Abbildung der Sehrinde mit hochauflösenden fMRT Methoden bei 7T

Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) mit nominalen Auflösungen von unter 1 mm birgt das Potential einer noch genaueren Abbildung von neuronalen Prozessen im menschlichen Gehirn. Jedoch lässt sich mit Hilfe des gemessenen MR Signals die Quelle neuronaler Aktivität nur ungenau lokalisieren, da es auf der Messung der hämodynamischen Antwort basiert. Diese räumliche Ungenauigkeit ist insbesondere bei hochauflösender fMRT problematisch. Das Venengeflecht in der Hirnrinde lässt sich einteilen in ein Kapillarbett, intrakortikalen Venen und großen Venen oberhalb der Hirnrinde. Während das Kapillarbett in unmittelbarer Nähe zur neuronalen Aktivität liegt, können die gemessenen Signalanteile von größeren Venen das Signal um einige Millimeter "verschmieren". Daher ist es wünschenswert, dass fMRT Methoden bei hohen Auflösungen möglichst sensitiv auf das Kapillarbett sind.

Üblicherweise werden bei fMRT Anwendungen Gradientenechosequenzen verwendet. Diese Sequenzen besitzen eine hohe Sensitivität, um hämodynamische Veränderungen zu detektieren, zeigen aber keine große Spezifizität, da das gemessene Signal größtenteils von größeren Venen stammt. Alternative Methoden, wie die Benutzung von Spinechosequenzen oder die Ausnutzung anderer Kontraste, z.B. die Messung des zerebralen Blutflusses oder des Blutvolumens, versprechen ein spezifischeres Signal auf Kosten allgemeiner Sensitivität.

Unsere Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung verschiedener fMRT Methoden mit hohen Auflösungen unter ultrahohen magnetischen Feldstärken (7T und darüber). Dabei wollen wir Aufschluss über die nicht-spezifischen Signalanteile bekommen, die durch große Venen verursacht werden. Insbesondere beschäftigen wir uns hierbei mit säulenartigen Strukturen in der menschlichen Sehrinde wie okuläre Dominanzsäulen (ODC) in der primären Sehrinde (V1) und der Streifenstruktur in der sekundären Sehrinde (V2). Kortikale Säulen zeichnen sich dadurch aus, dass sie kleine Gruppen von Neuronen beherbergen, die ähnliche Eigenschaften besitzen. Wir können daher Säulen über die komplette kortikale Tiefe hinweg stimulieren, etwa bei monokularer visueller Stimulation für ODCs oder bei Stimulation mit Farbreizen für die Streifen in V2. Durch das Abbilden dieser Strukturen und die Analyse der Säulen in Abhängigkeit der kortikalen Tiefe, werden wir Abhängigkeiten des MR Signals von Venen, besonders der großen Venen oberhalb der Sehrinde, besser verstehen.

Die Abbildung zeigt gemessene ODCs in einem Probanden. Es wurde eine Gradientenechosequenz mit einer isotropen Auflösung von 0.8 mm verwendet. Beide Augen wurden separat stimuliert. Die Aktivierungskarte zeigt den Kontrast linkes Auge > rechtes Auge. Die erwartete Topographie von ODCs in V1 kann gesehen werden. Das Experiment wurde an einem anderen Tag mit demselben Probanden wiederholt. Beide Karten zeigen eine exzellente Übereinstimmung.

Weitere interessante Beiträge

Zur Redakteursansicht