Kurzbeschreibung
Die Brain Imaging Unit (BIU) der Universität Innsbruck ist eine Core Facility für neurowissenschaftliche Bildgebung und stellt eine gemeinsame Forschungsinfrastruktur für Wissenschaftler insbesondere aus Psychologie und Sportwissenschaft sowie für externe wissenschaftliche Kooperationspartner bereit. Im Zentrum steht ein 3-Tesla-MRT-System der Siemens MAGNETOM-Serie zur strukturellen und funktionellen Magnetresonanztomographie (MRT/fMRT). Damit können die Anatomie des Gehirns sowie Veränderungen der Hirnaktivität während kognitiver Aufgaben oder im Ruhezustand erfasst werden. Die Methode arbeitet ohne Röntgen- oder radioaktive Strahlung.
Die Infrastruktur eignet sich für strukturelle Bildgebung, task-basierte und Resting-State-fMRT, Längsschnittstudien sowie multimodale Forschungsdesigns. Zur Ausstattung gehören unter anderem 64- und 20-Kanal-Kopfspulen, flexible Peripherspulen, MR-Spektroskopie, MRT-kompatible Antwort-, Audio- und Videosysteme, Messmöglichkeiten für Hautleitfähigkeit und Herzrate, ein MRT-kompatibles EEG, Systeme zur Blutgasmodulation sowie ein MRT-kompatibler Stepper. Ergänzend können psychophysiologische Daten und biologische Proben wie Speichel, Blut oder Haare erhoben und nach Absprache bei -80 °C gelagert werden.
Die BIU unterstützt Projekte über den gesamten Forschungsprozess: von Beratung zu Forschungsdesign, Sequenzen, technischer Machbarkeit und Ethik über Pilotmessungen und Datenerhebung bis zu Qualitätskontrolle, Datenablage, BIDS-Konvertierung und methodischer Beratung bei der Auswertung. Neue Projekte werden hinsichtlich wissenschaftlicher Qualität, technischer Machbarkeit, Sicherheit und Ressourcen geprüft und im MRT-Nutzerrat vorgestellt. Für die Nutzung bestehen unterschiedliche Modelle – von eigenständiger Durchführung durch qualifizierte Nutzer bis zur Durchführung mit technischer bzw. wissenschaftlicher Unterstützung. Die Nutzung ist grundsätzlich für interne und externe Forschungsprojekte möglich; Kosten und Umfang werden projektbezogen vereinbart.
Ansprechperson
Univ.-Prof. Dr. Carmen Morawetz
Research Services
Die Brain Imaging Unit (BIU) der Universität Innsbruck ist eine interdisziplinäre Forschungsinfrastruktur für neurowissenschaftliche Bildgebung und steht neben Forschenden der Universität Innsbruck auch externen wissenschaftlichen Partner:innen und Forschungseinrichtungen offen. Die BIU bietet Unterstützung entlang des gesamten Forschungsprozesses – von der Studienplanung und technischen Machbarkeitsprüfung über die Durchführung und Qualitätssicherung der Datenerhebung bis hin zur Datenaufbereitung und methodischen Beratung.
Forschungsdienstleistungen / Research Services:
Vor der Studie:
Vor Beginn einer neuen Studie wird das Projekt im MRT-Nutzerrat vorgestellt. Diese Vorstellung ist für alle Studien verpflichtend und dient der frühzeitigen Abstimmung von Forschungsfrage, Studiendesign, technischer Machbarkeit, Sicherheitsanforderungen und benötigten Ressourcen.
Die Anmeldung erfolgt über das Anmeldeformular. Bitte senden Sie das ausgefüllte Formular per E-Mail (biu@uibk.ac.at) an die technische Laborleitung der BIU.
Zu den möglichen Unterstützungsleistungen vor Studienbeginn gehören:
- wissenschaftliche und methodische Beratung zum Studiendesign,
- technische Machbarkeitsprüfung,
- Auswahl und Anpassung geeigneter MRT-Sequenzen,
- Unterstützung bei der Entwicklung projektspezifischer Sequenzen,
- Unterstützung bei der Einbindung von Antwortgeräten und Peripheriesystemen,
- Beratung zur Erhebung simultaner physiologischer oder biologischer Daten,
- Unterstützung bei der Vorbereitung von Ethikanträgen,
- studienabhängige Beratung zu Probandenversicherungen,
- Entwicklung geeigneter Screening- und Eligibility-Verfahren für Teilnehmende,
- Planung von Pilotmessungen,
- Prüfung studienspezifischer Abläufe sowie
- Zuteilung und Reservierung von Messzeiten.
