Die Aktivierung des Gehirns lässt sich mit der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) bildgestützt und regional aufgelöst erfassen. In den Neurowissenschaften stellt die fMRT die experimentelle Grundlage zur Erforschung der funktionellen Aktivierung des menschlichen Gehirns dar. Allerdings ist die Interpretation der bildgestützten funktionellen Parameter auf der Grundlage zellulärer und molekularer Mechanismen umstritten. Zum grundlegenden Verständnis der Hirnfunktion fehlen nach wie vor geeignete bildgebende Modalitäten, welche in der Lage sind, einen direkten Zusammenhang zwischen konstitutiven funktionsabhängigen Eigenschaften des Gehirns und einem hochaufgelösten, nichtinvasiven Bildkontrast herzustellen. Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Anwendung der funktionellen Neuro-Poroelastographie (fNPE) zur Quantifizierung der mechanischen und hydrodynamischen Gewebeeigenschaften des Gehirns, nichtinvasiv und bildgestützt. Grundlage der fNPE stellt die Magnetresonanz-Elastographie dar, welche anders als in bisherigen Anwendungen am Gehirn die arterielle Pulsation zur intrinsischen Aktivierung ausnutzt. Die fNPE verspricht hohe Sensitivität gegenüber poroelastischen, flussdynamischen und viskoelastischen Eigenschaften über multiple Längenskalen und eröffnet damit erstmalig Einblick in mechano-funktionelle Mechanismen des lebenden Gehirns. Im Projektverlauf sollen die methodischen Grundlagen zur fNPE mittels theoretischer Modellierung, Hardware-Entwicklung und Entwicklung geeigneter Analysemethoden geschaffen werden, sowie an Phantomen und gesunden Freiwilligen getestet werden. Erste Pilotstudien an ausgesuchten Patientenkollektiven sind im weiteren Projektverlauf geplant. Die geplanten Forschungsarbeiten werden zwischen USA und Charité Berlin so aufgeteilt, dass der Schwerpunkt der theoretischen Entwicklungsarbeiten in den USA liegt, während in Deutschland methodisch-technische Entwicklungen sowie klinische Untersuchungen durchgeführt werden.