie functioneert en de variatie in cognitie beïnvloedt.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

De impact van de HPG-as op veranderingen in de functionele hersennetwerken tijdens normale, versnelde en pathologische veroudering (i.e ziekte van Alzheimer). 01/11/2014 - 31/10/2018

Abstract

Het verouderingsproces heeft een grote invloed op vele cellulaire processen die uiteindelijk leiden tot neurodegeneratie en het aantasten van de cognitieve functies. Dit gaat gepaard met veranderingen in de functionele netwerken (bijvoorbeeld het default mode network (DMN) en haar anticorrelatie netwerk) en synaptische defecten. De belangrijkste sturingsmechanismen van het verouderen van de hersenen blijven echter grotendeels onbekend. De hypothalamus, een belangrijk structuur van de hypothalamus-hypofyse-gonadale as (HPG-as), is cruciaal voor de neuroendocriene interactie tussen het centrale zenuwstelsel en verschillende perifere functies. Deze structuur blijkt ook betrokken bij de leeftijdsgebonden neurodegeneratie. Dit suggereert dat het verouderingsproces gedreven wordt door de integratie van immuun- en hormonale reacties waarbij de hypothalamus een leidende rol vertoont. Daarnaast is er de betrokkenheid van de menopauze en de leeftijdsafhankelijke veranderingen in HPG-as hormoonspiegels in de etiologie van de ziekte van Alzheimer (AD), de meest voorkomende vorm van dementie bij ouderen. In dit preklinische project willen we de veranderingen in het DMN en haar anticorrelatie netwerk onderzoeken met behulp van rsfMRI bij normale veroudering, versnelde en pathologische veroudering (i.e. AD). De waargenomen veranderingen in functionele connectiviteit zullen gecorreleerd worden met de verschillen in HPG-as hormoonspiegels en de neuroinflammatie. Het eerste doel van de studie is het bestuderen van de korte en lange termijn effecten van het luteïniserend hormoon (LH) en oestrogeen hormoon behandeling op het DMN en haar anticorrelatie netwerk. Onze hypothese is dat de verstoring van oestrogeen signalisatie in de hersenen na ovariëctomie gepaard gaat met een vermindering van de functionele connectiviteit, en dat deze verminderde connectiviteit (gedeeltelijk) kan hersteld worden met hormonentherapie. Het tweede doel van het project is meer inzicht verkrijgen in hoe de veranderingen van de gonadotropin-releasing hormoon (GnRH)–HPG-as receptor signalisatie tijdens pathologische veroudering (i.e. AD) leidt tot veranderingen in de functionele netwerken van de hersenen. Het derde doel is het bestuderen van de modulatie van het DMN en haar anticorrelatie netwerk in Tg2576 muizen ten gevolge van een GnRH agonist, leuprolide acetaat, die de afgifte van LH beperkt en als functie van het voorkomen van het amyloïde-ß-peptide (Aß) (oplosbaar of plaques).

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Studie van de interactie tussen synaptisch verlies, neuro-inflammatie en amyloid pathologie in muismodellen voor de ziekte van Alzheimer. 01/01/2014 - 31/12/2017

Abstract

De ziekte van Alzheimer is de meest voorkomende vorm van dementie met een hoge prevalentie bij bejaarden. Amyloid pathologie en inflammatie, die toxische effecten veroorzaken t.h.v. de synapsen, zijn potentiële drijfkrachten achter deze ziekte. Het is van cruciaal belang meer inzicht te verwerven in deze vroege gebeurtenissen om de mechanismen achter de ziekte van Azheimer beter te begrijpen. In dit project focussen we ons op de interactie tussen synaptisch verlies, amyloidosis en inflammatie door gebruik te maken van rust-status functionele MRI in een muismodel voor amyloidosis.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Functionele beeldvorming en analyse van tumoren (FIAT). 01/01/2014 - 31/12/2015

Abstract

Het FIAT consortium zal concrete verbeteringen aanbrengen in kwantitatieve functionele beeldvorming en -verwerking van tumoren, die in klinische en preklinische applicatiepakketten, klinische softwaremodules, beeldanalyse-diensten en uiteindelijk ook in routine klinische procedures zullen worden opgenomen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Studie van de interactie tussen neuroinflammatie, synaptisch verlies en amyloid pathologie in muismodellen voor de ziekte van Alzheimer. 01/10/2013 - 31/12/2013

