Wie funktioniert die funktionale Magnetresonanztomographie?
Wahrscheinlich sind Sie irgendwann auf Bilder gestoßen, die mit der funktionellen MRT erstellt wurden. Sie zeigen ein Gehirn mit farbigen Bereichen, die Bereiche des Gehirns darstellen, die mit bestimmten Funktionen wie Sprache oder Bewegung verbunden sind. Diese Studien sind sehr beliebt: Monatlich werden Hunderte von wissenschaftlichen Artikeln mit dieser Technologie veröffentlicht, von denen viele auch in der Presse erwähnt werden. Aber wie entstehen diese Bilder und was repräsentieren sie tatsächlich??
Funktionsweise der funktionellen MRT
Die funktionelle MRT nutzt ein spezielles Signal, das als blutsauerstoffspiegelabhängiger Kontrast (BOLD) bezeichnet wird. Das Blut, das durch das Gehirn fließt, transportiert Sauerstoff über Moleküle, die Hämoglobin genannt werden. Hämoglobinmoleküle tragen ebenfalls Eisen und haben daher ein magnetisches Signal. Es stellt sich heraus, dass Hämoglobinmoleküle andere magnetische Eigenschaften haben, wenn sie an Sauerstoff gebunden sind, als wenn sie keinen Sauerstoff enthalten, und dieser kleine Unterschied kann mit einem MRT-Gerät festgestellt werden.Wenn ein Bereich des Gehirns aktiver ist, verbraucht es zunächst viel Sauerstoff im Blut. Kurz darauf erweitert das Gehirn die lokalen Blutgefäße, um die Sauerstoffversorgung wiederherzustellen. Das Gehirn kann diese Aufgabe sogar etwas zu gut erledigen, so dass mehr sauerstoffhaltiges Blut in den Bereich gelangt als ursprünglich verwendet. Das MRI-Gerät kann den Unterschied im Signal erkennen, der sich aus diesem Anstieg des Blutsauerstoffs ergibt.
Funktionelle MRT-Studien beschäftigen sich also nicht direkt mit der neuronalen Aktivität, sondern damit, wie sich der Sauerstoffgehalt im Blut ändert und wie sich diese Aktivität auf das Feuern der Nerven auswirkt. Studien haben gezeigt, dass diese Annahme normalerweise richtig ist, obwohl Krankheiten wie Gefäßfehlbildungen, Tumoren und sogar normales Altern die Beziehung zwischen neuronaler Aktivität und lokalem Blutfluss, der zum BOLD-Signal führt, ändern können.
Wie können Ärzte funktionelle MRT verwenden??
Da es sich um eine relativ neuere Technologie handelt und andere Techniken ähnliche Fragen beantworten können wie fMRI, wird fMRI in klinischen oder Krankenhausumgebungen nicht häufig verwendet. Es kann jedoch zur Planung wichtiger Gehirnoperationen verwendet werden. Wenn ein Neurochirurg beispielsweise einen Gehirntumor entfernen möchte, der sich in der Nähe der Sprachzentren des Gehirns befindet, kann er eine fMRI-Studie anordnen, um zu zeigen, welche Bereiche des Gehirns genau an der Sprache beteiligt sind. Dies hilft dem Neurochirurgen zu vermeiden, diese Regionen während der Operation zu beschädigen. Die häufigste Verwendung von fMRI ist jedoch in der medizinischen Forschung.Welche Arten von Forschung werden mit fMRI durchgeführt??
Es gibt zwei Möglichkeiten, mit fMRI die Gehirnfunktion zu visualisieren. Eine Methode konzentriert sich darauf, bestimmte Bereiche des Gehirns zu finden, die auf eine Aufgabe oder einen Reiz reagieren. Beispielsweise kann der Person im MRT-Scanner an einigen Stellen ein blinkendes Schachbrett und an anderen Stellen ein leerer Bildschirm angezeigt werden. Sie werden möglicherweise aufgefordert, einen Knopf zu drücken, wenn sie das blinkende Schachbrett sehen. Das Signal während der Aufgabe wird dann mit dem Signal verglichen, wenn die Aufgabe nicht erledigt ist. Das Ergebnis ist eine Art Bild davon, welche Gehirnregionen daran beteiligt waren, ein blinkendes Schachbrett zu sehen und dann einen Knopf zu drücken.Die andere Möglichkeit, fMRI zu verwenden, besteht darin, neuronale Netze zu bewerten. Dies beinhaltet herauszufinden, welche Bereiche des Gehirns miteinander sprechen. Wenn ein Bereich des Gehirns normalerweise gleichzeitig mit einem anderen aufleuchtet, können diese beiden Bereiche des Gehirns miteinander verbunden sein. Es ist möglicherweise nicht einmal eine Aufgabe erforderlich, um diese Art von Studium durchzuführen. Aus diesem Grund werden diese Untersuchungen manchmal als funktionelle Magnetresonanztomographie im Ruhezustand bezeichnet.
Die Informationen, die aus funktionellen MRT-Studien stammen, sind sehr kompliziert und erfordern eine Menge statistischer Analysen, um aussagekräftig zu sein. Dies führte zunächst dazu, dass viele Menschen den Ergebnissen funktioneller MRT-Untersuchungen misstrauten, da offenbar viele Fehlermöglichkeiten in der Analyse bestanden. Da jedoch sowohl Forscher als auch Gutachter mit der neuen Technologie besser vertraut sind, werden die Ergebnisse sowohl vertrauenswürdiger als auch vertrauenswürdiger.
