Biologische Psychologie (Fach) / Methoden 4 - funktionelle MRT (Lektion)
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Diese Lektion wurde von jillian erstellt.
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- warum ist fMRT eine korrelative Methode? es wird eine Mechanismus gesucht, der zur Änderung im MRT-Kontrast führt und dadurch neuronale Aktivität widerspiegelt
- wie viel ml Blut versorgen das Gehirn jede Minute ... 800ml 15-20% des gesamten Blutflusses 20% der Sauerstoffs, macht aber nur 2-3% des Gewichts aus
- womit versorgt Blut das Gehirn? Sauerstoff und Glukose
- Sauerstoffversorgung im Blut 1) im arteriellen System bindet Sauerstoff an Hämoglobin-Moleküle in den roten Blutkörperchen 2) über Kapillare findet ein Austausch von Sauerstoff und Kohlendioxid in den Zellen statt 3) über das ...
- sauerstoffreiches Blut Oxyhämoglobin
- sauerstoffarmes Blut Desoxyhämoglobin
- wie weit liegt jede Zelle des Körper maximal von ... 50 mikroMeter
- welche 3 Mechanismen kann man im MRT sichtbar machen? ... 1. lokale Änderungen des Blutvolumens: durch paramagnetische Kontrastmittel -> mehr Blut = stärkere Dephasierung der Spins 2. Änderungen im Blutfluss 3. Mechanismus auf der Basis der Abhängigkeit ...
- Pauling und Coryell entdeckten dass Oxyhämoglobin und Desoxyhämoglobin unterschiedliche magnetische Eigenschaften haben
- was ist die unterschiedliche magnetische Eigenschaft ... Desoxyhämoglobin hatte eine um ca. 20% erhöhte magnetische Suszeptibilität, also eine um 20% erhöhte Magnetisierung
- Desoyhämoglobin dient als __ und hat den gleichen ... endogenes Kontrastmittel paramagnetische exogene Kontrastmittel, nur schwächer
- Was hängt vom Prozentsatz des sauerstoffreichen Blutes ... Der Zerfall der transversalen Magnetisierung (xy) und damit das T2/ T2* gewichtete Signal
- Desoxyhämoglobin gerät aufgrund der höheren magnetischen ... schneller außer Phase. Somit hat es eine kleinere T2/ T2* Relaxationszeit als Oxyhämoglobin.
- Oxyhämoglobin gerät langsamer außer Phase, da es eine geringere magnetische Suszeptibilität hat. Das führt zu einer längeren T2* Relaxationszeit
- Der Quotient 1/ Relaxationszeit ist bei Oxyhämoglobin kleiner als bei Desoxyhämoglobin für T2 gewichtete Bilder. Auf T1 gewichtete Bilder hat der Sauerstoffgehalt keinen Effekt
- Blood Oxygen Level-Dependent Effekt Der Effekt ist ... Je mehr Sauerstoff im Blut ist, desto geringer die magnetische Suszeptibilität, desto länger ist die T2/* Relaxationszeit je stärker das Magnetfeld
- Die Stärke des BOLD-Effekts wächst mit dem Quadrat der magnetischen Feldstärke
- Je mehr Oxyhämoglobin desto __ das MR-Signal stärker
- BOLD-Kontrast Wann ist der Signalverlust am stärksten? ... Im sauerstoffarmen Blut bei T2*sensitiven Messsungen (Gradientenecho) man sieht keine Veränderung im Spin-Echo und im sauerstoffreichen Blut
- Desoxyhämoglobin und T2* gewichtetes MR-Signal Desoxyhämoglobin reduziert das T2* gewichtete Signal: mehr dunkle Bereich, beeinflusst auch Umgebung
- Desoxyhämoglobin führt zu einer ___ des T2* gewichteten ... Reduzierung/ Abschwächung Erhöhung
- Wie kann es sein, dass Desoxyhämoglobin das T2* MR-Signal ... Nein, neuronale Aktivität führ zwar zu einen Anstieg im Desoxyhämoglobin, es gibt aber sofort auch einen Anstieg im Oxyhämoglobin. Dieser Ansteig ist so hoch, dass das Angebot den Bedarf überschreitet ...
- Auch kurze Reize erzeugen eine Veränderung im MR-Signal, z.B. viuselle Stimuli
- Verzögerung von wie viel Sek. zw. Stimulus und Signalspitze ... 3,5 Sekunden
- Die hämodynamische Antwortkurve - hemodynamic response ... die typische Veränderung des MR-Signals im Zusammenhang mit neuronaler Aktivität - die HRF, sie unterliegt vielen Einflüssen sie ist unterschiedlich durch Hirnregion, Dauer und Intensität der neuronalen ...
