Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) untersucht die Funktion des menschlichen Gehirns anhand von Veränderungen der Blutoxygenierung. In unserer Forschung liefert sie sowohl Karten für die Zielwahl als auch Messungen der Netzwerkantwort auf Stimulation.
Was misst das BOLD-Signal?
Das Blood-Oxygen-Level-Dependent-Signal (BOLD) erfasst Änderungen der Blutoxygenierung, die mit neuronaler Aktivität zusammenhängen. Es ist eine indirekte Messung, beeinflusst durch Durchblutung, Sauerstoffverbrauch und die lokalen Blutgefäße. Eine stärkere Aktivierung in einer Karte entspricht daher keiner direkten Zählung feuernder Nervenzellen.
Die Antwort entwickelt sich über Sekunden. Bei der Kombination mit TMS ist dieser Unterschied wichtig: Den Stimulationspuls können wir sehr präzise setzen, die Bildgebungsantwort bleibt langsamer. Wiederholte experimentelle Bedingungen erlauben es, den Einfluss des Zeitpunkts zu untersuchen.
Aufgaben-fMRT und Ruhe-fMRT
Aufgaben-fMRT vergleicht definierte Bedingungen, etwa Bilderbenennen, Sprachverstehen oder das Behalten von Information. Versuchsaufbau und Vergleich bestimmen, was eine Aktivierungskarte aussagen kann. Eine reagierende Region ist ein Kandidat für weitere Untersuchungen; ihre Aktivierung allein belegt nicht, dass sie für die Aufgabe notwendig ist.
Ruhe-fMRT untersucht spontane Signalschwankungen ohne ausdrückliche Aufgabe. Korrelationen zwischen Regionen beschreiben funktionelle Konnektivität. Solche Karten können mögliche Netzwerkziele für die Stimulation identifizieren, zeigen für sich genommen aber keine Einflussrichtung.
Wie wir fMRT mit Hirnstimulation verbinden
In Wien formulieren wir mit individueller Bildgebung Netzwerkhypothesen und prüfen mit simultaner TMS-fMRT die Reaktion auf Stimulation. Chronometrische Experimente vergleichen zusätzlich Aufgabenphasen und verbinden Verhaltensänderungen mit der gemessenen Netzwerkantwort.
Was macht ein fMRT-Ergebnis interpretierbar?
Kopfbewegungen, Atmung, Herzaktivität und Scannerartefakte können das Signal beeinflussen. Geeignete Kontrollbedingungen, Qualitätskontrollen und eine zur Frage passende Analyse sind deshalb wesentlich. Positive und negative BOLD-Änderungen lassen sich nicht einfach mit neuronaler Erregung und Hemmung gleichsetzen.
Grundlagen: Logothetis et al., Neurophysiological investigation of the basis of the fMRI signal (2001); Woolgar et al., Konsensusleitlinien zur simultanen TMS-fMRT (2026).