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Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT)

Verschiedene fMRT-Schnitte eines Affenhirns.
Verschiedene fMRT-Schnitte eines Affenhirns.
Mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) kann das arbeitende Gehirn sichtbar gemacht werden. Wenn wir den kleinen Finger beugen oder eine Blume sehen, sind bestimmte Gehirnareale aktiv. An diesen Orten wird Energie verbraucht. Diese gelangt in Form von Sauerstoff und Zucker über die Blutgefäße zu den Nervenzellen und wird dort dann verbrannt. Dieses Ereignis nutzt die fMRT, indem es den unterschiedlichen Sauerstoffgehalt der roten Blutkörperchen mittels des sogenannten 'BOLD'-Effektes (Blood Oxygen Level Dependent) sichtbar macht. Dabei wird von einem hohen Sauerstoffgehalt indirekt auf eine Aktivierung der Gehirnzellen des jeweiligen Ortes geschlossen. Mittels dieser Methode wird das ,Feuern’ der Neuronen in statistischen Bildern umgesetzt. Das Aktivierungsniveau wird dabei in einer Farbskala von gelb (starke Aktivierung) bis rot (schwächere Aktivierung) dargestellt. Sobald im Hintergrund das anatomische MRT-Bild eingeblendet ist, ist eine genaue Zuordnung der Nervenzell-Tätigkeit zu einer bestimmten anatomischen Region möglich.

Film zum BOLD-Effekt bei der funktionellen MRT

  
Bei reizloser Umgebung sind Neurone weitgehend inaktiv. Erst durch Stimulation, welches im Film durch das Schachbrettmuster (rechte Seite) geschieht, fangen sie an zu 'feuern'. Die dafür benötigte Energie wird über einen erhöhten Blutfluss geliefert. Der darin enthaltene Sauerstoff ist im MRT als BOLD-Signal messbar und so ein indirekter Hinweis auf vorhandene Gehirnaktivität (linke Seite). Im Film kann man dem 'Feuern' der Neuronen lauschen: Es ist als Rauschen zu hören, welches zeitgleich mit der Erscheinung des Stimulus stark zunimmt. Das BOLD-Signal erscheint hingegen zeitverzögert nach einigen Sekunden. Nach Ende der Stimulation wird die Nervenzellaktivität deutlich geringer (der Rauschton wird leiser) während der BOLD-Effekt noch eine gewisse Zeit anhält und nur langsam abfällt.