Multimodální a funkční neurozobrazování – Ivan Rektor

• Výzkum pokročilých záznamů, analýza dat a integrace multimodálních metod (MRI, HD EEG, fMRI/EEG) v oblasti mapování mozku
• Porozumění úlohy a interakcí kortikálních a subkortikálních funkcí při zpracovávání složitějších mozkových operací u zdravých a nemocných
• Vývoj a implementace pokročilých metod zpracování neurovědních dat pro CF MAFIL
• Výzkum v oblasti epilepsie, Parkinsonovy choroby, vaskulárního parkinsonismu, kognitivních funkcí, hudby, psaní a stresu

• Vývoj nových molekulárních a funkčních zobrazovacích metod a jejich zavádění do klinických neurověd.
• Využití multimodálního přístupu k pokročilým studiím kognitivních a behaviorálních funkcí.

Čtyři základní přístupy umožňující studium

a. subkortikálních struktur a jejich interakcí s kortexem

b. velkých mozkových sítí u zdravých a u pacientů s převažujícím kortikálním / převažujícím subkortikálním onemocněním (epilepsie, Parkinsonova choroba, dystonie)

• Elektrofyziologické záznamy z hlubokých mozkových struktur (Subthalamické jádro, Anterior Nucleus Thalamu, Pallidum)
• High density elektrofyziologické záznamy z kortikálních struktur
• Funkční, strukturní a metabolické zobrazování pomocí MRI technik
• EEG-fMRI: kombinace simultánního fMRI záznamu a elektrofyziologického záznamu

Analýzy dat s pokročilými matematickými metodami jsou prováděny ve spolupráci s ISI AS CR, CERIT MU

Projects

Music Lovers Club

Projekt má dvě části. První je studie intrakraniálních EEG dat, která se zabývá vlivem hudby na epilepsii. Druhá se zabývá výzkumem konektivity mozku související s vnímáním hudby u profesionálních a amatérských hudebníků. Tato část se zaměřuje na analýzu funkční konektivity a míru zapojení kognitivní složky mozku při poslechu vážné hudby u profesionálních hráčů – instrumentalistů – versus pasivních posluchačů. Design zahrnuje poslech úryvku vážné hudby dle výběru účastníka a poslech úryvku účastníkovi předem neznámého. Na základě analýzy aktivity mozkových oblastí a sítí bude testována hypotéza, zda profesionální hráči zapojují při poslechu vážné hudby kognitivní složku více, než pasivní posluchači.

Podpořeno z NPU II

Modulace funkční konektivity kortikálních sítí vlivem STN DBS

Hluboká mozková stimulace (DBS) je dlouhodobě účinná metoda léčby pozdních hybných příznaků Parkinsonovy nemoci (PN). Nejčastějším cílem stimulace je subthalamické jádro (STN). U některých pacientů se i přes pozitivní efekt na hybné příznaky občas setkáváme s poruchami kognitivních funkcí a jinými neuropsychiatrickými příznaky. Skalpové EEG s 256 svody je nahráváno v průběhu zapnuté a vypnuté stimulace. Dále pak v případě intrakraniální podskupiny je pořizován simultánní intracerebrální záznam v kombinaci se skalpovým EEG. Pokročilé výpočetní a analytické metody se používají k osvětlení vlivu STN-DBS na motorické a kognitivní kortikální sítě a korelují se s logitudiálním klinickým testováním. Cílem projektu je detekce změn funkční kortikální konektivity vlivem STN-DBS pro optimalizaci této léčby a také nalezení případného predikčního ukazatele kognitivních poruch spojených s DBS.

Podpořeno grantem AZV-16-33798A Modulace funkční konektivity kortikálních sítí vlivem STN DBS.

Data-driven filtrace fMRI dat

Tento projekt se zabývá srovnáním a hodnocením možných postupů data-driven filtrace fMRI dat. K tomuto způsobu filtrace jsou využívány signály z bílé hmoty a likvoru. Cílem projektu je porovnat jak vhodnost jednotlivých způsobů extrakce daných signálů, tak i oblastí, ze kterých jsou tyto signály extrahovány. Kritérium pro porovnání jednotlivýc přístupů je zde množství vysvětlené šumové variability v datech (žádoucí co nejvyšší) a potlačení signálů neuronálního původu (žádoucí co nejnižší).

