13
Methoden (Subject) / Funktionelle Magnetresonanztomographie (Lesson)
Advertisement
- Signal basierend auf Sauerstoffgehaltes des Blutes - ca 800 ml versorgen das Gehirn jede Minute mit Sauerstoff und Glukose - Oxyhämogloblin und Desoxyhämoglobin unterschiedliche magnetische Eigenschaften haben - Des hat eine um 20 % erhöhte magnetische Suszepitibilität - Der Zerfall der transversalen Magnetisierung und damit des T2* gewichteten MR-Signals hängt vom Prozentsatz des sauerstoffreichen Blutes ab - Je größer der Anteil von Oxy, desto größer ist die T2*-Relaxationszeit bzw desto kleiner wird der Quotient 1/Relaxationszeit - BOLD-Effekt stärker bei größerem Magentfeld
- BOLD-Kontrast - Signal der Blutgefäße spiegelt tatsächlich Sauerstoffgehalt wider - Geringes Signal bei niedrigem Sauerstoffgehalt
- Zusammenhang zwischen neuronaler Aktivität und dem T2*-Signal - Deso reudziert das T2*-gewichetet MR-Signal - aber neuronale Aktivität führt zu einer Erhöhung des Signals Warum? - Sauerstoffzufuhr in Areale mit erhöhter Aktivität - Angebot übersteigt den Bedarf, wird erweitert in benachbarte Regionen - Sauerstoffreiches Blut ersetzt sauerstoffarmes
- Eigenschaften des fMRT-Signals - Auch kurze Reize verursachen eine Veränderung des MR-Signals - Verzögerung von ca 3.5 Sekunden zwischen Sitmulus und Signalspitze - erster Hinweis auf typischen Verlauf eines BOLD-Signals
- Hämodynamsiche Antwortkurve HRF - typische Veränderung des MR-Signals im Zusammenhang mit neuronaler Aktivität - Es gibt nicht die HRF - sie unterliegt vielen Einflüssen
- Was reflektiert das fMRT-Signal? - nur ein indirektes Maß für neuronale Aktivität - BOLD spiegelt vor allem postsynaptische Potentiale und somit Input für eine Region wider
- Zeitlicht Auflösung - messung des zeitlichen Verlaufs von Hirnaktivität - Basiseinheit für die zeitliche Auflösung bei fMRT ist die TR - variiert meist zwischen 500 und 3000 ms - HRF entwickelt sich über mehr als 10 sekunden, selbst wenn Neuronale Aktivität nicht so lange dauert -> sehr kurze TR verbessert die Erfassung der HRF nciht
- Signal und Rauschen bei fMRT Funktional SNR - Signal = BOLD-Signal Veränderung verursacht durch experimentelle Manipulation - Rauschen = Veränderung im BOLD-Signal über die Zeit Funktional SNR kann erhöht werden durch: - stärkeres Magnetfeld - das Aufnehmen von mehr Daten - Gutes experimentelles Design - Korrektur Algorithmen
- Preprocessing - Bewegungskorrektur - schon kleine Bewegungen verursachen große Artefakte - Verschiebung bzw Drehung der individuellen Bilder in den drei genannten Dimensionen (Rigid Body Transofmation) - als Referenzbild dient oft das erste Bild in einer STudie
- Preprocessing - Normalisierung - Anpassung an ein Standardgehirn (Talarirach oder MNI) - Funktionelle Bilder spiegeln die Hirnanatomie viel genauer wider als die strukturelle - deswege erst Co-Regisitrierung eines repräsentativen funktionellen Bildes mit dem strutuellen Bild der gleichen VP durchgeführt - strukturelle Bild wird normalisiert durch lineare und nicht lineare Transofmationen - die Normalisierungsparameter werden dann auf alle funktionellen Bilder übertragen
- Advertisement
- Preprocessing - Smoothing - werte für jeden Voxel werden neu berechnet, indem der Voxelwert durch den gewichteten Mittelwert über den jeweiligen Voxelwert und seine Nachbarn ersetzt wird
- Preprocessing - Zeitliche Filterung - Betrachtet man den zeitlichen Verlauf des Signals für ein Voxel, so kann man die Daten mit Hilfe der Fourier-Transformation in die Frequenz Domäne übertragen und ein Frequenz-Spektrum aufstellen - die maximal erfassbare Frequenz (Nyquist-Frequenz) wird durch die TR bestimmt - Nyquist entspricht dder halben Aufnahme Frequenz - durch High-Pass-Filter können zb Störsingale sehr kleiner Frequenzen wie Scanner Drift herausgefiltert werden - spezifische Frequenzen wie Atmung doer Herzschlag können durch Band-Stop-Filter herausgenommen werden
- Regressoren - Regressoren repräsentieren die angenommenen Einflussfaktoren auf die fMRT-Daten - jeder Regressor enthält spezifische Werte einer Variable - Regressor of interest: Experimentelle Regressoren, die orthogonal zueinander sein sollten - Regressor of no interest: Störvariablen