Methoden

Ablauf einer MR Messung

Magnetresonanztomographie (MRT)

Die Magnetresonanztomographie (MRT), auch Kernspintomographie genannt, ist eine vielseitige Bildgebungsmethode, mit der man Schnittbilder vom Körperinnern machen kann. Sie beruht auf den unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften von Teilchen in verschiedenen Geweben. So können zum Beispiel die verschiedenen Gewebe im Hirn dargestellt werden. Aber auch Blutgefässe, Metaboliten und Faserbündel können mit speziellen Varianten der MRT untersucht werden.

Ist MRT gefährlich?

MRT wird routinemässig für Untersuchungen in der Klinik mit Patienten wie auch in der Forschung mit gesunden Kindern und Erwachsenen benutzt und ist ungefährlich. Zur Bilderzeugung braucht es keine Röntgenstrahlen. Vor der MRT Messung füllen Sie zusammen mit dem Studienleiter einen Sicherheitsfragebogen aus, um Ihre Eignung für die Studie zu prüfen.

Welche Hirnregionen arbeiten?

Mit der funktionellen MRT (fMRT) kann man die Hirnfunktion erforschen. Dabei lösen die Probanden bestimmte Aufgaben, während das MRT Gerät in schneller Folge Hirnbilder aufnimmt. Durch aufwändige Rechenoperationen können wir aus den aufgenommenen Bildern berechnen, welche Hirnregionen bei einer bestimmten Aufgabe (z.B. beim Lesen) aktiv sind.

Weshalb Forschung mit fMRT?

Die fMRT liefert uns Informationen über Verarbeitungsprozesse im Hirn, die man durch reine Verhaltensuntersuchungen nicht erfassen kann. Der Vergleich zwischen Patienten und Kontrollen zeigt uns, welche Netzwerke im Hirn bei Patienten beeinträchtigt sind. Der Vergleich zwischen Kindern und Erwachsenen erlaubt uns einen Einblick in die Hirnentwicklung und Reifung. Ein Hauptziel unserer Forschung ist es, das Hirn besser zu verstehen, und Masse zu finden, welche zur Diagnostik und Vorhersage beitragen können.

Elektroenzephalographie (EEG) und Ereigniskorrelierte Potentiale (EKP)

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EEG ist eine Bildgebungsmethode, die einen detaillierten Einblick in die zeitliche Verarbeitung im Hirn erlaubt. Sensoren (Elektroden) auf der Kopfoberfläche messen kleinste elektrische Spannungen, die durch die Aktivität unserer Nervenzellen im Hirn entstehen. Dabei messen wir nicht die Aktivität einzelner Zellen, sondern die summierte Aktivität von sehr vielen Zellen im Hirn. Die Daten lassen sich in Form von Kurven (Zeitverlauf) oder „Karten“ darstellen.

Ist EEG gefährlich?

Weil die Elektroenzephalographie ungefährlich und nicht-invasiv ist, wird sie sowohl in der klinischen Routinediagnostik (z.B. Epilepsie) als auch in der Forschung vom Säugling bis zum Erwachsenen angewendet.

Das Spontan-EEG

Das Spontan-EEG setzt sich aus Schwingungen unterschiedlicher Frequenzen zusammen. In bestimmten Bewusstseinszuständen herrschen bestimmte Frequenzbänder vor. Alpha-Wellen (8-12Hz) dominieren z.B. im entspannten Zustand mit geschlossenen Augen. Die Frequenzbandzusammensetzung verändert sich aber auch mit der Entwicklung und ist bei bestimmten Krankheiten verändert.

Ereigniskorrelierte Potentiale (EKP)

EKPs treten mit einem konstanten, zeitlichen Bezug zu einem Ereignis (z.B. Bild, Ton, etc.) auf. Sie sind in der Regel sehr schwach und werden vom grösseren Spontan-EEG überlagert. Durch eine grosse Anzahl Wiederholungen desselben Reizes und anschliessende Mittelung werden EKPs aber sichtbar: Die zufällige (d.h. nicht ereignisbezogene) Aktivität mittelt sich heraus und nur die ereigniskorrelierte Aktivität bleibt und wird als EKP sichtbar.

EKPs zeigen charakteristische Latenzen und Potentialverteilungen. Der Vergleich von EKPs zwischen Kindern und Erwachsenen oder zwischen Patienten und Gesunden kann uns Hinweise darauf geben, welche Prozesse noch nicht ausgereift sind, bzw. welche Prozesse bei Patienten beeinträchtigt sind.

Ein Beispiel aus der Leseforschung

Bei der Forschung zum Lesen und der Leseschwäche (Legasthenie) wird oft die Verarbeitung von Schrift im Hirn angeschaut. Das EEG zeigt, dass Schrift im Hirn anders verarbeitet wird als „sinnlose“ Symbolzeichen, obwohl Wörter und Symbolreihen sehr ähnlich aussehen. Dieser Unterschied wird im EKP bereits 150-200ms nachdem ein Wort präsentiert wird sichtbar: Das EKP „N1“ zeigt eine Potentialverteilung mit starker Negativität über dem linken Hinterkopf bei Wörtern. Diese Negativität ist viel weniger ausgeprägt bei Symbolreihen.

Übrigens hat man auch zwischen Kindern mit Leseschwäche und Kindern ohne Leseschwäche einen Unterschied in diesem EKP gefunden. Dies zeigt, dass Schrift bei Kindern, die Probleme mit dem Lesen haben anders, vermutlich weniger effizient, verarbeitet wird. Warum dies aber so ist wissen wir noch nicht!

Kombinierte EEG-fMRT Bildgebung

Neue Technologien machen die simultane EEG-fMRT (EEG Messung im MRT Tomographen) Bildgebung möglich. Bei der kombinierten EEG-fMRT Bildgebung liegt der Proband mit einer EEG-Kappe im MRT Gerät. Gleichzeitig werden die Hirnströme (EEG) und die Hirnbilder aufgenommen. Auf diese Weise werden die Vorteile der beiden Methoden in derselben Sitzung kombiniert. Das fMRT erlaubt uns Aussagen, welche Hirnregionen bei einer bestimmten Aufgabe aktiv sind (wo?), während uns die ereigniskorrelierten Potentiale des EEG's Informationen über den zeitlichen Verlauf (wann?) der Informationsverarbeitung liefern.