Hochaufgelöster Blick ins Gehirn

Wissenschaftler der Universität Magdeburg machen einen großen Bilddatensatz aus dem MRT für Forschende auf der ganzen Welt frei verfügbar.

Wissenschaftler der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg haben mehr als zehn Jahre lang mittels Magnetresonanztomographie (MRT) Bilddaten von Gehirnstrukturen eines einzelnen Probanden mit der bisher höchsten räumlichen Auflösung, die je an einem lebenden Probanden gemessen wurde, gesammelt. Nun erweitern die Forschenden einen ersten, im Jahr 2017 publizierten ultra-hochaufgelösten Datensatz mit einer erneuten Veröffentlichung und stellen die Datensätze frei zur Verfügung.

Während der 2017 veröffentlichte Magnetresonanztomographie-Datensatz das menschliche Gehirn 64-Mal höher aufgelöst als die neurowissenschaftliche Standardauflösung dargestellt hat, vereint der neue Datensatz 202 Gehirnscans des gleichen Probanden aus 66 verschiedenen Sitzungen über einen Zeitraum von mehr als zehn Jahren in sich, welche mit dem 7-Tesla-MRT des Leibniz-Instituts für Neurobiologie in Magdeburg aufgenommen wurden.

„Aufgrund der ultra-hohen Auflösung und der hohen Qualität konnten wir Strukturen sehen, die bisher noch nie in vivo identifiziert wurden. Wir haben über 240 GB Daten für diesen Datensatz aufbereitet und zusammengeführt“, erklärt Medizintechniker Dr. Falk Lüsebrink, der das Projekt betreute. „Neben der Kollektion von Daten des gleichen Probanden über einen Zeitraum von über zehn Jahren beinhaltet der Datensatz auch unterschiedliche Kontraste. Diese bilden nicht nur die Anatomie auf verschiedene Arten ab, sondern auch die Blutversorgung, Mikrostruktur und Funktion. Dabei verfügen die unterschiedlichen Kontraste teilweise über die höchste räumliche Auflösung ihrer Art und sind damit weltweit Spitzenklasse”, ergänzt Lüsebrink.

Nach Einschätzung der Forscher kann der neue Datensatz in vielen multimodalen Analysen zum Einsatz kommen, beispielsweise zur Zusammenführung von Daten für Visualisierung und Lehre, zur Erstellung von Hirnatlanten oder zur Untersuchung der Großhirnrinde. Da die Daten über zehn Jahre gesammelt wurden, können sie beispielsweise auch herangezogen werden, um Änderungen im Volumen von Hirnregionen aufgrund des Alterns zu analysieren. Zudem wird die Entwicklung von Algorithmen zur Rauschreduktion ermöglicht, um die Schärfe und damit die Qualität der Bilder zu erhöhen, da diese mit unterschiedlichen Signalstärken aufgenommen wurden.

Originalpublikation:
Lüsebrink F et al. Comprehensive ultrahigh resolution whole brain in vivo MRI dataset as a human phantom. Scientific Data 2021;8:138.