Ein positives Ethikvotum muss vor Beginn der Datenerhebung vorliegen. Je nach Projekt kann dieses beispielsweise über das zuständige Review Board der Psychologie oder eine andere zuständige Ethikkommission eingeholt werden.
Während der Studie:
Während der Datenerhebung stellt die BIU den Betrieb des 3-Tesla-MRT-Scanners sowie die erforderliche Standardinfrastruktur sicher.
Je nach vereinbartem Nutzungsmodell umfasst dies:
- Bereitstellung des MRT-Scanners,
- Nutzung etablierter Standardsequenzen,
- Unterstützung bei studienspezifischen Sequenzen,
- Einbindung kognitiver Aufgaben und experimenteller Stimulationssysteme,
- Nutzung psychophysiologischer und biologischer Zusatzmessungen,
- Unterstützung bei der Durchführung von Eligibility-Checks,
- Betreuung der Messungen durch qualifiziertes Personal,
- Qualitätskontrolle der MRT-Rohdaten,
- Unterstützung bei der strukturierten Datenablage,
- Überführung der Daten in ein standardisiertes BIDS-Format sowie
- bei Bedarf vollständige oder teilweise Durchführung der Datenerhebung durch BIU-Personal.
Ziel ist es, bereits während der Erhebung eine hohe Datenqualität, standardisierte Abläufe und sichere Untersuchungsbedingungen zu gewährleisten.
Nach der Studie:
Auch nach Abschluss der Datenerhebung steht die BIU als methodische Austauschplattform zur Verfügung.
Bei Bedarf unterstützen wir durch:
- Beratung zur Datenaufbereitung,
- Austausch zu Qualitätskontrolle und Ausschlusskriterien,
- Unterstützung bei standardisierten Verarbeitungsschritten,
- Diskussion von Analyseansätzen,
- methodischen Austausch im MRT-Nutzerrat sowie
- Beratung zur Interpretation komplexer oder multimodaler Daten.
Der Umfang dieser Unterstützung wird frühzeitig abgestimmt und richtet sich nach der Art des Projekts, den vorhandenen Ressourcen und der Art der wissenschaftlichen Zusammenarbeit.
Die Infrastruktur kann damit sowohl für klassische neurowissenschaftliche Bildgebungsstudien als auch für multimodale Forschungsprojekte, experimentelle Paradigmen sowie – nach entsprechender Prüfung – Untersuchungen von Gegenständen, Materialien oder Geräten genutzt werden. Umfang, technische Unterstützung, Personalbedarf und Kosten werden projektbezogen vereinbart.
Methoden & Expertise zur Forschungsinfrastruktur
Die Brain Imaging Unit (BIU) der Universität Innsbruck ist eine Forschungsinfrastruktur für die Untersuchung von Gehirn, Verhalten und körperlicher Gesundheit über die gesamte Lebensspanne. Im Mittelpunkt steht ein Siemens Prisma 3-Tesla-MRT-Scanner, der für wissenschaftliche – nicht für routinemäßig-klinische – Fragestellungen eingesetzt wird. Die BIU verbindet moderne Hirnbildgebung mit psychologischen, physiologischen, sportwissenschaftlichen und biologischen Messmethoden. Dadurch können komplexe Fragen untersucht werden, etwa wie Emotionen reguliert werden, wie sich Alterungsprozesse auf das Gehirn auswirken, wie Bewegung und Gesundheit zusammenhängen oder welche neuronalen Mechanismen bei psychischen Belastungen und Interventionen eine Rolle spielen.
Multimodale Forschungsmethoden
Die BIU verfolgt einen multimodalen Forschungsansatz. Das bedeutet, dass nicht nur MRT-Bilder erhoben werden, sondern mehrere Datenquellen kombiniert werden, um ein möglichst vollständiges Bild der untersuchten Person und Fragestellung zu erhalten. Dazu gehören kognitive Testverfahren innerhalb und außerhalb des MRT, klinische Diagnostik, physiologische Leistungsdaten sowie biologische Indikatoren. Diese Kombination ermöglicht eine hohe Datendichte und erlaubt es, Veränderungen oder Unterschiede in Gehirnfunktion, Verhalten und körperlicher Gesundheit gemeinsam zu betrachten.
