Abbildung der menschlichen Augendominanzsäulen mit GE-EPI, SE-EPI und SS-SI VASO bei 7 T
Mit dem Aufkommen der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) bei ultrahohen Magnetfeldern (≥ 7 T) ist die Abbildung kleiner physiologischer Strukturen wie der Augendominanzsäulen (ODCs, english: ocular dominance columns) im primären visuellen Kortex (V1) in vivo möglich geworden (Yacoub et al., 2007, Neuroimage 37, 4, 1161–77). Allerdings sind Gradientenecho basierende Sequenzen (GE-BOLD), die üblicherweise für fMRT verwendet werden, von Natur aus räumlich nicht sehr spezifisch (Polimeni et al., 2010, Neuroimage, 52, 4, 1334–46), was eine genaue Lokalisierung der kortikalen Aktivität erschwert. Andere Ansätze wie Spinecho basierende (SE-BOLD) (Chaimow et a., 2018, Neuroimage, 164, 32–47) und blutvolumengewichtete Sequenzen (SS-SI-VASO) (Huber et al., 2017, Neuron, 96, 6, 1253–63) versprechen eine höhere Spezifität auf Kosten von allgemeiner Sensitivität.
In unserer Studie haben wir diese verschiedenen Ansätze hinsichtlich ihrer Sensitivität für die funktionelle Detektierung von ODCs verglichen. Fünf Probanden wurden in mehreren Sitzungen gescannt. In den funktionellen Sitzungen wurden die ODCs durch abwechselnde visuelle Stimulation von linkem und rechten Auge lokalisiert (Nasr et al., 2016, J Neurosci, 36, 6, 1841-57). Alle funktionellen Daten wurden mit einer nominalen isotropen Voxelgröße von (0,8 mm)3 erhoben.
Abbildung 1 zeigt Aktivierungskarten der ODCs (linkes Auge > rechtes Auge) für GE-BOLD (links), SE-BOLD (Mitte) und SS-SI VASO (rechts). Nur die stimulierte Region in V1 ist für einen representativen Probanden dargestellt. Die erwartete Topographie mit abwechselnden ODCs für linkes und rechtes Auge ist in allen Abbildungen zu sehen. Schwarze Punkte sind als Referenz hinzugefügt, um den Vergleich zwischen den Karten zu erleichtern. Die gestrichelte weiße Linie umreißt die Region, die außerhalb des Bildgebungsvolumens für SE-BOLD- und VASO-Messungen lag. Wie erwartet, zeigte GE-BOLD die größte Sensitivität. Man beachte, dass VASO, wie erwartet, im Vergleich zu BOLD einen invertierten Kontrast aufzeigt.
Unsere Ergebnisse zeigen, dass es möglich ist, ODCs beim Menschen mit GE-BOLD, SE-BOLD und SS-SI-VASO zu messen. Zudem zeigt diese Studie zum ersten Mal ODCs beim Menschen, die mit SS-SI-VASO gemessen wurden.