Abstract

De ziekte van Alzheimer (AD) is de meest voorkomende oorzaak van dementie en wordt gekenmerkt door geheugenverlies en veranderingen in cognitie en gedrag. AD pathologie bestaat uit een verhoogde vorming van amyloid plaques, tau-fibrillen, inflammatie en neurodegeneratie in de hersenen. Omdat zowel amyloïdose als inflammatie vroeg in het ziekteproces optreden, ligt de focus van vele studies in de zoektocht naar de bijdrage van beide fasen als mogelijke oorzaak van AD. Oplosbaar abeta (sAβ) en inflammatie leiden in een vroeg stadium tot synaptische defecten, waarbij op langere termijn ook synaptische transmissie mechanismen noodzakelijk voor leren en geheugen verstoord worden. Dit resulteert uiteindelijk in de cognitieve defecten die zich voordoen in latere stadia van AD. Studies van behandelingen die specifiek gericht zijn op amyloïdose en inflammatie geven echter inconsistente resultaten. Dit kan verklaard worden door het feit dat deze behandelingen voornamelijk gericht zijn op het tegengaan van amyloïde plaques, terwijl sAβ reeds vroeger aanwezig is in de hersenen en mogelijk de initiële oorzaak van AD is. Bovendien is er een nauw verband tussen amyloïdose en inflammatie. De behandeling van inflammatie in het pre- en post-plaque stadium resulteert in een verschillend effect op de pathologie i.e. respectievelijk verbetering en ergernis. De synaptische defecten veroorzaakt door sAβ en inflammatie kunnen mogelijk een verandering in functionele connectiviteit (FC) veroorzaken. FC kan in vivo worden gemeten met behulp van rusttoestand functionele MRI (rsfMRI) en wordt gedefinieerd als de correlatie van de lage frequentie fluctuaties (LFF) in het rsfMRI signaal tussen verschillende hersengebieden. Onze hypothese is dat amyloïdose, inflammatie en synaptische defecten nauw verwant zijn met elkaar en elkaar beïnvloeden vanaf een vroeg stadium in AD. Zij vertegenwoordigen hierbij interessante en specifieke doelen voor de ontwikkeling van geneesmiddelen. Dit project is erop gericht het complexe samenspel in muismodellen verder te ontrafelen, wat nuttig zal zijn voor studies in dieren en AD patiënten. Bovendien zijn wij van mening dat de synaptische defecten in AD tot uitdrukking komen als veranderingen in FC. Hierdoor zou rsfMRI een in vivo methode zijn die toelaat om de synaptische integriteit in verschillende stadia van de ziekte te volgen en het effect van manipulaties te controleren.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Onderzoek naar toepassingen in de biologische beeld- en signaalverwerking. 01/04/2013 - 30/03/2017

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds VLIR. UA levert aan VLIR de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract. Probleemstelling: De rol van de verschillende mechanismen in de progressie van carcinogeen proces in hersentumoren is tot op heden niet volledig geïdentificeerd. Hypothetisch kader Wij stellen voor om drie specifieke mechanisme van carcinogenese te onderzoeken: het zelfvernieuwingsproces, cellulaire groei en proliferatie en angiogenese van de tumor. Hierbij richten we het onderzoek op de expressie van de moleculaire biomerkers (CD133, EGF-R en VEGF-R), en de interactie en de rol van deze mechanismen in de carcinogeen proces. Deze mechanismen kunnen reeds ieder afzonderlijk onderzocht worden door gebruik te maken van specifieke enkelvoudige tracers. In dit project willen we door gebruik te maken van MR contraststoffen die gelabeld zijn met multi-target tracers, meer informatie verkrijgen via multivariate analyse. Magnetische resonantie beeldvormingstechnieken gebaseerd op de traditionele MR relaxatie parameters en Magnetisatie Transfer Contrast zullen gebruikt worden om de moleculaire processen te bestuderen en te kwantificeren.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Longitudinale veranderingen in de stofwisseling van de hersenen van neonatale transgene 'Huntington's Disease' ratten, bestudeerd met MR-spectroscopie, in rust en stimulatie. 01/01/2013 - 31/12/2015

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Diffusion Kurtosis MRI bij neuro-ontwikkeling en neurodegeneratie. 01/10/2012 - 31/03/2016

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds Janssen Pharmaceutica. UA levert aan Janssen Pharmaceutica de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Geoptimaliseerde workflow voor in vivo diffusiegewogen MRI studies van witte stof pathologiën in kleine proefdieren: van beeldopname tot kwantificatie. 01/07/2012 - 30/06/2016

