5.2.2.1 Positiv modulierte Areale
Positiv intensit¨atsmodulierte Areale konnten in dem Versuch
”CO2-drei Konzentra- tionen“ bilateral im anterioren und im mittleren Cingulum, dem Cerebellum, dem supplement¨ar-motorischen Kortex und der Insula gefunden werden.
Der in diesem Experiment gefundene intensit¨atsmodulierte Cluster im ACC er- streckte sich in den von Vogt (2005) definierten Bereich des subgenualen anterioren cin- gul¨aren Kortex (sACC). Dieser ist in die Verarbeitung von Erinnerungen mit negativer Valenz involviert (Vogt, 2005). Die Probanden befanden sich in neutraler Stimmungs- lage, w¨ahrend sie die Valenz der drei abgefragten Stimulusintensit¨aten bewerteten. Dabei stand die Valenz in einem umgekehrt proportionalen Verh¨altnis zur Intensit¨at: je st¨arker der Reiz, desto unangenehmer wurde er bewertet. Das steht in Einklang mit der linearen Intensit¨atsmodulierung durch die Stimulusst¨arke im sACC. Je st¨arker der Stimulus desto st¨arker ist die Antwort im sACC. Aus der Literatur ist bekannt, dass Aktivit¨at im ACC positiv mit der Wertung, wie unangenehm ein Reiz ist, korre- liert ist (Peyron et al., 2000a). Der aktivierte Bereich im mittleren cingul¨aren Kortex (MCC), der auch in die Auswahl des Antwortverhaltens involviert ist (Vogt, 2005), ent- spricht dem von Vogt beschriebenen posterioren mittleren cingul¨aren Kortex (pMCC). Vogt postuliert, dass dieser Bereich des cingul¨aren Cortex auch in die Orientierung des K¨orpers auf sensorische Stimuli, also auch auf solche, die schmerzhaft sind, involviert ist.
Die intensit¨atskorrelierte Aktivit¨at im supplement¨ar-motorischen Kortex, die auch von Coghill et al. (1999) gefunden wurde, kann sowohl mit inhibitorischen als auch mit Planungsprozessen f¨ur Ausweichverhalten abh¨angig von der Stimulusintensit¨at erkl¨art werden.
In beiden Hemisph¨aren konnten signifikante Voxel in der anterioren Insula gefun- den werden. Dies ist konsistent mit anderen Studien zur Intensit¨atswahrnehmung von
5.2 Versuch
”CO2-drei Konzentrationen“ 84
Schmerz (Coghill et al., 1999; Peyron et al., 1999), auch wenn andere Autoren der ante- rioren Insula eher eine Rolle bei der affektiv-motivationalen Komponente der Schmerz- wahrnehmung zuweisen (de Leeuw et al., 2005). In einer Studie zu selektiver Aufmerk- samkeit verglichen Peyron et al. (1999) zwei verschiedene Intensit¨aten schmerzhafter Hitzereizung des Handr¨uckens miteinander und untersuchten dabei die Rolle der ge- richteten Aufmerksamkeit. Die Autoren fanden ebenfalls Aktivit¨at in der anterioren Insula und stellten fest, dass keine Interaktion zwischen Aufmerksamkeit und Intensit¨at des Stimulus besteht. Aus den Ergebnissen ihrer Studie folgerten Peyron et al. (1999), dass die Insula in die Intensit¨atskodierung involviert ist. Die intensit¨atskorrelierte Akt- vit¨at in der anterioren Insula, wie sie hier gefunden wurde, muss aber nicht bedeuten, dass dieser Bereich der Insula die Stimulusintensit¨at im eigentlichen Sinne kodiert. Vielmehr kann das Areal auch stimulusintensit¨atskodierte Afferenzen anderer Areale weiterverarbeiten, wobei die Aktivit¨at durchaus durch die Stimulusintensit¨at moduliert sein kann. Somit steht dies auch nicht im Widerspruch zu der oben genannten Rolle bei der affektiv-motivationalen Komponente der Schmerzwahrnehmung (de Leeuw et al., 2005).
Cerebell¨are Aktivit¨at wird in der Literatur oft mit einer Motorantwort auf den Schmerzreiz interpretiert (Peyron et al., 2000b, vergleiche auch Abschnitt 5.1.1). In Studien, die ebenfalls intensit¨atsmodulierte Areale nach Schmerzreizung untersuchten, konnte wie in der vorliegenden Arbeit eine intensit¨atskorrelierte Antwort im Cere- bellum bzw. Vermis festgestellt werden (Coghill et al., 2001, 1999; Helmchen et al., 2004). Coghill et al. (2001) ordnen das Cerebellum einem Netzwerk der Verarbeitung von Schmerzintensit¨atsinformation zu, was auch in der vorliegenden Arbeit best¨atigt werden kann.