Das MRT-System wird insbesondere für strukturelle und funktionelle Untersuchungen des Gehirns eingesetzt. Die vorhandene technische Ausstattung erlaubt dabei die Durchführung kognitiver Aufgaben während der Messung, beispielsweise zur Untersuchung von Aufmerksamkeit, Emotionen, Entscheidungsverhalten oder sozialer Wahrnehmung. MRT-kompatible Audio- und Videoausgabe sowie Antwortsysteme ermöglichen die kontrollierte Präsentation von Reizen und die Erfassung von Verhaltensreaktionen direkt während der Bildgebung.
Ergänzend können periphere physiologische Signale erhoben werden, darunter Hautleitfähigkeit und Herzrate. Diese Messungen liefern Informationen über körperliche Aktivierung und autonome Reaktionen, etwa bei emotionalen, kognitiven oder belastungsbezogenen Aufgaben. Darüber hinaus verfügt die BIU über ein MRT-kompatibles EEG-System. Damit lassen sich zeitlich sehr schnelle elektrische Hirnprozesse mit der räumlich präzisen MRT-Bildgebung verbinden. Auch die Modulation und Messung von Blutgasen sowie ein MRT-kompatibler Stepper für Fitness- und Bewegungsuntersuchungen stehen zur Verfügung.
Ein angeschlossenes Biolabor erweitert die Infrastruktur um die Möglichkeit, Speichel- und Haarproben zu entnehmen, aufzubereiten und bei -80 °C zu lagern. Dadurch können bildgebende Daten bei Bedarf mit biologischen Markern kombiniert werden. Diese technische und methodische Breite ist besonders für interdisziplinäre Projekte relevant, in denen psychologische, physiologische und biologische Einflussfaktoren gemeinsam untersucht werden sollen.
Wissenschaftliche und methodische Expertise
Die wissenschaftliche Expertise der BIU basiert auf fünf Core-Member-Arbeitsgruppen aus Psychologie und Sportwissenschaft. Gemeinsam bearbeiten sie die neurobiologischen Grundlagen emotionaler, kognitiver und körperlicher Gesundheit. Die Arbeitsgruppe Affektive Neurowissenschaft untersucht unter anderem Emotionsregulation, kognitive Neubewertung, selbsttranszendente Emotionen und Environmental Neuroscience. Die Arbeitsgruppe Klinische Psychologie II fokussiert transdiagnostische neuronale Mechanismen, Emotionsdysregulation und die Wirkung neuronaler Interventionen.
Die Arbeitsgruppe Entwicklungspsychologie bringt besondere Expertise zu neuromodulatorischen Veränderungen über die Lebensspanne ein, einschließlich früher präklinischer demenzieller Prozesse. Die Arbeitsgruppe Biologische Psychologie untersucht nicht-medikamentöse Interventionen wie Achtsamkeitsmeditation, sozio-emotionales Lernen und Bewegungsinterventionen sowie deren Auswirkungen auf Wohlbefinden, Gesundheit und Hirnaktivität. Die Arbeitsgruppe Sportwissenschaft ergänzt dieses Spektrum durch Forschung zu körperlicher Aktivität und Gehirngesundheit – von motorischem Lernen über Sportphysiologie und Kognition bis zum Alpinsport.
Ein besonderes methodisches Merkmal der BIU ist die lokale Kompetenz zur Entwicklung und Validierung kognitiver Experimentalparadigmen. Diese Aufgaben werden gezielt entwickelt, um bestimmte Hirnnetzwerke anzusprechen, beispielsweise Netzwerke der Emotionsregulation oder neuromodulatorische Funktionen des Hirnstamms. In Verbindung mit sportphysiologischen Verfahren können so altersbezogene funktionelle Veränderungen besonders differenziert untersucht werden.
Die BIU ist zudem international vernetzt und nutzt diese Kooperationen für einen kontinuierlichen Methodentransfer. Bereits etabliert wurden unter anderem kontrastmittelfreie Verfahren zur Messung der Integrität der Blut-Hirn-Schranke sowie biologisch informierte Sequenzentwicklungen für die Hirnstammbildgebung. Diese Expertise ist insbesondere für Projekte relevant, die innovative MRT-Methoden zur Untersuchung klinisch und kognitiv bedeutsamer Hirnregionen einsetzen möchten.
