Funktionelle Magnet-Resonanz-Tomographie (fMRT)

Aktivierte Regionen
Aktivierte Regionen
Siemens Tim Trio
Siemens Tim Trio

Die Suche nach der hirnanatomischen Basis psychischer Prozesse bestimmt zunehmend den Fokus kognitions- und emotionspsychologischer Forschung. Die Anwendung der funktionalen Magnet-Resonanz-Tomographie (fMRT) eröffnet hierfür einen nichtinvasiven Zugang, um die an diesen Prozessen beteiligten Hirnstrukuren mit hoher räumlicher Auflösung zu untersuchen. Dabei wird die lokale Stoffwechselaktivität des Gehirns gemessen, um Rückschlüsse auf beteiligte Hirnareale zu erhalten.

Technik

Die funktionelle Magnet-Resonanz-Tomografie ist ein relativ junges Verfahren. Durch die fMRT wird der Verbrauch von Sauerstoff der bei Stoffwechselvorgängen benötigt wird sichtbar gemacht. Hierbei werden die unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften von oxygeniertem und desoxygeniertem Hämoglobin im Blut genutzt. Bei der Aktivierung von Kortexarealen kommt es zu einer Steigerung des Stoffwechsels. Dabei wird der vorhandene Sauerstoff im Blut verbraucht. Je mehr desoxigeniertes Hämoglobin vorhanden ist, desto stärker interferiert dessen Magnetfeld mit dem des MRTs.

Dieser Effekt wird als blood oxygen level dependency (BOLD) Effekt bezeichnet. In den aktivierten Arealen kommt es anschließend zu einer überproportionalen Erhöhung des Blutflusses. Dadurch erhöht sich die Konzentration von oxigeniertem relativ zu desoxigeniertem Hämoglobin welches zu einem verbesserten Signal führt. Unterschiede zwischen Ruhe und Stimulation können dann statistisch miteinander verglichen und die Aktivitätsunterschiede den betreffenden Hirnregionen zugeordnet werden.

Der BOLD-Effekt spiegelt somit keine direkte neuronale Aktivität wieder. Er erfasst die hämodynamische Antwort, die vermutlich durch die vorgehende neuronale Aktivität provoziert wird. Die neuronale Aktivität wird also indirekt gemessen. Kortikale Reaktionen auf externe Reize können mit einer hohen räumlichen Auflösung gemessenen werden. Allerdings ist die zeitliche Auflösung z.B. im Vergleich zum EEG geringer, da es sich bei der BOLD Antwort um eine langsame Signaländerung (ca. 4-6 Sekunden) handelt.

Labor

Das funktionelle Bildgebungs-Labor des D.I.N.E. beherbergt einen Siemens Tim Trio (3T) Magnet-Resonanz-Tomografen, inkl. 12- und 32- Kanal-Kopfspule zur Messung der hämodynamischen Antwort sowie einem Blickbewegungssystem zur simultanen Aufzeichnung der Blickpositionen in sprach- und emotionsrelevanten Situationen.