Biologische Psychologie (Fach) / Methoden 3 - strukturelle MRT (Lektion)

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• Ziele der strukturellen MRT Läsionslokalisation bei neurologischen Patienten (Schlaganfall, Tumor) Aufdecken von Struktur-Funktions-Zusammenhängen bein Patienten/ Gesunden  Beschreibung struktureller Veränderungen des Gehirns bei Patienten mit psy./ neurodegenerativen Erkrankungen Untersuchung von Plastizität/ Hirnanatomie 
• was sind die Anforderungen an strukturelle MRT? - hohe Auflösung (1mm^3 Voxel) - Segmentierung von grauer Substanz, weißer Substanz, CSF
• Läsionslokalisation bei neurologischen Patienten A) deskripitve Zusammenhänge zw. Läsion und Verhaltn  B) Voxelbasierete Läsionsanalyse
• deskriptive Zusammenhänge zw. Läsion und Verhalten Analyse der Läsion per visueller Inspektion des MRT-Bildes  --> gucken ob Läsion vorliegt  --> gucken ob alle VP mit dieser Läsion ein Problem in einem bestimmten Bereich haben  => sehr subjektiv 
• voxelbasierte Läsionsanalyse Läsionsüberlappungen  Subtraktionsanalysen  statistische Läsionsanalyse 
• Läsionsüberlappungen - Normalisierung Vorteile Nachteile - um Gehirne vergleichen zu können, müssen sie an ein Standardgehirn angepasst werden   - es resultiert eine 1:1 Korrespondenz verschiedener Gehirne - dabei werden Läsionen nicht berücksichtigt  1) Gehirne werden vergleichbar und sind in einem gemeisamen Koordinatensystem  2) Erhöhung der statistischen Power (auch bei fMRT)  1) Verlust an räumlicher Exaktheit 
• Normalisierung Transformationen man macht lineare und nicht lineare Transfomrationene  1) lineare Transformationen: rigid body transformations  Verschiebung, Rotation, Skalierung und Scherung => ins. 12 Parameter (je in 3 Richtungen) 2) nicht-lineare Transformationen: warping - einzelne Stellen werden verändert 
• y-Achse ist allgemein bei Normalisierungen Dei Verbindung zwischen anteriorer und posteriorer commisur  x = rechts-links y = vor-zurück z = oben-unten
• gebräuchliche Koordinatensysteme die beiden unterscheiden 1) Talairach und Tournoux (1988): basiert auf dem post-mortem Gehirn einer 60-jährigen Frau  2) Montreal Neruological Instiute (MNI)-Gehirn: basiert auf dem mittleren Gehirn von 152 jungen Gesunden VP  sich nur geringfügig und sind in einander überführbar 
• Probleme bei der Überlappung von Läsionsproblemen z.B. bei Patienten mit Hemianopsie (rechts) ist die größte Überlappung in der Nähe der Temporal-Parietal-Junction => Fehllokalisation  Läsionsüberlappung spiegelt z.T. nur die erhöhte Anfälligkeit bestimmter Regionen für Läsionen wider 
• Subtraktionsanalyse notwendig, damit Läsionsüberlappung aussagekräftig ist hier werden VP mit KG verglichen  voxelbasierte Subtraktionsanalyse = Läsionspatienten - KG 
• Morphometrie Aufdeckung von Struktur und Funktionszusammenhängen
• Klassische Morphometrie - manuelle Bestimmung einer Region of Interest - ausmessen der Region durch mehr als 1 Vermesser - Inter-Rater-Reliabilität sollte >0,85 sein
• voxelbasierte Morphometrie zuerst: Dilemma: - Vergleich der Hirnsubstanz von Patienten auf der Basis von hochauflösenden MRT-Bildern Normalisierung  Dilemma: Normalisierung verwischt anatomische Unterschiede die man gerade bei der Morphometrie finden möchte --> keine zu hohe räumliche Auflösung 
