Visualisierung zentral-auditiver Prozesse mit funktioneller Magnetresonanztomographie*

Zusammenfassung

Hintergrund: Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) ist eine nichtinvasive Methode, um lokalisierte Hirnaktivität darzustellen. Bei akustischer Stimulation kommt es zu einer Durchblutungszunahme im Bereich des Gyrus temporalis superior. Dies führt zu einer Anreicherung von Oxyhämoglobin und somit zu einer Signalzunahme bei T₂*-gewichteten MRI-Bildern. Probanden und Methode: Wir untersuchten 10 normalhörende, gesunde Probanden im Alter von 28-38 Jahren. Diese wurden binaural, sowie monaural rechts und links mit 6 Hz gepulsten Sinustönen mit der Frequenz von 1000 Hz beschallt. Der Schallpegel am Ohr der Probanden betrug 100 dB SPL. Zur Abklärung der Tonotopie wurde binaural mit 500 Hz und 4000 Hz stimuliert. Ergebnisse: 9 Probanden zeigten bei monauraler, akustischer Stimulation in der primären Hörrinde eine vorwiegend kontralaterale Signalintensitätszunahme. Bei einem einzigen Probanden wurde eine bilaterale Signalintensitätszunahme gefunden. Bezüglich der Tonotopie konnte dargestellt werden, dass die höheren Frequenzen weiter medial und ventral, die tieferen Frequenzen weiter lateral und dorsal im Gyrus temporalis superior lokalisiert sind. Trotzdem konnte eine deutliche Überlagerung der frequenzspezifischen Hörrindenareale festgestellt werden. Schlußfolgerung: Die Überlagerung der hohen und tiefen Frequenzen liefert eine Erklärung für die kontroverse Diskussion in der Literatur bezüglich der Tonotopie des auditiven Kortex. Zudem wird durch die vorwiegend kontralaterale Signalintensitätszunahme bei monauraler, akustischer Stimulation die gängige Lehrbuchmeinung bestätigt, dass sich die Fasern der zentralen Hörbahn vorwiegend kreuzen. Weitere Untersuchungen mittels fMRI sind notwendig, um die Physiologie und die Pathophysiologie der zentral-auditiven Prozesse zu verstehen.

Summary

Background: Central auditory processes can be visualized using functional MRI in a non-invasive manner and at high spatial resolution. Acoustic stimulation leads to an increase of blood flow of activated areas in the plane of the superior temporal gyrus. Radiologically, this may be visualized based on the long T₂*-relaxation time of oxyhemoglobin. Patients: Ten normal-hearing subjects with ages between 28 and 38 years took part in the investigations. They received binaural, monaural right, and monaural left stimulation with pulsed sine tones of 1000 Hz at a pulse rate of 6 Hz and a sound pressure level of 100 dB SPL. Tonotopie organization of the auditory cortex was visualized using stimulation by pulsed sine tones of 500 Hz and 4000 Hz. Results: Following monaural acoustic stimulation, increased activity of the contralateral auditory cortex could be demonstrated in 9 subjects. In one subjeet, bilateral activity was noted. Concerning the tonotopie organization of the auditory cortex, we could show that the higher frequencies were localized more medially and anteriorly; the lower frequencies were localized more laterally and posteriorly in the superior temporal gyrus. However, considerable overlap was noted. Conclusions: The overlap of the different frequencies could explain the controversial discussion of the tonotopie organization of the auditory cortex. The results of the monaural acoustic stimulation show clearly the predominant signal increase of contralateral areas in the primary auditory cortex. These results confirm the opinion of the current textbooks that the fiber of the auditory pathways mostly cross. Further investigations using functional MRI are necessary for better understanding of physiological and pathophysiological central-auditory processes.

Schlüsselwörter

Akustische Stimulation - Tonotope Organisation - Blood oxigenation level-dependent (BOLD) Signal change - Echo planar imaging (EPI)

Key words

Acoustic stimulation - Tonotopie organization - Blood oxigenation level-dependent (BOLD) signal changes - Echo planar imaging (EPI)