Nachweis von Plastizität im cerebro-cerebellären Netzwerk zur ...

1. Einleitung
1.1 Grundlagen
Schon vor einigen Jahrzehnten gaben Tierversuche den Anstoß zu Hypothesen über die
Funktion des menschlichen Gehirns (Asanuma und Hunsperger, 1975; Stamm et al., 1975;
Oka und Jinnai, 1978), doch es war fraglich, inwieweit man diese Ergebnisse tatsächlich
auf den Menschen übertragen kann. Durch Entwicklung des EEG und Entdeckung des
Bereitschaftspotentials konnte man zwar elektrische Korrelate der Willkürmotorik noninvasiv
von der Kopfhaut ableiten und so direkt am Menschen untersuchen (Kornhuber,
1978; Jergelova, 1980; Tarkka et al., 1993), doch erst mit Einführung der funktionell
bildgebenden Verfahren wie der Positronenemissionstomographie (PET) gelang der
Durchbruch in der Erforschung der funktionellen Organisation des menschlichen Gehirns.
Erste PET-Studien konnten so beispielsweise aktivierte Areale im Cerebrum (Roland et al.,
1980) und Cerebellum (Fox et al., 1985) bei Probanden während der Ausführung von
Fingerbewegungen zeigen.
Heute steht nun mit der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) eine weitere
Methode zur Darstellung von Hirnfunktionen zur Verfügung. Ähnlich wie die PET war
auch die fMRT zunächst noch auf die Gabe eines Kontrastmittels (Gadolinium)
angewiesen. Auf diese Weise konnten Belliveau et al. (1991) erstmals mittels fMRT
Hirnaktivität im primären visuellen Kortex nach optischer Stimulation darstellen. Bald
erkannte man jedoch, dass das Blut selbst als endogenes Kontrastmittel genutzt werden
kann. Aktivierte Hirnregionen können so anhand hämodynamischer Veränderungen, die
indirekt an neuronale Aktivität gekoppelt sind, dargestellt werden. Diese für funktionelle
Untersuchungen heute gebräuchlichste Technik wird „Blood Oxygenation Level
Dependent (=BOLD) Kontrast“ genannt (Ogawa et al., 1990). Erste
Hirnaktivierungsstudien auf Basis dieses Effektes wurden von Kwong et al. (1992)
durchgeführt, die auf diese Weise nach visueller Stimulation Aktivität im visuellen Kortex
darstellen konnten. Damit war der Weg frei für non-invasive funktionelle Untersuchungen
des menschlichen Gehirns ohne Kontrastmittel und Strahlenbelastung und mit einer den
bisherigen Verfahren wie beispielsweise der PET überlegenen räumlichen Auflösung.
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