Räumlich-zeitliche Abfolge sensomotorischer Events im cerebro-cerebellären Netzwerk: eine fMRT-Studie

Modellansätze für die Kleinhirnfunktion fokussieren auf die zeitliche Zuordnung und Prädiktion von Abläufen gesteuert durch sogenannte interne Modelle. Ziel dieser Untersuchung war die Analyse der räumlichen und zeitlichen Abfolge von Aktivierungen innerhalb des cerebro-cerebellären Netzwerkes bei der Ausführung äquivalenter motorischer und sensorischer Events.

Methoden: Die Messungen erfolgten bei 1,5 T (Siemens Symphony). 13 Probanden wurden aufgefordert eine visuell extern getriggerte Finger-Daumen Oppositionsbewegung nach einem Vorbereitungs-Cue genau 1s oder nach einem pseudorandomisierten Zeitintervall von 0,8–1,2s durchzuführen. Als komplementärer sensorischer Reiz diente eine passiv durchgeführte Finger-Daumen Opposition in gleicher zeitlicher Ausführung. Die Ausführung der Fingeropposition wurde online über Kontaktschluss registriert. Die Analyse erfolgte mit SPM2. Es wurden zum einen 4 Zeitreihen berechnet (Cue, Ausführung, Ausführung+1500ms und +3000ms) und zum anderen der Signalverlauf der BOLD-Antwort zeitlich aufgelöst.

Ergebnisse: Die Datenanalyse der vier Zeitreihen relativ zur Ausführung des Events zeigt für das Cerebrum die sukzessive Aktivierung fronto-caudal vom ACC, prämotorischen über den motorischen bis zum sensorischen Cortex. Im Cerebellum zeigte sich eine Ausbreitung latero-medial innerhalb des Lob. IV-VI beginnend in der Vorbereitugsphase (lateral) bis zu den späten Phasen. In den posterioren Lob. VII-VIII zeigte sich ebenfalls eine zeitliche Verschiebung, mit Aktivierungen vorwiegend in den späten Phasen.

Eine zeitoptimierte Analyse der Signalintensitätsverläufe bestätigte für den Motortask eine Verzögerung der Aktivierung innerhalb der zentralen Repräsentation von M1 zu S1 und innerhalb der cerebellären Repräsentation von lateral nach medial. Die Aktivierung in M1 zeigte sich zeitlich kurz vor dem lateralen Cerebellum (0,22s) und S1 zeitgleich mit dem medialen Cerebellum. Bei der korrespondierenden rein sensorischen Stimulation zeigte sich die Aktivierung in M1 und dem lateralen Cerebellum zeitgleich und in S1 vor dem medialen Cerebellum (0,21s).

Schlussfolgerung: Die Daten zeigen zeitlich und örtlich aufgelöst die sensomotorischen Aktivierungen auf. Die Beobachtung der latero-medialen cerebellären Aktivierungssukzession könnte der online-Korrektur durch sensorische Reafferenzen bei motorischen Handlungen zugesprochen werden.