Architektur der Faserbahnen des Kleinhirns: Untersuchungen zur Kompartimentierung und Konnektivität mittels Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI)

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Die Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) hat das besondere Interesse der Neurowissenschaften gefunden, da sich herausgestellt hat, dass Strukturen des Gehirns wie Zellmembranen und insbesondere Myelinscheiden die Diffusion des Wassers stark beeinflussen. Hierbei wird die diffusionsbedingte Positionsveränderung der Wassermoleküle anhand der Signalabschwächung ermittelt, die durch zusätzlich geschaltete Diffusionsgradienten in verschiedenen Raumrichtungen hervorgerufen wird. Danach wird in einem zweiten Schritt für jedes DTI Bildelement eine Hauptdiffusionsrichtung bestimmt, aus der mit Hilfe von Traktografie-Verfahren der Verlauf von Faserbahnen extrahiert werden kann. Diese Fasertraktografie hat die neurowissenschaftliche Anwendung sehr beflügelt, so dass bereits zahlreiche DTI Studien zur Anatomie und Pathologie des Großhirns durchgeführt wurden. Im Unterschied dazu gibt es bisher nur sehr wenige DTI Untersuchungen, die sich speziell mit Kleinhirn und Hirnstamm befassen. In Voruntersuchungen haben wir deshalb begonnen, durch Kombination von DTI und aufgelöster MRT einzelne Faserbahnverläufe des Kleinhirns zu traktografieren. Ziel der vorgestellten Studie ist es, die Topografie der weißen Substanz des menschlichen Kleinhirns und die seiner Verbindungen zu Hirnstamm und Großhirn zu kartografieren, um die a) cranio-caudale und b) medio-laterale Kompartimentierung, sowie die c) afferenten und d) efferenten Projektionsverhältnisse und e) schließlich die Faserverbindungen funktionell aktivierter Kortexareale zu untersuchen. Da hierzu bis dato fast ausschließlich tierexperimentelle Studien vorliegen, bietet sich mittels DTI und Fasertraktografie erstmals die Möglichkeit, das makroskopische Arrangement intra- und intercerebellärer Verbindungen am Menschen direkt und nicht invasiv zu studieren.