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Functional neuroanatomy of cerebello-cerebral systems
Kipping, Judy Anett

Main titleFunctional neuroanatomy of cerebello-cerebral systems
Title variationsFunktionelle Neuroanatomie zerebello-zerebraler Systeme
Author(s)Kipping, Judy Anett
Place of birth: Berlin, Deutschland
1. RefereeN.N.
Further Referee(s)N.N.
Keywordscerebellum; resting-state fMRI; cerebrum; human; functional connectivity
Classification (DDC)610 Medical sciences; Medicine
SummaryGegenstand derzeitiger neurowissenschaftlicher Forschung ist eine Zuordnung von Teilfunktionen zu räumlich definierten Hirnarealen innerhalb übergeordneter funktioneller Netzwerke. Während für das Großhirn eine Einteilung in zytoarchitektonisch definierte Gebiete eine gewisse unktionell-anatomische Basis vorgibt, ist die Kartierung funktioneller Teilbereiche im Kleinhirn erschwert durch seine einheitliche zytoarchitektonische Organisation. Statt histologischer Untersuchungen wurden Kleinhirnfunktionen im Menschen bisher vor allem durch klinische Läsionsstudien und Aktivierungs-Untersuchungen mittels funktioneller Bildgebung lokalisiert. Die Aussagekraft solcher Befunde ist jedoch durch die große interpersonelle Heterogenität sowie die Interpretationsschwierigkeiten angesichts unspezifischer Koaktivierungen bei funktioneller Bildgebung erheblich eingeschränkt.
Ein vielversprechender Ansatz ist, die funktionelle Rolle von Kleinhirnarealen anhand ihrer Konnektivität zu spezifischen Großhirnstrukturen zu beschreiben. In invasiven tierexperimentellen Studien Kleinhirnunterteilungen durch konnten mittels polysynaptische Tracer-Injektionen Verbindungen zu bereits bestimmten Großhirnregionen identifiziert werden. In der vorliegenden Arbeit wird dieser Ansatz – die funktionelle Kartierung von Subarealen des Kleinhirns anhand ihrer Konnektivität Untersuchungen am Menschen übertragen. Die – auf nichtinvasive Synchronisation von niederfrequenten Signalen im Gehirn, gemessen durch funktionelle Bildgebung, wird als funktionelle Konnektivität bezeichnet. Häufig untersuchte und replizierte Ergebnisse aus Tiermodellen und humanen Bildgebungsstudien lassen auf eine Gruppe von Kleinhirnlobuli (I-IV, V, VI, VIIIa/b) schließen, welche dem sensomotorischen System zugeordnet werden. Anhand dieser Kleinhirnregionen untersuchten wir, inwiefern basierend auf deren Konnektivitätsmustern bekannte und weniger erforschte funktionelle Teilbereiche im Kleinhirn beschrieben werden können. Die vorliegende Arbeit umfasst drei Teile: (1) Qualitätseinschätzung der Kleinhirnsignale, (2) Kleinhirn- gesteuerte Konnektivitätskarten, (3) sublobulare Topographie des Kleinhirns. Wir entwickelten einen Algorithmus, der durch Differenzierung von Kleinhirn- und Großhirnsignalen die Signalqualität in anatomisch beschriebenen Kleinhirnlobuli erheblich verbesserte. Mittels einer Korrelationsanalyse zwischen den gemittelten Zeitverläufen der aufgearbeiteten Kleinhirnlobuli und Großhirnsignalen konnten fünf kleinhirn-gesteuerte Netzwerke identifiziert werden. Die Großhirnregionen in diesen Netzwerken sind nicht nur assoziiert mit sensomotorischen Vorgängen, sondern auch bei affektiver und kognitiver Kontrolle, Sprache und Exekutivfunktionen iinvolviert. Eine partielle Korrelationsanalyse der gemittelten Zeitverläufe aller beschriebenen Großhirnareale mit voxelbasierten Kleinhirnsignalen ermöglichte eine systematische Kartierung der Großhirnkonnektivität im Kleinhirn. Diese sublobulare Topographie indizierte parallele Netzwerke repräsentiert durch eine funktionelle Unterteilung innerhalb einzelner Lobuli. Jedoch wurden auch überlappende Konnektivitäten in den Lobuli gefunden.
Zusammengefasst belegt diese Arbeit für sensomotorisch bezogene Regionen, dass eine funktionelle Unterteilung anatomischer Kleinhirnlobuli mit nichtinvasiven Verfahren möglich ist. Zudem bietet sie ine neue Methode zur Verbesserung der Extrahierung relevanter Signale aus anatomisch unterteilten Hirnregionen. Basierend auf dieser Studie kann im nächsten Schritt eine konnektivitätsbasierte funktionell-anatomische Parzellierung des gesamten Kleinhirns vorgenommen werden. Damit sollte unser Verständnis über die funktionelle Organisation des Kleinhirns aber auch die funktionelle Lokalisierung von Kleinhirnschädigungen erheblich verbessert werden
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PDF-Datei von FUDISS_thesis_000000099020
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FU DepartmentDepartment of Medicine - Charité - University Medicine Berlin
Year of publication2015
Document typeDoctoral thesis
Media type/FormatText
LanguageEnglish
Terms of use/Rights Nutzungsbedingungen
Date of defense2015-05-30
Created at2015-05-12 : 11:18:31
Last changed2015-05-12 : 11:20:54
 
Static URLhttp://edocs.fu-berlin.de/diss/receive/FUDISS_thesis_000000099020
NBNurn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000099020-9
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