- Verlauf der HRF - initial dip (leichte Reduktion im Signal) - nach 4 Sek. Anstieg im signal - Maximum bei 8 Sekunden - nach 12 Sek. post stimulus undershott - Baseline nach ca. 20 Sek. erreicht
- Was spiegelt das BOLD wider? die postsynaptischen Poentiale, also den Input für eine Region --> im Exp. durch local field potentials gezeigt (LFP) nicht die APS/ der Output
- fMRT ist im Vergleich zu EEG ___ der neuronalen Aktivität ... indirekte Messung
- Messung des fMRT Signals - man präsentiert einen Stimuli und dabei werden Schichten angregt um die Aktivität in diesen zu extrahieren
- räumliche Auflösung - determiniert durch determiniert durch Voxelgröße (Schichtdicke, Field of View, Matrixgröße)
- entspricht die in-plane Voxelgröße der Schichtdicke ... isotropen Voxeln
- die räumliche Auflösung ist bei fMRT fast immer ... geringer 1) SRV: je kleiner das Voxel, desto geringer das SRV und das braucht man um Veränderung von Desoxyhämoglobin zu Hämoglobin wahrzunehmen 2) Akquisitionszeit: hängt linear mit Schichtdicke ...
- zeitliche Auflösung von fMRT Basiseinheit für die ... die TR 500-3000ms je kleiner die TR, desto besser die zeitliche Auflösung, aber ab einem gewissen Punkt gibt es keine Veränderung mehr (zw. 375 und 750ms)
- sehr kurze TR verbessert Erfassung der HRF nicht mehr
- die HRF entwickelt sich über 10 Sekunden, auch wenn die neuronale Aktivität selbst nicht so lange andauert
- Zusammenhang zeitliche und räumliche Auflösung - Wahl der TR hängt von zeitl. und räumlicher Aufläsung ab - man muss gucken wie viele Schichten pro TR aufgenommen werden können (Gehrin beträgt vertikal 110mm)
- Signal und Rauschen beim fMRT Signal = BOLD-Signal: Veränderung durch experimentelle Manipulatin Rauschen: Veränderungen im BOLD Signal über Zeit
- wie kann das SNR verbessert werden? 1) stärkeres Magnetfeld 2) Aufnehmen von mehr Daten 3) gutes experimentelles Design 4) Korrektur-Algorithmen
- Hauptquellen für Rauschen: 1. thermisches Rauschen (in Spulen) 2. Systemrauschen (bei Verarbeitung) 3. Bewegung und physiologisches Rauschen: Bewegungen/ Atmung/ Herzschlag etc. 4- nicht-aufgabenrelevante neuronale Aktivität ...
- Daten-Struktur und Daten-Vorverarbeitung: bei einer TR von 2000ms und einer 30 min. Messung ergeben sich 900 Aufnahmen des Gehirns => preprocessing: eine Serie von mathematischen Prozeduren um Rauschen zu reduzieren und die Daten für die statistische ...
- preprocessing - Teile 1. Bewegungskorrektur 2. Normalisierung 3. Räumliche Glättung/ smoothing 4. zeitliche Filterung
- Bewegungskorrektur welche Bewegungen gibt es? 1. Translation 2. Rotation => beides entlang 3 Achsen --> rigid body transformation: Verschiebung/ Drehung der Bilder in allen 3 Dimensionen so dass sie übereinander liegen => Realignment und Co-Regestrierung ...
- Normalisierung - Anpassung an ein Standardgehirn (Talairch oder MNI) - um Aktivität verschiedener VP zu vergleich Co-Regestrierung: strukturelles Bild wird normalisiert, Parameter werden dann auf funktionelle Bilder ...
- räumliche Glättung/ smooting - räumlicher low-pass/ Gauss Filter - Werte jedes aller benachbarten Voxel werden miteinbezogen um Voxelwert neu zuberechnen => Full Width Half Maximum (FWHM): räumliche Distanz in mm, bei der die ...
- Zeitliche Filterung zeitlicher Verlauf des Signals eines Voxels kann durch Fourier-Analyse in die Frequenzdomäne übertragen werden - maximal erfassbare Frequenz: Nyquist-Frequenz: halbe Aufnahmefrequenz High-Pass-Filter: ...
- Ziel fast aller fMRT Studien ist das Auswerten von Modellen
- was wird vor einer fMRT Studie gemacht? die HRF Antwort für jedes Voxel für das gesamte Experiment vorher moduliert
- für die statistische Auswertung von fMRTs verwendet ... Multiple Regressionen im Rahmen des allgemeinen linearen Modells
- multiple Regression im Rahmen des allgemeinen linearen ... y=ß0+ß1*x1+ß2*x2+ß3*x3...+e x = Regressor ß = Gewicht des Regressors ß0 = konstante Faktoren E = Fehler
- Regressor of interest orthogonal zueinander müssen unabhängig sein baseline und eine Aufgabe sind nicht unabhängig voneiander zwei verschiedene Aufgaben schon