Abstract

Niettegenstaande het grote aantal toepassingen van Diffusie Magnetische Resonantie beeldvorming (MRI) in de laatste jaren, is het verkrijgen van betrouwbare en kwantitatieve diffusie informatie nog steeds een uitdagende taak. Dit project richt zich op de ontwikkeling van diffusie gewogen MRI (DWI) sequenties en verwerkingsalgoritmes die het mogelijk maken om betrouwbare diffusie data te krijgen binnen een aanvaardbare opnametijd en tevens met een hoge spatiale resolutie waardoor partieel volume-effecten kunnen beperkt worden. Deze ontwikkeling zal vooral van nut zijn binnen het in vivo preklinisch MRI onderzoek van kleine proefdieren zoals muizen waarbij de nodige signaal ruis verhouding – nodig voor een accurate schatting van de diffusie waarden – een limitatie is voor het gebruik van hoge spatiale resolutie en/of snelle beeldopname. Een diffusieopname en -reconstructie-workflow zal ontwikkeld worden die een hoge resolutie isotrope DWI data reconstrueert uit een serie multi-slice 2D diffusie gewogen beelden -opgenomen met een 7 of een 9,4 T Bruker MR-systeem. In deze MR beelden is de dikte van de sneden substantieel groter (slechter) dan de resolutie in het 2D beeldvlak dwars op de snederichting. De te ontwikkelen methode combineert meerdere DW beelden, ieder met een andere oriëntatie van de sneden, tot een hoog resolutie DWI beeld van het gescande object. Hiervoor dient in de nieuwe reconstructie methode zowel de opname van MR beelden als de diffusiewegingen gemodelleerd te worden. Bij dergelijke hoge velden kunnen we voor deze ontwikkeling geen gebruik maken van snelle Echo Planar imaging opnamen vermits (1) deze beeldartefacten geven tgv wervelstromen die sterk afhankelijk zijn van de beeldoriëntatie – waarbij de opname volgens verschillende hoeken onmogelijk wordt en (2) onderhevig zijn aan lokale signaalverliezen tgv B0-inhomogeniteiten. Daarom zullen we in dit project gebruik maken van de Fast Spin Echo opname welke toelaat om de beelden in verschillende richtingen op te nemen en waarbij er geen signaal verlies optreedt tgv B0-inhomogeniteiten. Eerst dienen we de basis 2D multi-slice diffusie gewogen Fast Spin Echo opname en reconstructie te optimaliseren. Vervolgens zal deze opname methode uitgebreid worden voor de super-resolutie opname waarbij het optimale acquisitie schema dient op punt gesteld te worden: beste combinatie van nodige diffusie gradiënt richtingen met de multi-slice opnamen volgens verschillende richtingen. Deze ontwikkeling gebeurt stapsgewijs waarbij specifieke MR- acquisitie en/of MR-verwerking uitdagingen worden aangepakt: bewegingsartefacten, multi-shot overname, minimalisering van de wervelstroom-effecten, vermijden van fase-aliasing, T2-modulatie in k-ruimte, denoising. De sequenties zullen ontwikkeld en geïmplementeerd worden op de Bruker MR-scanners van het Bio-Imaging lab. De reconstructie algoritmen zullen ontwikkeld worden in Matlab binnen het Visielab, in nauwe samenwerking met het Bio-Imaging lab. Deze ontwikkelingen zijn enkel mogelijk door de toegevoegde waarde van de expertise van beide onderzoeksgroepen en hun nauwe samenwerking.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Optimalisatie en validatie van een muismodel voor ruptuur van atherosclerotische plaques. 01/01/2011 - 31/12/2014

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Verbeteren van de beeldkwaliteit bij snelle Diffusietensor Magnetische Resonantie Beeldvorming. 01/01/2008 - 31/12/2009

Abstract

Diffusietensor magnetische resonantie beeldvorming (DT-MRI) is een recent ontwikkelde techniek die toelaat om de witte hersenmaterie (WM) architectuur in vivo en niet-invasief te bestuderen. DT-MRI is gebaseerd op de Brownse beweging van de H2O-moleculen in biologisch weefsel en maakt het mogelijk om via diffusie-gewogen MRI opnames de anisotrope diffusie van deze moleculen te bepalen. Deze anisotrope diffusie kan men dan relateren aan gealigneerde microstructuren, zoals WM hersen-vezels, hetgeen van grote diagnostische waarde is voor de biomedische wereld. Aangezien men bij deze techniek een grote hoeveelheid data nodig heeft, is het aangewezen om snelle beeldvormingssequenties te gebruiken. Deze technieken introduceren echter steeds een aantal specifieke artefacten in de beelden die zorgen voor een suboptimale beeldkwaliteit. Daarom is het aangewezen om verschillende strategieën te bestuderen om de kwaliteit van de beelden te optimaliseren. De huidige acquisitiestandaard bij snelle DTI, EPI (Echo Planar Imaging), is zeer gevoelig aan o.a. susceptibiliteitartefacten welke voor een geometrische vervorming in het beeld zorgen. Deze artefacten worden meer uitgesproken naargelang men bij een hogere velsterkte werkt (hier: 7 Tesla en 9.4 Tesla) Door gebruik te maken van een aangepaste EPI-sequentie kunnen de lokale susceptibiliteitsverschillen gemeten worden en kan een correctie in de beelden doorgevoerd worden. Bij een andere strategie zal DTI gecombineerd worden met Fast Spin Echo (FSE). Deze techniek zou minder gevoelig moeten zijn aan susceptibiliteitsartefacten dan EPI. Een recente aanpak, waarbij gebruik gemaakt wordt van meerdere ontvangers (parallelle beeldvorming), zal gebruikt worden om deze artefacten te reduceren.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Verbeteren van de beeldkwaliteit van snelle Magnetische Resonantie Diffusie tensor beeldvorming via aangepaste opnamesequenties en beeldverwerkingsschema's. 01/01/2007 - 31/12/2008

