In-vivo-Konnektivität der menschlichen Colliculi superiores gemessen mit Resting-State fMRT

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Anwendbarkeit einer Analyse der funktionellen Konnektivität mittels Resting-State fMRT (rs-fMRT) in einem Subvolumen des menschlichen Colliculus superior untersucht (superfizielle und intermediäre Schichten = siSC). Um den speziellen Anforderungen einer so kleinen und im Hirnstamm liegenden Seed-Region gerecht zu werden, wurde ein Ansatz gewählt, bei dem Zeitverläufe aus ungeglätteten Daten extrahiert wurden um dann mit diesen die Korrelationen zu den geglätteten Zeitverläufen der Voxel des restlichen Volumens zu berechnen. Auf diese Weise konnte zum einen ein strukturell präzises Seed-Signal und zum anderen ein ausreichendes Signal-Rausch-Verhältnis erreicht werden. Die Validität dieser Methode konnte initial durch ein klares Korrelationsmuster eines Seeds im Precuneus mit den Regionen des Default Mode Networks, welches vielfach in der Literatur beschrieben wurde, bestätigt werden. Zusätzlich zeigte sich, dass es keine systematischen Unterschiede zwischen den Korrelationen von Messungen mit geschlossenen und denen mit geöffneten Augen, in den für diese Studie im Fokus liegenden Regionen, gibt. Weiterhin stellte sich heraus, dass aufgrund von räumlichen Inkonsistenzen in normalisierten Bildern die Verwendung eines für jeden Probanden individuell gesetzten Seeds tendenziell der Verwendung einer für alle Probanden gleichen Seed-Koordinate überlegen ist. Bei der Gruppenanalyse der Korrelationskarten der siSC zeigten sich für beide Seiten konstante Cluster im lateralen und medialen visuellen Kortex. Weiterhin zeigten sich von okzipital nach dorsal parietal aufsteigende Korrelationen, Cluster im frontalen Kortex und ein axial flächiges Korrelationsmuster in Höhe der SC, welches sich nach lateral in apikale Richtung ausbreitete. Diese Ergebnisse der kortikalen Korrelationen decken sich in großen Teilen mit der bekannten anatomischen Konnektivität der SC in Makaken, auch wenn vor allem zu erwartende Korrelationen zu okulomotorischen Arealen nicht gezeigt werden konnten. Es wurde gezeigt, dass eine rs-fMRT-Analyse eines kleinen Subvolumens im Hirnstamm, hier namentlich den siSC, grundsätzlich möglich ist. Außerdem wurden Vorschläge zur Weiterentwicklung der Methodik beschrieben, welche insbesondere Verbesserungen der Messtechnik und der Datenvorverarbeitung beinhalten.