Welche Hirnregionen zeigen gemeinsame Signalschwankungen?
Ruhe-fMRT beschreibt statistische Zusammenhänge zwischen BOLD-Zeitreihen. Wir nutzen diese Muster, um Netzwerke zu charakterisieren und mögliche Stimulationsziele bei einzelnen Teilnehmenden zu identifizieren.
Was misst Ruhe-fMRT?
In der klassischen aufgabenbasierten fMRT untersuchen wir BOLD-Signalveränderungen während einer klar definierten Aufgabe, etwa beim Treffen einer Entscheidung. Ruhe-fMRT (Resting-State-fMRI) erfasst diese Signale dagegen ohne vorgegebene Aufgabe, während die Person im Scanner wach und in Ruhe ist. Je nach Protokoll blickt sie dabei beispielsweise auf ein Fixationskreuz.
Auch wenn die Person ruht, zeigt das Gehirn anhaltende spontane Signalschwankungen. Die Analyse dieser langsamen Fluktuationen steht im Mittelpunkt der Ruhe-fMRT. Statt den Signalverlauf mit einer Aufgabe zu vergleichen, werden die Zeitreihen verschiedener Hirnregionen miteinander verglichen. Regionen, deren Signale gemeinsam schwanken, können so zu funktionellen Netzwerken zusammengefasst werden. Eine solche statistische Beziehung setzt keine direkte anatomische Verbindung voraus.
Eine Hypothese zum Prüfen
Korrelation allein belegt weder Richtung noch Mechanismus einer Interaktion. Interleaved TMS-fMRT ergänzt eine kontrollierte Intervention: ein Ziel stimulieren und anschließend die Reaktion messen. Chronometrische Experimente fragen, ob diese Reaktion vom kognitiven Zustand zum Zeitpunkt der Stimulation abhängt.
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Von der Konnektivität zur Perturbation
Unsere Arbeit von 2017 erfasste Veränderungen der Ruhekonnektivität nach einer Stimulationssitzung. Die interleaved Studie von 2023 setzte die akute Reaktion während der Stimulation mit Netzwerken in Beziehung, die durch Offline-Stimulation beeinflusst wurden. Diese Ansätze untersuchen unterschiedliche Zeitpunkte der Reaktion auf eine Intervention.
Towards understanding rTMS mechanism of action: Stimulation of the DLPFC causes network-specific increase in functional connectivity
Tik M und Kolleg:innen.
Eine frühere shamkontrollierte Studie zur Ruhekonnektivität nach Stimulation bei gesunden Teilnehmenden.
Acute TMS/fMRI response explains offline TMS network effects – An interleaved TMS-fMRI study
Tik M et al.
Die Reaktion während der Stimulation mit Netzwerkveränderungen nach der Stimulation verbinden.
In der Sprachforschung mit Anna-Lisa Schuler und weiteren Kolleg:innen hilft Konnektivität außerdem zu verstehen, warum benachbarte Stimulationsziele unterschiedliche Benenneffekte auslösen können: Studie von 2023 lesen.