Multichannel single trial MEG of cortical population spikes – SPIKE MEG

皮质群峰值的多通道单试验 MEG – SPIKE MEG

基本信息

项目摘要

Evolution has shaped the human brain as a “single-trial” processor reacting fast and reliably to environmental events, and the cerebral processing of information is one of the body’s most complex processes. The demand to observe the brain’s operation ‘at the speed of thought’, but without the need to place electrodes inside the brain, inspired two temporally high-resolution techniques: electroencephalography (EEG) and magnetoencephalography (MEG) which rely on measuring the electromagnetic field originating from ionic neuronal currents. These can be categorized as slow and fast currents having different microscopic origins: Slow currents—known as postsynaptic potentials—occur when impulse signals, fired by one nerve cell, are received by another. The firing of such impulses (which transmit information to downstream neurons or muscles) produces fast currents which last for just a millisecond – these 'spikes' are known as action potentials. However, while results for slow currents from EEG and MEG are reliable, those for fast currents in general are not. The Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) is a spearhead in the development of MEG technology, and its recently constructed ultralow-noise magnetometer enabled the first non-invasive single-trial characterization of evoked human cortical population spikes, revealing amplitudes highly variable between trials and intertrial correlated response latencies. These unique recordings opened up the prospect that low-noise MEG might enable integral non-invasive measurements of neuronal currents at both low and high frequencies. However, these pilot measurements were performed with a single-channel MEG device, precluding analysis of individual neuronal sources in the orchestrated network activity of the cortical network. The proposed project will build on this momentum and design and construct a novel ultralow-noise multichannel MEG system that will enable spatially resolved non-invasive measurements of both slow synaptic currents and fast spiking activity at the same time. We will also make use of the complementary nature of EEG and MEG which have different spatial sensitivities to neuronal source characteristics by integrating our previous experience on low-noise EEG. Neurologists from Charité-Universitätsmedizin Berlin team up with physicists and engineers from PTB to answer questions that conventionally call for invasive microelectrode recordings. We will examine the hypothesis that neuronal oscillations (slow currents) in the somatosensory cortex affects local spiking behavior (fast currents) and that spiking in one part of the somatosensory cortex inhibits concurrent spiking activity in neighboring regions. The iterative interaction and tight integration of technologic and physiologic expertise in this project is key to the development of a novel ultralow-noise MEG/EEG device that will be transformative for human non-invasive neurophysiology.
进化已经将人类大脑塑造成一个对环境事件做出快速可靠反应的“单次试验”处理器,大脑对信息的处理是人体最复杂的过程之一。人们需要“以思考的速度”观察大脑的运作,但不需要在大脑中放置电极,这激发了两种暂时高分辨率的技术:脑电图(EEG)和脑磁图(MEG),它们依赖于测量离子神经元电流产生的电磁场。这些电流可以分为慢电流和快电流,它们有不同的微观起源:慢电流——被称为突触后电位——发生在一个神经细胞发出的脉冲信号被另一个神经细胞接收时。这种脉冲(将信息传递给下游的神经元或肌肉)的放电会产生持续一毫秒的快速电流——这些“尖峰”被称为动作电位。然而,虽然脑电图和脑磁图的慢电流结果是可靠的,但那些快速电流的结果通常并不可靠。德国物理技术研究所(physical - isch- technische Bundesanstalt, PTB)是脑磁图技术发展的先锋,其最近研制的超低噪声磁强计首次实现了对诱发的人类皮层峰值的非侵入性单次试验表征,揭示了试验之间高度可变的振幅和试验间相关的反应潜伏期。这些独特的记录打开了低噪声脑磁图的前景,使其能够在低频率和高频率下对神经元电流进行完整的非侵入性测量。然而,这些初步测量是用单通道MEG设备进行的,排除了对皮质网络协调网络活动中的单个神经元源的分析。该项目将在此基础上设计和构建一种新型的超低噪声多通道脑磁图系统,该系统将能够同时对慢速突触电流和快速尖峰活动进行空间分辨非侵入性测量。我们还将结合以往在低噪声脑电方面的经验,利用脑电信号和脑电信号对神经元源特征具有不同空间敏感性的互补性。来自Charité-Universitätsmedizin柏林的神经学家与PTB的物理学家和工程师合作,回答传统上需要侵入性微电极记录的问题。我们将检验以下假设:体感皮层的神经元振荡(慢电流)影响局部尖峰行为(快电流),而体感皮层某一部分的尖峰会抑制邻近区域的同步尖峰活动。在这个项目中,技术和生理学专业知识的反复互动和紧密结合是开发一种新型超低噪声MEG/EEG设备的关键,这将改变人类非侵入性神经生理学。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Dr. Rainer Körber, Ph.D.其他文献