• voxel-basierte Morphometrie (VBM) Vorgehen - was guckt man sich an - was spiegelt es wieder - was macht man dann? Segmentierung des Gehirns in graue Substanz, weiße und Liquor --> man guckt sich nur die graue Substanz an  --> die Grauwerte der grauen Substanz spiegel die Dichte weider  smoothing = räumliche Glättung der Grauwerte: man berücksichtigt die benachbarten Voxel für die Ermitllung des Werte jedes einzelnen Voxels im Radium 6-12 mm 
• smoothing räumliche Glättung der Grau-Werte im Radium 6-12 mm
• was macht man bei der VBM nach dem smoothing a) statistischer Vergleich der Grauwerte in jedem Voxel zwischen Gruppen  b) Korrelation der Dichte der Grauwerte mit Verhaltensdaten --> auch geeignet um strukturelle Plastizität zu untersuchen, z.B. Entwicklung der grauen Substanz in einem bestimmten Hirngebiet nach Intervention 
• Bsp: Patienten mit Anorexie Nervosa und KG, Untersucht wurde Extrastriate Body Area im lateralen Okzipitallappen T1-gewichtete Bilder VP zeigten reduziertes Volumen in ESBA
• Bsp: Flanker Tast, VP mit neurodegenerativen Erkrankungen und KG man untersucht neuronale Korrelate der Aufmerksamkeitskontrolle VBM und Reaktionsgenauigkeit korriert mit diversen Arealen 
• Welche 2 Zielsetzungen kann man bei VBM haben? 1) Vergelich Patienten vs. KG zur Erfassung struktureller Veränderungen im Gehirn, die mit einem Krankheitsbild assoziiert sind  2) Korrelation zw. grauer Substanz in bestimmten Arealen und Verhalten 
• Nötige Gruppe für den Vergleich zwischen Patienten und KG zur Erfassung struktureller Veränderungen im Gehirn möglichst homogene Subgruppen 
• Nötige Gruppe für eine Korrelation zw. grauer Substanz in bestimmten Arealen und Verhalten - eher heterogen/ inhomogene Gruppen - genügend Varianz 
• Lokalisation im Gehirn Ergebnisse von VBM werden normalerweise in MNI Koordinaten angegeben 
• Ergebnisse von VBM Studien in Talairach Nachteile - Transformation der MNI in Talairach Koordinaten - Bestimmung der Struktur in Bezug auf das Talairach - dort hat jede Koordinate eine Struktur bzw. ein Brodmann Areal zugeordent  --> Daten basieren nur auf einem Standardgehirn, man berücksichtigt keine interindividuelle Varianz --> nur scheinbare Genauigkeit 
• Ergebnisse von VBM-Studien in anatomischen Wahrscheinlichkeitskarten - Entwicklung von Wahrscheinlichkeitskarten für verschiedene cortikale Strukturen durch Prof. Karl Zilles  - mit diesen Karten kann für eine gegebene Koordienate die WK bestimmt werden, mit der sie in einer spezfischen Hirnstruktur liegt 
• Computertomographie (CT) entwickelt von Cormack und Hounsfield 1972 1979 Nobelpreis 
• CT basiert auf Röntgenstrahlung 
• Wie funktioniert CT - rotierende Röhren strahlen Röntgen auf den Körper  - je nach Gewebe werden die Strahlen unterschiedlich abgeschwächt - Strahlen erzeugen in gegenüberliegenden Detektoren (auch in Röhren) einen Strom  => Strom spiegelt die Strahlungsintensität wider 
• Wie viel mehr ist die Strahlenexposition im CT im Vergleich zur natürlichen jährlichen Exposition? Die 1-4 fache Menge 
• Was ist CT im Vergleich zum Röntgenbild nicht? Kein überlagerungsbild, es werden einzelne Schichten aus dem Signal rekonstruiert
• Wie hoch ist die räumliche Auflösung vom CT 5mm

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