Betreuung, Qualitätssicherung und Sicherheitskompetenz
Der Vorstand der BIU besteht aus drei Mitgliedern mit klar geregelten Zuständigkeiten. Univ.-Prof. Dr. Anna Buchheim ist Sprecherin des Vorstands und verantwortet die Gesamtkoordination, die strategische Steuerung sowie die Außenvertretung der BIU. Univ.-Prof. Dr. Carmen Morawetz übernimmt die wissenschaftliche Koordination und fungiert als Personal- und Finanzvorstand. Sie ist Ansprechperson für externe Interessent:innen, koordiniert gemeinsam mit der Laborleitung das MR-Sicherheitskonzept und verantwortet die Personalaufsicht sowie die Finanzbuchhaltung. Univ.-Prof. Dr. Dorothea Hämmerer ist ebenfalls für die wissenschaftliche Koordination zuständig und vertritt den Finanzvorstand. Ihr Schwerpunkt liegt auf der inhaltlichen Weiterentwicklung der BIU sowie auf der wissenschaftlichen Beratung.
Die technische Leitung der BIU wird von zwei erfahrenen Senior Scientists wahrgenommen, die jeweils mit 50% ihrer Dienstzeit für den Betrieb und die technische Betreuung der Forschungsinfrastruktur verantwortlich sind. Zu ihren Aufgaben zählen die Bedienung des MRT-Systems und die Betreuung der Proband:innen während der Messungen sowie die Organisation und Vergabe von Messzeiten. Darüber hinaus übernehmen sie die Durchführung und Dokumentation von Sicherheitseinweisungen, die Schulung und Zertifizierung qualifizierter Nutzer:innen, die Pflege von MRT-Sequenzen, Qualitätskontrollen, das Datenbankmanagement sowie die Erstellung und Aktualisierung von technischen Handbüchern und Nutzungsregelungen.
Die ärztliche Leitung wird durch einen Facharzt für Radiologie wahrgenommen. Sie umfasst die fachärztliche Beurteilung der MRT-Bilder, insbesondere im Hinblick auf mögliche Zufallsbefunde. Medizinische Auffälligkeiten werden entsprechend ethischer Standards kommuniziert.
Für eine sichere und qualitätsgesicherte Durchführung der Untersuchungen verfügt die BIU über ein dreistufiges Qualifizierungsprogramm. Dieses umfasst eine grundlegende jährliche MRT-Sicherheitsschulung, eine weiterführende Schulung mit fMRT-spezifischen Inhalten sowie die Qualified-User-Zertifizierung für Personen, die das MRT eigenständig bedienen dürfen.
Alle Messungen werden dokumentiert und nach dem Vier-Augen-Prinzip durchgeführt. Jede Untersuchung wird durch eine Person mit MRT-Bedienkompetenz – Laborleitung oder Qualified User – und eine zweite, mit dem jeweiligen Studienprotokoll vertraute Assistenz abgesichert. Ergänzt wird dies durch standardisierte Screening- und Einwilligungsunterlagen, ein radiologisch abgestütztes Verfahren für Zufallsbefunde sowie definierte Notfallabläufe.
Unterstützung für Kooperationen und Projekte
Die BIU bietet unterschiedliche Kooperations- und Nutzungsmodelle an. Projekte können entweder durch qualifizierte Nutzer:innen eigenständig durchgeführt, gemeinsam mit BIU-Personal umgesetzt oder vollständig an das MRT-Personal der BIU übertragen werden. Damit kann die Infrastruktur sowohl erfahrene MRT-Forschungsgruppen als auch Kooperationspartner:innen ohne eigene MRT-Expertise unterstützen.
Die Unterstützung beginnt bereits vor Studienbeginn: Vorgesehen sind Beratung zum Studiendesign, technische Beratung und Sequenzentwicklung, Unterstützung bei der Einbindung von Peripheriegeräten, Hilfestellung bei Ethikvoten, Proband:innen-Screening und Eignungsprüfungen. Während der Datenerhebung stellt die BIU das MRT-System und die zugehörige Testinfrastruktur bereit, führt Qualitätskontrollen der Rohdaten durch und unterstützt bei Bedarf bei der Datenverarbeitung in einem standardisierten BIDS-Format. Nach Abschluss der Datenerhebung kann auch ein wissenschaftlicher Austausch zur Datenauswertung erfolgen.
Die Vergabe von Messzeiten orientiert sich vorrangig an der wissenschaftlichen Qualität und den spezifischen Anforderungen der jeweiligen Studie. Beispielsweise werden notwendige Abstände zwischen wiederholten Messungen, tageszeitabhängige Untersuchungszeitpunkte oder der gewünschte Umfang der Unterstützung bei der Datenakquise frühzeitig im Nutzerrat abgestimmt. Ein Austauschsystem zwischen Qualified Users verschiedener Arbeitsgruppen kann zusätzlich eine flexible Unterstützung bei der Datenerhebung ermöglichen, während zentrale Messprotokolle und projektspezifische Assistenz eine gleichbleibende Datenqualität sichern.