Dr. Rainer Körber, Ph.D.的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Dr. Rainer Körber, Ph.D.', 18)}}的其他基金

Metrology for ultra-low magnetic fields
超低磁场计量
  • 批准号:
    324668647
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Core Facilities
Computational and phantom-based optimization of dc neuronal current imaging (dcNCI) with ultra-low-field nuclear magnetic resonance (ULF NMR)
使用超低场核磁共振 (ULF NMR) 对直流神经元电流成像 (dcNCI) 进行计算和基于模型的优化
  • 批准号:
    313526887
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants

相似国自然基金

含Re、Ru先进镍基单晶高温合金中TCP相成核—生长机理的原位动态研究
  • 批准号:
    52301178
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
活细胞单分子成像定量研究EGFR内吞途径命运选择
  • 批准号:
    32000557
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
高效率单细胞分析微流控芯片的机理研究
  • 批准号:
    31970754
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于SERS纳米标签和光子晶体的单细胞Western Blot定量分析技术研究
  • 批准号:
    31900571
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
酵母RNase MRP的结构及催化机制研究
  • 批准号:
    31900929
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
单细胞RNA和ATAC测序解析肌肉干细胞激活和增殖中的异质性研究
  • 批准号:
    31900570
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
亚纳米单分子定位技术研究化学修饰对蛋白-膜相互作用的干预
  • 批准号:
    91753104
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    70.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
基于Single Cell RNA-seq的斑马鱼神经干细胞不对称分裂调控机制研究
  • 批准号:
    31601181
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
甲醇合成汽油工艺中烯烃催化聚合过程的单元步骤(single event)微动力学理论研究
  • 批准号:
    21306143
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于CSSSLs的水稻粒形QTL qGS7-2的图位克隆和功能分析
  • 批准号:
    31101131
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Broadly neutralizing antibody combinations with single virions in HIV+ plasma
HIV血浆中单一病毒粒子的广泛中和抗体组合
  • 批准号:
    10699469
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Mechanisms of New-Onset Autoimmunity/Longitudinal Immune Systems Analysis (MONA-LISA)
新发自身免疫/纵向免疫系统分析(MONA-LISA)的机制
  • 批准号:
    10655219
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Effects of Arginine Depletion Combined with Platinum-Taxane Chemotherapy in Aggressive Variant Prostate Cancers (AVPC)
精氨酸消耗联合铂类紫杉烷化疗对侵袭性变异前列腺癌 (AVPC) 的影响
  • 批准号:
    10715329
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Combining immunotherapy with molecularly targeted radiation therapy
免疫治疗与分子靶向放射治疗相结合
  • 批准号:
    10736873
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Molecular regulation and expression of Trop-2 in advanced prostate cancer: Identifying optimal therapeutic niches
晚期前列腺癌中 Trop-2 的分子调控和表达:确定最佳治疗领域
  • 批准号:
    10735996
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Signature Research Project
签名研究项目
  • 批准号:
    10577120
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
VLA-4–targeted 67Cu-LLP2A preconditioning enhances efficacy of T-cell-based adoptive immunotherapy
VLA-4™ 靶向 67Cu-LLP2A 预处理增强基于 T 细胞的过继免疫疗法的疗效
  • 批准号:
    10713034
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Project 2: Mechanisms of Resistance to Neoantigen Vaccines in PDAC
项目2:PDAC新抗原疫苗耐药机制
  • 批准号:
    10708575
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Safety and Efficacy of Mesenchymal Stem Cells in the Treatment of Chronic Pancreatitis and Its Associated Pain
间充质干细胞治疗慢性胰腺炎及其相关疼痛的安全性和有效性
  • 批准号:
    10721284
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Aspirin, Lp(a) and Primary Prevention of Cardiovascular Events
阿司匹林、Lp(a) 和心血管事件的一级预防
  • 批准号:
    10720757
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了