Die Funktionsweise der nicht-invasiven Gehirnstimulation beim Menschen verstehen: Entwicklung und Anwendung realistischer biophysikalischer Modelle

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Die Transkranielle Magnetstimulation (TMS) erlaubt die nichtinvasive Gehirnstimulation beim Menschen. Sie ist zur Diagnostik und Forschung in Neurologie, Psychiatrie und den Neurowissenschaften etabliert. Ihre Biophysik ist jedoch nur wenig verstanden, was die Interpretation der beobachteten TMS Effekte stark beschränkt. Wir haben mit akkuraten, auf Finiten Elementen basierenden Kopfmodellen das induzierte elektrische Feld weit realistischer als bisher berechnet. Ziele dieses Projekts sind:1. Die Feldberechnungen sollen systematisch mit Messungen am Motorkortex kombiniert werden. Erstmals sollen mehrere individuelle Kopfmodelle eingesetzt werden, um zu untersuchen, ob und wo im Gehirn die prädizierten Felder mit Unterschieden in den gemessenen TMS-Effekten korrelieren. Ziel ist, den Wirkungsort genau zu lokalisieren und die Feldrechnungen zu validieren.2. Die Feldrechnungen sollen direkt verbunden werden mit realitätsnahen Neuronenmodellen, um die Biophysik der TMS auf meso- und mikroskopischer Ebene vollständiger und realistischer darzustellen als bisher. Ziel ist, die elektrophysiologischen TMS Effekte besser interpretierbar zu machen.3. Die entwickelte Software zur Erstellung der Kopfmodelle aus Magnetresonanzaufnahmen und zur Feldrechnung soll öffentlich zugänglich gemacht werden. Ziel ist, akkurate Feldrechnungen für Anwender der TMS (und auch der Gleichstromstimulation) erstmals einfach verfügbar zu machen.