Resting state fMRI

(B. Braun Stiftung, 2016-2017, Dr. Bauer)

Die präoperative Planung neurochirurgischer Eingriffe erfordert detaillierte Kenntnisse der individuellen Funktionsweise des Gehirns, um postoperativ neurologische Defizite zu vermindern. Aufgrund der Relevanz der Sprache im alltäglichen Kontext ist insbesondere die Lokalisation des neuralen Sprachnetzwerks und der strukturellen Verbindungen wichtiger Sprachareale (z.B. des fasciculus arcuatus) von hoher Wichtigkeit. Diese Informationen können mittels bildgebender Verfahren gewonnen werden. Hier hat sich insbesondere die Magnetresonanztomographie (MRT) in den letzten zwei Jahrzehnten als wichtigste nicht-invasive bildgebende Methode etabliert. Die Lokalisation von Sprachnetzwerken erfolgt typischerweise mit spezialisierten Sprachaufgaben

fMRT Aktivierungskarten typischer aktiver Sprachparadigmen bei Gesundprobanden (links: Wortgenerierung, rechts: semantische Entscheidung)

Sprach-Paradigmen) im MRT. Während die Lokalisation der sprachrelevanten Areale durch aufgabenbasiertes fMRT (siehe Abbildung oben) bei gesunden Probanden recht zuverlässig funktioniert, stellt dies bei den Patienten eine Herausforderung dar, da die Ergebnisse der Messung stark von der aktiven Mitarbeit der Patienten abhängen. Die Patienten mit sprachareal-nahen Läsionen fallen aber meist bereits durch Sprachstörungen klinisch auf und können die Aufgaben nicht uneingeschränkt davon bearbeiten, was die Interpretation der Ergebnisse und letztlich die Darstellbarkeit der Sprachnetzwerke deutlich einschränkt. Aus diesen Gründen wird derzeit versucht, alternative Messmethoden zu entwickeln, bei denen man nicht auf die aktive Mitwirkung der Patienten angewiesen ist. Eine Möglichkeit ist hier die Verwendung von "resting-state" Paradigmen. Durch diese Ruhemessungen (keine Aktivität) können neuronale Netzwerke (resting-state network) bestimmt werden, unter anderem auch sprachrelevante Netzwerke. Alternativ dazu stehen auch passive Paradigmen zur Diskussion, die Sprache „stimulieren“ ohne dabei auf die aktive Mitarbeit der Patienten angewiesen zu sein (z.B. Zuhören) (siehe Abbildung rechts mit einem von uns entwickelten Paradigma).

fMRT Aktivierungskarten eines von uns entwickelten passiven Sprachparadigmas bei Gesundprobanden

Ist es nun möglich das Sprachnetzwerk, operationsrelevante Sprachareale und Lateralisation zuverlässig mittels rs-fMRT oder passivem fMRT zu bestimmen, wird eine neue robuste Möglichkeit der präoperativen, nicht-invasiven Diagnostik und OP-Vorbereitung geschaffen. So können unabhängig von der aktuellen Verfassung des Patienten und ohne diesen zu sehr zu belasten wertvolle Informationen über Risikostrukturen gewonnen werden und das Risiko postoperativer neurologischer Defizite bei maximaler chirurgischer Therapie weiter reduziert werden.