Inhalt:

1  Einleitung  3

2  Angewandte bildgebende Verfahren im Überblick:  3

2.1  Computertomographie:  3

2.2  Positronen- Emissions -Tomographie:  4

2.3  Kernspintomographie:  4

3  Funktionsprinzipien von PET, MRT und fMRT.  5

3.1  Funktionsprinzip der PET  5

3.2  Funktionsprinzip der MRT  6

3.3  Funktionsprinzip der fMRT  7

4  Einsatzmöglichkeiten der bildgebenden Verfahren.  8

5  Ausblick  9

6  Literatur:  10

7  Anhang:  10

1 Einleitung

Kognitive Prozesse führen zu einer Erhöhung der neuronalen Aktivität im Gehirn. Damit verbunden ist auch ein Anstieg des Stoffwechsels. Da mittels der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und der funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) eine Veränderung des Stoffwechsels registriert werden kann, ist eine nichtinvasive Messung und Lokalisation der Hirnaktivität (indirekt über den Stoffwechsel) möglich.

Bis weit in das 20. Jahrhundert hinein gab es nur eine Möglichkeit, um herauszufinden, wo im Gehirn bestimmte Funktionen lokalisiert sind: Man untersuchte nach dem Tod das Gehirn von Patienten, die währen ihres Lebens bestimmte neurologische Symptome aufwiesen. Erst seit der Anwendung elektrophysiologischer Methoden z.B. der Elektroenzephalographie (EEG), ist es möglich die elektrische Aktivität des Hirns zu messen. Allerdings hat sie in tieferen Schichten kein gutes räumliches Auflösungsvermögen. Mit der Mehrkanal-Magnetenzephalographie (MEG) können zwar räumliche Koordinaten ermittelt werden, die anatomische Information, wo sich die ermittelten Punkte im tatsächlichen Gehirn befinden, fehlt jedoch. Hier können PET und fMRT zum Einsatz kommen. Durch eine Vielzahl von Untersuchungen mit den neuen bildgebenden Verfahren, erreicht man eine immer genauere Kartierung des Gehirns und erhält Einblicke in Funktion & Organisation.

Nachfolgend soll ein Überblick über die Funktion und Anwendung der derzeit gebräuchlichsten bildgebenden Verfahren, die im Rahmen der Kognitionsvorschung relevant sind, gegeben werden.

2 Angewandte bildgebende Verfahren im Überblick:

2.1 Computertomographie:

1972 konstruierte der britische Ingenieur Sir Godfrey Hounsfield den ersten praktisch brauchbaren Computertomographen. Damit wurde die rasante Entwicklung der bildgebenden Verfahren weiter vorangetrieben.

Bei der Computertomographie (CT) wird der Körper aus verschiedenen Richtungen und Ebenen mit Röntgenstrahlen durchleuchtet. Die dabei gewonnenen

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Informationen werden anschließend im Computer zu Schichtbildern

zusammengesetzt. Dies ist notwendig, um ein scha rfes Bild jeder Schichtebene zu erhalten, da die einzelnen Gewebearten die Röntgenstrahlen unterschiedlich stark abschwächen und man ohne die Computerberechnung lediglich eine herkömmliche Röntgenaufnahme erhalten würde. Die Schichtbilder können anschließe nd zu dreidimensionalen Tomogrammen zusammengesetzt werden. Da die

Computertomographie nur die Struktur von Körpergewebe darstellen kann, nicht aber die Funktion bzw. den Stoffwechsel der Gewebe, ist sie für die Kognitionsforschung von keinem allzu großen Nutzen. Außerdem ist sie immer mit einer Strahlenbelastung für den Probanden verbunden.

2.2 Positronen- Emissions-Tomographie:

Sowohl m it der Positronen-Emissions-Tomographie (PET), als auch der „Single Photon Emission Computed Tomography“ (SPECT) kann im Gegensatz zur CT keine Gewebestruktur dargestellt werden. Allerdings bieten sie die Möglichkeit, den Stoffwechsel von Gewebe sichtbar zu machen. Die Stoffwechselaktivität kann selbst von tief liegenden Schichten erfasst werden, und in farbigen, zwei und dreidimensionalen Bildern dargestellt werden.

2.3 Kernspintomographie:

Unter Kernspintomographie versteht man heute im Wesentlichen die Magnetresonanztomographie (MRT). In der englisch sprachigen Literatur werden hierfür teilweise auch die Abkürzungen MRI (magnetic resonance imaging) und die etwas ältere Bezeichnung NMR (nuclear magnetic resonance) benutzt. Mit den MRT - Methoden kann das Körpergewebe mit einer sehr hohen Auflösung dargestellt werden. Zusammen mit der fMRT, die den Stoffwechsel indirekt messen kann, erhält man einen guten Eindruck von den Hirnarealen, die an kognitiven Prozessen beteiligt sind. Beide Verfahren sind zudem mit keiner Strahlenbelastung für den Patienten verbunden.

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