Podpořeno grantem GAČR GA14-33143S.

Návrh a optimalizace pulzních sekvenci s ultrakrátkým echо-časem pro spolehlivou detekci obsahu myelinu v lidském mozku pomocí MR zobrazování

Cílem projektu je návrh a optimalizace pulsní sekvence s ultrakrátkým echo-časem pro přímé měření signálů s krátkým T2 pocházejících z bílé hmoty mozkové. Pro spolehlivou detekci myelinových obalů je nutno překonat dvě hlavní překážky: 1) jejich signál klesá k nule během několika desítek mikrosekund; a 2) jejich signál je překryt převládajícími složkami s dlouhým T2 z bílé hmoty mozkové. Unikátní vlastností navržené pulsní sekvence bude kalibrační procedura korigující distorze obrazu způsobené vířivými proudy, založená na měření k-trajektorie během zapínání gradientu. Kompletního odstranění zbytkových komponent s dlouhým T2 bude dosaženo optimalizovanou akvizicí dvojího echa a jejich odečtením bude použito schéma komprimovaného snímání, čímž bude stanoven signál komponent s krátkým T2. V návaznosti na technický vývoj bude provedena pilotní studie zahrnující zdravé dobrovolníky a dobrovolníky s roztroušenou sklerózou, aby bylo možně nově vyvinutou metodiku ověřit.

Podpořeno grantem GAČR GA15-12607S.

Neurobiologické a psychologické markery stresu/odolnosti u přeživších holokaust a jejich potomků

Projekt "Neurobiologické a psychologické markery stresu/odolnosti u přeživších holokaust a jejich potomků - třígenerační studie" je studie, která má za cíl prozkoumat psychologické, neurobiologicé a genetické faktory silného stresu u osob přeživších šoa (holokaust) a nalézt souvislosti mezi nimi. Dále odhalit mechanismy trans-generačních transferů biomarkerů, kterými chronický stres ovlivňuje život druhé a třetí generace, ve srovnání s kontrolními subjekty odpovídajícími věkem, pohlavím a vzděláním.

Podpořeno z projektu Czech Bioimaging a Nadačním fondem obětem holokaustu.

Detekce lézí u nelezionální epilepsie s využitím multimodálních zobrazovacích metod

Projekt se zaměřuje na identifikaci dříve neidentifikovatelných strukturálních a funkčních lézí mozku, které jsou potenciálním zónami způsobujícími epileptické záchvaty. Pro detekci lézí budou kombinovány pokročilé funkční a strukturní zobrazovací metody: High density EEG, simultánní high density EEG – fMRI, arterial spin labeling, pokročilé strukturní zobrazování ve vysokém rozlišení, difuzní zobrazování traktů a DKI. Cílem je vytvoření validovaných protokolů pro rutinní klinickou praxi.

Podpořeno z NPU II.

Diagnostické biomarkery neurodegenerativních onemocnění založené na dynamické funkční konektivitě

Projekt se zaměřuje na využití dynamických parametrů funkční konektivity měřené v magnetické rezonanci (fMRI) k včasné detekci neurodegenerativních onemocnění. V rámci projektu cílíme na vyhodnocení diskriminativní síly jednotlivých parametrů, především pro odlišení pacientů v prodromální fázi demence s Lewyho tělísky či Parkinsonovy choroby (prodromal DLB/PD) od zdravé populace a pro odlišení pacientů s mírnou kognitivní poruchou se znaky onemocnění s Lewyho tělísky (MCI-LB) od pacientů s amnestickou mírnou kognitivní poruchou (aMCI). Dalším cílem projektu je také optimalizace postupů získávání dynamických parametrů funkční konektivity.

Podpořeno grantem AZV NU21J-04-00077.