Persönlichkeit, Entscheidung und Verhalten
als seine elektrische Leitfähigkeit. Zu beachten ist, dass MEG und EEG unterschiedliche Signalquellen (nämlich solche, die horizontal bzw. vertikal zur Cortexoberfläche angeordnet sind) messen und daher unterschiedliche Aspekte lokaler Erregungszustände darstellen. Computergestützte Auswertungsmethoden können inzwischen die Ortsauflösung von EEG und MEG stark verbessern.
Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und die Kernspin- (oder Magnetresonanz-)Tomographie messen nicht direkt die elektrische Aktivität des Gehirns (wie Mikroelektroden-Ableitungen, EEG und EKP) oder die magnetische Aktivität (wie das MEG), sondern beruhen auf der Tatsache, dass neuronale Erregungen von einer lokalen Erhöhung der Hirndurchblutung und des Hirnstoffwechsels, vornehmlich des Sauerstoff- und Zuckerverbrauchs, begleitet sind. Beim PET wird dem Blut
eines Patienten oder einer Versuchsperson ein Positronen aussendendes Isotop (z. B. 15 O oder 18 F) in Verbindung mit einer am Stoffwechsel beteiligten Substanz (z. B. Wasser oder Glucose) zugeführt. Dieser Stoff wird in besonders hoher Konzentration an den Stellen des Gehirns verbraucht, an denen die Hirnaktivität besonders intensiv ist. Das beim Zerfall des Isotops frei werdende Positron vereinigt sich mit einem Elektron, und dies führt zu Gammastrahlung, bei der zwei Photonen in genau entgegengesetzte Richtungen fliegen. Dies wird durch Detektoren registriert, die ringförmig um den Kopf des Patienten angebracht sind. Mithilfe eines Computers lassen sich Zerfallsort und Zerfallsmenge genau berechnen und in ein dreidimensionales Aktivitätsbild umsetzen. Die räumliche Auflösung liegt im Bereich von 5 – 10 mm, das Erstellen eines aussagekräftigen PET-Bildes benötigt 45 bis 90 Sekunden. Hiermit können schnellere neuronale bzw. kognitive Prozesse nicht erfasst werden. Auch liefert PET keine Darstellung der Anatomie des untersuchten Gehirns. Der große Vorteil von PET gegenüber fNMR/fMRI ist allerdings die Möglichkeit, Stoffwechselprozesse quantitativ in absoluten Werten zu erfassen.
Die Kernspintomographie (englisch »nuclear magnetic resonance« – NMR, auch »magnetic resonance imaging«, MRI, genannt) beruht darauf, dass sich in einem starken Magnetfeld Atomkerne mit ihren Magnetachsen parallel zu den Feldlinien ausrichten. Durch einen angelegten kurzen Hochfrequenzimpuls werden sie kurzzeitig aus dieser Position ausgelenkt und senden nach Ende des Impulses ein Signal aus, das Aufschluss über die Art und Position des Kerns sowie die physikalische und chemische Beschaffenheit seiner Umgebung liefert. Hiermit lassen sich z. B. über Wasserstoffkerne – anders als beim EEG, MEG oder bei PET – genaue anatomische Darstellungen von Gehirnen erreichen. Bei der funktionellen Kernspintomographie (fNMR, fMRI) wird die Tatsache ausgenutzt, dass sauerstoffreiches und sauerstoffarmes Blut unterschiedliche magnetische Eigenschaften besitzen. Dies nennt man BOLD- (d. h. blood-oxygen-level-dependent) Effekt. Dadurch lassen sich sowohl Schwankungen im Sauerstoffgehalt des Blutes als auch Unterschiede im lokalen Blutfluss in Abhängigkeit von der leistungsbedingten Stoffwechselaktivität des Gehirns erfassen und bildlich darstellen. Der BOLD-Effekt wiederum zeigt an, wo im Gehirn die neuronale Aktivität lokal erhöht ist. Man nimmt an, dass bei erhöhter Aktivität lokaler neuronaler Netzwerke Signale an das Hirngewebe in der näheren Umgebung ausgesendet werden, die mit einer Verzögerung von wenigen Sekunden zu einem erhöhten Blutfluss führen (so genannte hämodynamische Reaktion). Welcher Art diese Signale sind, ist noch nicht ganz klar.
Neuere Untersuchungen, bei denen gleichzeitig die elektrische Aktivität kleiner Zellgruppen im visuellen Cortex von Makakenaffen und der BOLD-Effekt gemessen und miteinander verglichen wurden, zeigten, dass die beste Übereinstimmung zwischen dem BOLD-Effekt einerseits und den so genannten lokalen Feldpotenzialen andererseits besteht, die vornehmlich die Aktivität des synaptischen Eingangs an den Dendriten der Neurone widerspiegeln, und nicht so sehr zwischen BOLD-Effekt und dem Auftreten von Aktionspotenzialen, die den Ausgang der Aktivität einer Nervenzelle darstellen. Dies stimmt mit der Tatsache überein, dass die Prozesse an den Synapsen, die mit intrazellulären Signalkaskaden und der Re-Synthese des Transmitters Glutamat (dem häufigsten Transmitter in der Großhirnrinde) zu tun haben, auch diejenigen sind, welche den
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