Development of Functional Magnetic Resonance Imaging Method for the Examination of Subcortical Activation After Application of Auditory Stimuli

Abstract

Within this study it was possible to visualize the auditory pathway using a block design paradigm with the application of different sound stimuli. Development of post-processing using TR and WM as regressors offers improvement in the visualization in both subcortical and auditory cortex structures in comparison with the other studies. The stability of the approach presented in this study proves that fMRI may play an important role in any routine MR examination. This method is efficient and can be easily used whilst additionally allowing the possibility to investigate the afferent auditory pathway in patients with hearing problems such as hearing loss or tinnitus. If a difference in fMRI activations between normal subjects and patients with hearing problems can be shown, then this method can be used for control or different treatment approaches. This could provide the important baseline for comparison with auditory disorders and could help in future investigation.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine fMRT-Messsequenz für eine bessere Visualisierung der Hörbahn sowie geeignete Verarbeitungsschritte entwickelt. Dies wurde durch die Optimierung technischer und methodischer Parameter, wie die Anzahl der aufgenommenen Schichten, die Auflösung und die Art der präsentierten Stimuli erreicht. Eine Verbesserung der Datenerhebung und -auswertung konnte durch pulsgetriggerte Messungen und funktionelle Konnektivitätsanalysen erreicht werden. Durch die Verwendung des Signals der weißen Substanz als zusätzlichen Regressor in die Datenanalyse konnte das Ergebnis verbessert werden. Weiterhin wurde gezeigt, dass es möglich ist, verschiedene akustische Reize zu präsentieren, denn Musik, Silben, Chirp waren mit Aktivierungen im akustischen Kortex und den subkortikalen Strukturen der Hörbahn assoziiert. Es wurde gezeigt, wie man die Reliabilität der Methode überprüfen kann. Die Idee war, die interindividuellen Unterschiede hinsichtlich der räumlichen Verteilung der aktivierten Voxel bei gesunden Probanden zu untersuchen. Die Koordinaten der aktivierten Kerne wurden mit den Ergebnissen aus früheren Studien und anatomischen Atlanten verglichen. Zusammengefasst kann festgehalten werden, dass die Darstellung der funktionellen Areale innerhalb des akustischen Kortex und Hirnstamm anhand der in dieser Arbeit entwickelten fMRT-Methode möglich ist. Die Robustheit des in der vorliegenden Studie durchgeführten Verfahrens zeigt, dass fMRT eine wichtige Bedeutung für die klinische Untersuchung des auditorischen Systems bekommen kann. Die hier vorgestellte Methode kann effizient angewendet werden und ermöglicht, die afferente Hörbahn in Patienten mit Hörstörungen (Hörverlust oder Tinnitus) zu untersuchen. Der Vergleich klinischer Daten mit den Ergebnissen von gesunden Probanden kann in Zukunft wichtige Informationen für weitere Forschungsschritte und eventuell auch Hinweise für mögliche therapeutische Maßnahmen liefern.