Untersuchungen zum Ursprung des MR-Restingstate-Signals durch Variation von MR-Messparametern

Abstract

Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) ist eine gängige Methode zur Lokalisation von Hirnregionen. Bei der aufgabenbasierten fMRT (tb-fMRT) werden bestimmte Hirnareale durch spezifische Aufgaben aktiviert. Da die neuronale Aktivität zu einer vaskulären Reaktion führt, kann die Aktivierung mithilfe des sogenannten blood-oxygenation-level-dependent (BOLD)-Effekts dargestellt werden. In der Restingstate-fMRT (rs-fMRT) wird die funktionelle Konnektivität (FC) zwischen Hirnregionen berechnet, indem die Ähnlichkeit von Restingstate-Signalfluktuationen bestimmt wird. Der Ursprung des Restingstate-Signals ist Gegenstand aktueller Forschung und nicht eindeutig geklärt. Während einige Studien primär von einem neuronalen Ursprung ausgehen, konnte in vielen Studien gezeigt werden, dass verschiedene physiologische Störgrößen wie Atmung, Herzfrequenz und Liquorbewegung das Restingstate-Signal beeinflussen. In dieser Arbeit wurde die Entstehung des Restingstate-Signals weiter erforscht. Dazu wurde der Einfluss verschiedener Messsequenzen auf den BOLD-Effekt in der tb-fMRT sowie auf das Restingstate-Signal untersucht. Außerdem wurde der Einfluss der Liquorbewegung auf das Restingstate-Signal analysiert. Es wurden fMRT-Messungen im Ruhezustand und mit motorischer Aktivierung an gesunden Versuchspersonen durchgeführt. Durch Variation der Messsequenzen und Messparameter konnten Einflussfaktoren verstärkt oder verringert werden. Der Fokus lag auf Korrelationen zwischen homotopen Hirnregionen, als Maß dafür wurde die mittlere homotope funktionelle Konnektivität (mHFC) eingeführt. Die Variation von Messparametern verursachte unterschiedliche Effekte in rs-fMRT und tb-fMRT-Messungen, was auf einen unterschiedlichen Ursprung von Restingstate-Signal und BOLD-Signal hindeutet. Die Auswirkung der Verstärkung und Abschwächung von Einflussfaktoren wie der Liquorbewegung bei rs-fMRT-Messungen weisen darauf hin, dass ein wesentlicher Anteil des Restingstate-Signals nicht neuronal bedingt ist, sondern durch verschiedene andere Einflüsse hervorgerufen wird. Die rs-fMRT ist daher nicht als alleinige Methode zur Identifikation von Hirnregionen und funktionellen Verknüpfungen geeignet, da der berechneten FC auch physiologische Signalfluktuationen zugrunde liegen können.