Diepe hersenstimulatie (DHS) is een neurochirurgische behandeling voor de ziekte van Parkinson en epilepsie, waarbij een electrode stereotactisch in een bepaalde hersenstructuur wordt ingebracht. Op die manier kunnen elektrische impulsen worden doorgegeven aan de hersenstructuur via een elders in het lichaam geplaatste stimulator. Ondanks het bewezen succes zijn er nog steeds patienten die niet reageren op DHS-therapie en/of bijwerkingen ondervinden. Bijkomend onderzoek naar DHS van alternatieve potentiële hersenstructuren en de werkingsmechanismen van DHS is dus nodig om de effectiviteit van de behandeling te maximaliseren. Dierproeven zijn binnen dergelijk onderzoek onmisbaar omwille van ethische overwegingen. In voorgaand dierenonderzoek werden voornamelijk electrofysiologische metingen gehanteerd in vooraf gedefinieerde hersenstructuren, om het effect van DHS op neurale netwerken te bestuderen. Dusdanig wordt de identificatie van minder gekende maar mogelijks relevante DHS-structuren belemmerd. Deze limitatie kan omzeild worden door het gebruik van functionele beeldvormingstechnieken die de visualizatie van het effect van DHS in het gehele brein toelaten. In dit proefschrift gebruiken we functionele beeldvorming voor de studie van nieuwe hersenstructuren binnen experimenteel DHS-onderzoek voor de behandeling van de ziekte van Parkinson en epilepsie. Bijkomend hanteren we optogenetica, een zeer nieuwe techniek die gebruik maakt van licht ipv. electriciteit om hersencellen uiterst selectief te manipuleren.