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Funktionelle Magnetresonanztomographie

Definition, Funktion und Ablauf

Die Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) ist ein funktionell-bildgebendes Verfahren, mit dem das Aktivitätsniveau bestimmter Hirnareale sichtbar gemacht werden kann. Technisch basiert das fMRT auf der Magnetresonanztomographie (MRT). Der Begriff fMRI (engl. Functional magnetic resonance imaging) kann ebenso verwendet werden. Dem Verfahren liegt die Annahme zu Grunde, dass die Aktivierung einer Hirnregion, einen erhöhten Blutfluss eben in dieser zur Folge hat, der indirekt über die magnetischen Eigenschaften des Hämoglobins gemessen werden kann.

Wie funktioniert ein fMRT?
Aktive Neuronen im Gehirn verbrauchen mehr Energie (Glucose) und Sauerstoff. Durch den erhöhten Bedarf steigt der Blutfluss in den aktivierten Gehirnregionen an, um die Nervenzellen mit Nährstoffen zu versorgen.
Das fMRT-Bild ist abhängig vom sogenannten BOLD-Kontrast (blood oxygenation level dependent). Frei übersetzt bedeutet BOLD: "abhängig vom Sauerstoffgehalt des Blutes". Gemessen wird aber nicht die Sauerstoffsättigung im Gehirn, sondern die magnetische Stärke des Hämoglobins. Das eisenhaltige Hämoglobin fungiert beim Menschen als Sauerstofftransportprotein. Abhängig davon, ob das Hämoglobin Sauerstoff gebunden hat, oder nicht, ist es unterschiedlich stark magnetisch.
Hierbei wird zwischen oxygeniertem Blut (Hämoglobin mit gebundenem Sauerstoff) und desoxygeniertem Blut (Hämoglobin ohne gebundenen Sauerstoff) unterschieden. Steigt die Aktivität der Neuronen an, steigt durch den Verbrauch auch der Gehalt von Hämoglobin ohne gebundenen Sauerstoff an. Zwar fließt sauerstoffgesättigtes Blut nach, die Nervenzellen verbrauchen jedoch geringfügig mehr oxygeniertes Blut, als neues in das Gehirnareal nachfließen kann, wodurch der Anteil von desoxygeniertem Hämoglobin gegenüber oxygeniertem Hämoglobin steigt.
Desoxygeniertes Blut und oxygeniertes Blut unterscheiden sich wie eben schon erwähnt hinsichtlich ihrer magnetischen Eigenschaften. Sauerstoffungesättigtes Blut ist stärker magnetisch (paramagnetisch), als sauerstoffgesättigtes Blut (diamagnetisch). Diesen Unterschied kann das fMRT registrieren und sichtbar machen.

Interpretation von fMRT-Bildern
Um fMRT-Bilder interpretieren zu können, müssen Aufnahmen von mindestens zwei Zuständen gemacht werden. Einmal im Ruhezustand (ohne Reiz), und einmal im Aktivitätszustand (bei der gewünschten Reizsituation). Die Bilder können daraufhin miteinander verglichen werden und zeigen, welche Gehirnregionen von der Reizsituation angesprochen wurden. Daraus lassen sich Rückschlüsse auf die Gehirnfunktion ziehen.

Was kostet ein fMRT?
Abhängig von der benötigten Zeit kostet ein fMRT zwischen 400 und 1200€.

Zusammenfassung

  • Die Funktionelle Magnetresonanztomographie (Abkürzung fMRT bzw. fMRI) gehört zu den funktionell-bildgebenden Verfahren und basiert auf der Technik der Magnetresonanztomographie (MRT).
  • Der BOLD-Kontrast (blood oxygenation level dependent) ist maßgeblich für die Darstellung der Hirnaktivität.
  • Schematischer Vorgang im Gehirn: Aktive Neuronen -> Erhöhter Sauerstoffverbrauch -> Erhöhter Blutfluss -> Mehr oxygeniertes Hämoglobin -> Noch mehr desoxygeniertes Hämoglobin (wird durch das fMRT indirekt gemessen)