funktionelle Magnetresonanztomografie (fMRT)

 

[engl. functional magnetic resonance imaging (fMRI)], [BIO, DIA], ist eines der zurzeit gebräuchlichsten bildgebenden Verfahren (Magnetresonanztomografie, MRT) zur Messung von Veränderungen physiol. Hirnfunktionen, die während kogn., emot., sozialer etc. Aktivitäten auftreten. Während einer fMRT-Untersuchung wird die Person in das starke Magnetfeld eines Scanners platziert, wobei sich die dipolartige Struktur der Wasserstoffatome des Körpers meist längs der Magnetfeldrichtung ausrichtet. Ein wiederkehrender elektromagnetischer Impuls dient dazu, die Wasserstoffatome aus ihrer Lage auszulenken und in einen höheren energetischen Zustand zu versetzen. Endet dieser Impuls, schwingen die Atome wieder zurück (Relaxation), wobei Energie als elektromagnetische Strahlung abgegeben wird (Resonanz). Je nach Durchblutungszustand des Gehirns wird dieses Echo unterschiedlich ausfallen. fMRT beruht auf einer nicht invasiven Messung der Sauerstoffextraktion im Blut des aktiven Hirngewebes. Hämoglobin, welches seinen Sauerstoff abgegeben hat, hat andere magnetische Eigenschaften als das sauerstoffreiche Oxyhämoglobin. Die nach ca. 1 bis 2 s auftretende Extraktion von Sauerstoff in aktiven Hirnregionen (sog. Blood Oxygen Level Dependent Response, BOLD) führt zu einem kurzen Anstieg des Gehalts an paramagnetischem Desoxyhämoglobin, dessen räumliche Verteilung auf den Aktivierungsgrad der jeweiligen Hirnregion schließen lässt. Die räumliche Auflösung der fMRT ist gut, jedoch sind der zeitlichen Auflösung durch die sauerstoffabhängigen Reaktionszeiten Grenzen gesetzt. fMRT-Untersuchungen können durch mehrere Störeffekte beeinträchtigt werden: Eigenschaften des eingesetzten Scanners bzw. der genutzten Sequenz, Instabilitäten des Systems, Inkonsistenzen der Datenerfassung, Verzerrungen und Verluste des Signals in best. Hirnregionen, physiol. Artefakte, Bewegungsartefakte, sowie nicht intendierte, überlagernde kogn. Aktivitäten.

Referenzen und vertiefende Literatur

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