Interessant ist, dass sich keine intensit¨atskorrelierte Aktivit¨at im diskriminativ- sensorischen SI-Areal der kontralateralen Hemisph¨are, fand (vergleiche 5.6.1).
5.2.2.2 Negativ modulierte Areale
Eine negative Korrelation der Intensit¨at mit dem Aktivierungsniveau konnte in einem medial gelegenen Anteil von SII gefunden werden. In einer Studie mit auf den Arm applizierten Hitzestimuli in zwei verschiedenen Intensit¨aten stellten Coghill et al. (2001) eine positive Korrelation der Aktivit¨at mit der empfundenen Intensit¨at in SII fest. Bei der geringen Intensit¨at handelte es sich um einen nicht-schmerzhaften Stimulus. Der Unterschied zu dem hier vorgestellten Ergebnis l¨asst sich somit m¨oglicherweise durch die Unterschiede in der Stimulation erkl¨aren.
5.3 Versuch
”CO2-Lateralisierung“ 85
Eine negative Korrelation konnte auch in Arealen festgestellt werden, die zum Teil dem oben in Abschnitt 5.1.3 schon genannten
”default-mode“ Netzwerk angeh¨oren: Gy- rus angularis und posteriores Cingulum/Precuneus (Greicius und Menon, 2004; Rilling et al., 2007; Shulman et al., 1997). Aufgrund der Modellierung der subjektiv empfun- denen Stimulusintensit¨at als parametrische Kovariate (siehe Kapitel 1.2.3.8) kann aus dem hier berichteten Ergebnis gefolgert werden, dass eine st¨arkere Stimulusintensit¨at eine st¨arkere Deaktivierung der genannten Areale des default-mode Netzwerkes be- deutet. Dies kann dahingehend gedeutet werden, dass durch einen st¨arkeren Stimulus aktivierte Areale mehr kognitive Ressourcen beanspruchen. Aus der Literatur ist f¨ur extern angestoßene, kognitiv anspruchsvolle Aufgaben bekannt, dass die Ruheaktivit¨at innerhalb des
”default-mode“-Netzwerkes negativ mit Hirnregionen, die aufgabenbezo- gene Aktivit¨at aufweisen, korreliert sein kann (Greicius und Menon, 2004; McKiernan et al., 2003).
5.3
Versuch
”CO
2-Lateralisierung“
Da in den ersten Versuchen die hypothetisierte Aktivit¨at im kontralateralen SI-Areal nicht festgestellt werden konnte, wurde die Hypothese aufgestellt, dass Habituations-, Adaptations- oder Antizipationseffekte daf¨ur verantwortlich sein k¨onnen. Aus diesem Grund wurde das experimentelle Design in diesem Versuch ereignis-bezogen (event- related) entworfen (Dale, 1999). Erwartet wurden die aus der Literatur bekannten Ak- tivierungen bei Schmerzwahrnehmung. Außerdem sollte untersucht werden, ob durch Erfassung einer m¨oglichen Verzerrung oder zeitlichen Verschiebung der HRF (Henson et al., 2002) weitere Aktivit¨at, insbesondere in SI, festgestellt werden kann.
Die erwartete Aktivit¨at im Gyrus praecentralis w¨ahrend der Probandenantwortbe- dingung wird im Folgenden nicht diskutiert.
Aus der Literatur ist bekannt, dass schmerzhafte Reize in den beiden K¨orperh¨alften unterschiedlich wahrgenommen werden (Pauli et al., 1999a; Sarlani et al., 2003). In diesem Versuch wurde hypothetisiert, dass dies auch f¨ur intranasale Stimulation der Fall ist. Anhand der erfassten Probandenbewertungen sollte ¨uberpr¨uft werden, ob sich dies auch f¨ur intranasale Stimuli best¨atigen l¨asst und ob ein Unterschied in der neuronalen Aktivit¨at zwischen links- und rechtsseitiger Stimulation existiert. Bei einem Vergleich der fMRT-Ergebnisse wurden kontralaterale somatosensorische Areale erwartet.
5.3 Versuch
”CO2-Lateralisierung“ 86
dass keine zu diesem Zweck optimierte MRT-Sequenzen (Kopietz et al.)1 verwendet wurden. Vielmehr wurde eine Schichtkippung entlang der AC-PC-Linie verwendet, um die aus der Literatur bekannten Schmerzareale zu untersuchen (Fitzek et al., 2004). Wie eingangs schon erw¨ahnt, wurde einevent-related Versuchsdesign verwendet. Da bei solchen Paradigmen Slice-Timing-Probleme auftreten k¨onnen (Henson, 2006), wurde eine Korrektur des Slice-Timings angewendet (siehe auch 1.2.3.1). Außerdem wurden die Stimuli zuf¨allig um einen vorgegebenen zeitlichen Stimulusabstand variiert. Damit sollte eine komplette Erfassung und Abdeckung des mittleren Stimulus erreicht und Lerneffekte beim Probanden vermieden werden.