Abstract

Het voorgestelde project kadert in de noodzaak om een optimale en snelle DTI sequentie te bekomen die geschikt is om kwantitatief onderzoek te leveren bij hoge veldsterktes, waardoor opvolging van de ziekte of mogelijke therapieën mogelijk wordt. Om dit te bereiken zal er zowel op het niveau van de beeldvorming als van beeldverwerking gewerkt worden.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Correcties voor EPI distorsies noodzakelijk voor hoog-veld functionele Magnetische Resonantie Beeldvorming. 01/05/2003 - 30/04/2005

Abstract

De huidige trend in de Magnetische Resonantie Beeldvonning (MRI) om snelle Echo Planar Imaging (EP1) beeldvormingssequenties te gebruiken, zowel voor humaan als het proefdier hersenonderzoek, introduceert een aantal beeldartefacten. Het voorgestelde project kadert in de noodzaak om deze artefacten te verhelpen, zowel aan de hand van nieuwe ontwikkelingen ter hoogte van de EPI beeldvonningssequenties als de post processing. Deze correctietechniek willen we toepassen in het bepalen van functionele actieve regio's in de hersenen van rat ten en zangvogels.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Eenmalige opvangbeurs voor gerangschikte maar niet gefinancieerde kandidaten voor een FWO-mandaat als aspirant 01/10/2001 - 30/09/2002

Abstract

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

    Functionele NMR beeldvorming (fMRI) van de schors van de kleine hersenen van de rat. 01/05/1999 - 30/04/2001

    Abstract

    fMRI onderzoek werd tot zeer recent bijna uitsluitend uitgevoerd op mensen en enkel uitzonderlijk op proefdieren. De aandacht ging daarbij steeds naar de hersencortex, daar waar werd aangetoond dat de kleine hersenen veel vaker geactiveerd worden dan totnogtoe vermoed werd. In het kader van dit fMRI project willen we de tactiele inputs bestuderen naar een bepaald deel van de kleine hersenen van de rat om zo bij te dragen tot de ontrafeling van de werking van de kleine hersenen en de onderliggende mechanismen van fMRI.

    Onderzoeker(s)

    Onderzoeksgroep(en)

      In-vivo magnetische resonantie beeldvorming van tumor diermodellen (MCF-7 tumoren) met het oog op evaluatie van het therapeutische effect van behandelingsregimes: combinatie van cyostatica en angiogeneseremmers. 01/10/1997 - 30/09/1998

      Abstract

      Onderzoeker(s)

      Onderzoeksgroep(en)

        Functionele NMR beeldvorming (fMRI) van de schors van de kleine hersenen van de rat. 01/05/1997 - 30/04/1999

        Abstract

        fMRI onderzoek werd tot zeer recent bijna uitsluitend uitgevoerd op mensen en enkel uitzonderlijk op proefdieren. De aandacht ging daarbij steeds naar de hersencortex, daar werd aangetoond dat de kleine hersenen veel vaker geactiveerd worden dan tot nog toe vermoed werd. In het kader van dit fMRI project willen we de tactiele inputs bestuderen naar een bepaald deel van de kleine hersenen van de rat om zo bij te dragen tot de ontrafeling van de werking van de kleine hersenen en de onderliggende mechanismen van fMRI.

        Onderzoeker(s)

        Onderzoeksgroep(en)

          Preoperatieve NMR beeldvorming als leidraad bij de behandeling van larynxcarcinoom. 01/10/1992 - 30/09/1993

          Abstract

          Onderzoeker(s)

          Onderzoeksgroep(en)