Eine dreifach nutzbare Aufgabe für pädiatrische fMRT-Studien zur kombinierten Untersuchung von sprachlicher, visueller und motorischer Domäne

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URI: http://hdl.handle.net/10900/119026
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:21-dspace-1190262
http://dx.doi.org/10.15496/publikation-60400
Dokumentart: Dissertation
Date: 2021-09-17
Source: erschienen in: Brain Imaging Behav . 2018 Dec;12(6):1775-1785. doi: 10.1007/s11682-018-9848-6.
Language: German
Faculty: 4 Medizinische Fakultät
Department: Medizin
Advisor: Marko, Wilke (Prof. Dr.)
Day of Oral Examination: 2021-07-01
DDC Classifikation: 610 - Medicine and health
Keywords: Funktionelle Kernspintomografie , Domäne , Kinderheilkunde , Aufgabe
License: Publishing license including print on demand
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Inhaltszusammenfassung:

Die Funktionelle Magnetresonanztomographie ist eine wichtige, auch im Kindesalter einsetzbare neurowissenschaftliche Untersuchungsmethode. Allerdings ist sie immer noch durch die lange Untersuchungsdauer limitiert. Es scheint daher relevant, fMRT-Aufgaben methodisch zu verbessern, sodass kognitive Domänen robust und schnell untersucht werden können. Durch Kombination mehrerer kognitiver Funktionen in einer Aufgabe kann eine Verkürzung der Untersuchungszeit erreicht werden, was wiederum die erfolgreiche Untersuchungsrate vor allem bei Kindern verbessert. Die dieser Studie zugrunde liegende Hypothese war, dass die Mehrfachuntersuchung von kognitiven Domänen nicht nur für zwei (Ebner et al., 2011), sondern für drei unterschiedliche kognitive Domänen in einer einzigen Aufgabe effektiv durchführbar ist. Hierfür wurde der Aktiven Bedingung einer bereits etablierten kinderfreundlichen Sprachaufgabe (BST, Beep-story-Aufgabe) eine kombinierte visuell-motorische und ebenfalls aktive Bedingung gegenüber gestellt. Mit der Modifikation könnte die BST mod als dreifach nutzbare Aufgabe eingesetzt werden, um die sprachliche Domäne (Sprachverständnis und Sprachproduktion; AB 1 > AB 2) zeitgleich mit der motorischen (AB 1 < AB 2) und der visuellen Domäne (AB 1 < AB 2) zu untersuchen. Es wurden 20 Probanden rekrutiert (12w; 8m; 31,7 ± 6,9 Jahre) und konnten in die Auswertung der Datensätze eingeschlossen werden. Die Probanden bearbeiteten die modifizierte BST, die aus der aktiven Bedingung 1 (Domäne: Sprache) und der aktiven Bedingung 2 (Domänen: Motorik und Visus) besteht. Zusätzlich bearbeiteten sie den Edingburgh Handedness Inventory (88 ± SD 11) zur Feststellung der Händigkeit und den Peabody Picture Vocabulary Test (92,15 ± SD 11,11) zur Einschätzung des Sprachverständnisses. Nach der Untersuchung beantworteten alle einen Fragebogen zur Kontrolle der Aufmerksamkeit mit mindestens drei von fünf Antworten richtig. Die MR-Daten wurden mit einem 1,5-Tesla-Magnetresonanz-Tomographen der Firma Siemens aufgenommen. Die Datenauswertung wurde wie lokal etabliert mittels Matlab und SPM8 durchgeführt. Nach räumlicher Normalisierung und Glättung (FWHM = 6mm) wurden Random Effects Analysen (p ≤ 0,001, auf Voxel-Level FDR-korrigiert für multiple Vergleiche und zusätzlich auf Cluster-Level FWE-korrigiert mit p ≤ 0,05) durchgeführt. Die Aktivierungsmuster der Studie waren vergleichbar mit Aktivierungen von bisherigen Voruntersuchungen durch die BST ori und mit motorisch sowie visuell ähnlich aktivierenden fMRT-Aufgaben: in der BST mod konnte eine Aktivierung in klassisch perzeptiven und produktiven Spracharealen („Wernicke“ und „Broca“) nachgewiesen werden, wobei die bilaterale Aktivierung des Lobus temporalis, Gyrus temporalis superior, geringer ausfiel als in der BST ori. In der BST mod konnte eine Aktivierung in den klassisch motorischen Arealen (primär motorischer Kortex M1, sowie in der SMA und im Cerebellum) nachgewiesen werden. In der BST mod konnte außerdem eine Aktivierung in klassischen visuellen Regionen (V1 und V5) nachgewiesen werden. Aus diesen Erkenntnissen kann geschlossen werden, dass die BST mod zur Untersuchung der sprachlichen, motorischen und visuellen Domäne geeignet ist. Sie kann somit eingesetzt werden, um die entsprechenden Funktionen zu lokalisieren. Ob die BST mod bei Kindern mit gleichem Erfolg einsetzbar ist kann noch nicht abschließend beurteilt werden; aufgrund des einfachen Designs, den einfach zu folgenden Anweisungen und der kurzen Dauer der Aufgabe ist hiervon aber auszugehen. Es muss bei einer dreifach nutzbaren Aufgabe mehr als bei einfacheren fMRT-Aufgaben darauf geachtet werden, durch drei verschiedene Aufgabenstellungen keine sich überlappende Aktivierung mit Löschungseffekt hervorzurufen. Vorteilhaft an dem Ansatz der dreifach nutzbaren fMRT-Aufgabe ist die verkürzte Untersuchungszeit für drei gleichzeitig untersuchte Gehirnfunktionen. Somit können entweder drei Domänen gleichzeitig in verkürzter Zeit untersucht werden, oder die Aktivierungen können in derselben Gesamtzeit noch mit einer zweiten Aufgabe verifiziert werden. Daher eignet sich das Konzept der dreifach nutzbaren fMRT-Aufgabe besonders als zeitsparende Untersuchungsmethode und scheint ein aussichtsreicher Ausgangspunkt für weitere mehrfach nutzbare Aufgaben zu sein.

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