BRAIn mechaNIcs ACross Scales: Linking microstructure, mechanics and pathology

Drittmittelfinanzierte Einzelförderung


Details zum Projekt

Projektleiter/in:
Dr.-Ing. Silvia Budday


Beteiligte FAU-Organisationseinheiten:
Lehrstuhl für Technische Mechanik

Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Emmy-Noether-Programm (EIN-ENP)
Akronym: BRAINIACS
Projektstart: 01.08.2019
Projektende: 31.07.2022


Forschungsbereiche

Biomechanik
Lehrstuhl für Technische Mechanik
Materialmechanik
Lehrstuhl für Technische Mechanik
Multiskalenmechanik
Lehrstuhl für Technische Mechanik


Abstract (fachliche Beschreibung):



Das Ziel dieses
Forschungsvorhabens ist es, mikromechanische Modelle für Gehirngewebe zu
entwickeln, die es ermöglichen, Krankheiten früher zu diagnostizieren und
Behandlungsmethoden zu optimieren. Zunächst wird das mechanische Verhalten von
Gehirngewebe mithilfe innovativer Testmethoden über mehrere Zeit- und
Längenskalen hinweg untersucht. Hierbei wird auch die Mikrostruktur getesteter
Proben analysiert – unter Berücksichtigung zellulärer, aber auch
extrazellulärer Komponenten - um das komplexe Zusammenspiel von Mikrostruktur,
Mechanik und Hirnfunktion zu verstehen. Es wird weiterhin experimentell
untersucht, wie sich Mikrostruktur und Mechanik des Gewebes während der
Entwicklung, aufgrund von Krankheit oder durch Einwirkung mechanischer Kräfte
verändern. Anhand der neuen Erkenntnisse werden anschließend mechanische
Modelle entwickelt, die das regionsabhängige Verhalten von Gehirngewebe
beschreiben, aber auch Veränderungen während der Entwicklung, durch Homöostase
oder durch Krankheit vorhersagen. Durch die Implementierung der Modelle
innerhalb einer Finite-Elemente-Umgebung werden klinisch relevante
Fragestellungen durch rechnergestützte Simulationen untersucht. Das Modell
stellt hierbei die Verbindung zwischen häufig schon bekannten
Mikrostrukturveränderungen und durch bildgebende Verfahren erkennbaren
makroskopischen Veränderungen der Hirnstruktur her. Zusammengenommen können die
hier entwickelten interdisziplinären Testmethoden, in Kombination mit den
komplexen Simulationsmodellen, den Grundstein für realistische, numerische
Vorhersagen zur Früherkennung von Krankheiten oder zur Weiterentwicklung
innovativer Behandlungsmethoden legen. Nicht zuletzt tragen die entwickelten
Modelle dazu bei, den Bedarf an Tier- und Menschenversuchen zu reduzierenden
und den 3D Druck künstlicher Organe voranzutreiben.


Zuletzt aktualisiert 2019-12-07 um 11:47