Funktionelle MRT in Psychiatrie und Neurologie

815 Pages·2013·35.41 MB·German

by  Prof. Dr. Dr. F. Schneider

Funktionelle MRT in Psychiatrie und Neurologie
Frank Schneider
Gereon R. Fink (Hrsg.)
Funktionelle
MRT in Psychiatrie
und Neurologie
2., überarbeitete und aktualisierte Auflage 2013
Mit 591 Abbildungen
Unter Mitarbeit von Sabrina Weber-Papen
123
Herausgeber
Prof. Dr. Dr. Frank Schneider
Universitätsklinikum Aachen
Prof. Dr. Gereon R. Fink
Forschungszentrum Jülich
Uniklinik Köln
ISBN-13 978-3-642-29799-1 ISBN 978-3-642-29800-4 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-29800-4
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Planung: Renate Scheddin, Heidelberg
Projektmanagement: Renate Schulz, Heidelberg
Lektorat: Annette Wolf, Grimma
Projektkoordination: Heidemarie Wolter, Heidelberg
Umschlaggestaltung: deblik Berlin
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VV
Vorwort zur 2. Auflage
Dieses Buch beschäftigt sich mit den Beiträgen der funktionellen Kernspintomographie (fMRT) zur
psychiatrisch und neurologisch orientierten Grundlagenforschung. Es zeigt auch in der zweiten Auflage
die große Bedeutung, die die Technik der funktionellen Bildgebung für unser Verständnis der normalen
und gestörten Hirnfunktionen hat.
In den letzten Jahrzehnten konnten mittels funktioneller Bildgebung wichtige Beiträge zum Verständ-
nis der Pathophysiologie psychischer und neurologischer Erkrankungen erarbeitet werden. Dies wurde
zusammenfassend in der ersten Auflage dieses Buches 2006 dargestellt. Der immense Wissensfortschritt
seit dieser Zeit bewirkte eine neue Auflage, die wir nun gerne vorlegen. Die Autoren der einzelnen Kapi-
tel haben versucht, die wichtigsten Entwicklungen nachzuvollziehen und möchten gleichzeitig auch
praxisnah aufzeigen, wie solche Beiträge in Zukunft gewonnen und für die Diagnostik genutzt werden
können. Darüber hinaus wird es eine wesentliche Herausforderung sein, neue Strategien zur Behandlung
von neuropsychiatrischen Erkrankungen zu entwickeln: Neue Einsichten in die Pathophysiologie von
Erkrankungen werden neue therapeutische Ansätze ermöglichen – neue Therapien können mittels funk-
tioneller Bildgebung auf ihre neuralen Mechanismen und Effekte untersucht werden. Durch Neurofeed-
back wird es in absehbarer Zeit möglich sein, diese Technik selbst therapeutisch zu nutzen. Auch hier
versucht das Buch, konkrete Hinweise und Anregungen für zukünftige Arbeiten zu geben. Ein umfang-
reicher Praxisteil inklusive einem ausführlichen Hirnatlas rundet diese Bestrebungen im Sinne einer
Anleitung zum Arbeiten mit der fMRT ab.
Dieses Buch wurde sowohl von einigen Experten außerhalb unserer Kliniken, insbesondere aber von
unseren jetzigen und früheren Mitarbeitern geschrieben. Allen an der Entstehung dieses Buches Betei-
ligten möchten wir an dieser Stelle ganz herzlich dafür danken, dass sie sehr komplexe Fragestellungen
auf eine prägnante, interessante und kurzweilige Art dargestellt haben.
Wir würden uns sehr freuen, wenn dieses Buch fächerübergreifend Interesse findet: Geschrieben ist
es für Wissenschaftler am Anfang ihres Werdeganges, für Studierende der Medizin oder Psychologie mit
psychiatrischem oder neurologischem Interesse sowie für Assistenzärzte oder Fachärzte in der Neurolo-
gie bzw. Psychiatrie. Für Anregungen und Verbesserungsvorschläge für zukünftige Auflagen sind wir
jederzeit dankbar.
Geholfen haben uns bei der Fertigstellung des Buches, neben den Autoren, Frau Sabrina Weber-Papen
und Frau Anette Schürkens. Dafür bedanken wir uns herzlich, ebenso bei Frau Christine Opfermann-
Rüngeler und Herrn Hartmut Mohlberg für die Grafiken und die Bildbearbeitung im Atlasteil. Unser ganz
besonderer Dank gilt nicht zuletzt Frau Annette Wolf für das sehr sorgfältige und engagierte Lektorat des
nun vorliegenden Werkes sowie Frau Renate Scheddin und Frau Renate Schulz vom Springer-Verlag –
ohne deren stets hilfreiche und geduldige Art dieses Buch, nun bereits in der zweiten Auflage, nicht zu-
stande gekommen wäre.
Frank Schneider
Gereon R. Fink
Aachen und Köln, im Herbst 2012
VVIIII
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
F. Schneider, G. R. Fink
I Grundlagen
2 Funktionelle Neuroanatomie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
K. Amunts, K. Zilles
3 Grundlagen der MR-Bildgebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
T. Stöcker, N. J. Shah
4 Von der Grundlagenforschung zum klinischen Einsatz in Diagnostik und Therapie . . . . . . . . . . 79
G. R. Fink, F. Schneider
5 Grundlagen der Morphometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
P. Pieperhoff, T. Dickscheid, K. Amunts
6 Echtzeit-fMRT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
K. Mathiak, R. Goebel, N. Weiskopf
7 Rekrutierung von Studienteilnehmern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
K. Pauly, U. Habel
8 Planung und Umsetzung experimenteller Paradigmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
T. Kellermann, U. Habel
9 Datenanalyse: Vorverarbeitung, Statistik und Auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
A. Wohlschläger, T. Kellermann
10 Reliabilität und Qualität von fMRT-Experimenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
T. Stöcker, N. J. Shah
11 Augenbewegungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
U. Pfeiffer, R. Weidner
12 Neuropharmakologische funktionelle Bildgebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
C. M. Thiel, G. R. Fink
13 Geschlechtsabhängige Effekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
U. Habel, B. Derntl
14 Altersabhängige Effekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
J. Kukolja, B. Voss
15 Resting-State-fMRT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
W. Grodd, C. F. Beckmann
VIII Inhaltsverzeichnis
16 Präoperative fMRT-Diagnostik, Neuronavigation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
D. Kuhnt, M. H. A. Bauer, C. Nimsky
17 Metaanalysen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
S. B. Eickhoff, C. Rottschy, T. Nickl-Jockschat
II Höhere Hirnleistungen
18 Motorik und Handlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
P. H. Weiss-Blankenhorn, G. R. Fink
19 Wahrnehmung und Aufmerksamkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
R. Weidner, G. R. Fink
20 Visuelles System und Objektverarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
K. Willmes, B. Fimm
21 Auditorisches System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
M. Meyer
22 Exekutive Funktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
N. Y. Seiferth, R. Thienel
23 Somatosensorisches System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
C. Grefkes, S. B. Eickhoff, G. R. Fink
24 Gedächtnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393
M. Piefke, G. R. Fink
25 Lernen und Belohnungssystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409
L. Rademacher, K. N. Spreckelmeyer
26 Funktionelle Neuroanatomie der Sprache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425
K. Amunts, S. Heim
27 Zahlenverarbeitung und Rechnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443
H.-C. Nuerk, E. Klein, K. Willmes
28 Konnektivität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457
C. Grefkes, S. B. Eickhoff, G. R. Fink
29 Soziale Kognition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471
K. Vogeley, L. Schilbach
30 Emotionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483
B. Derntl, F. Schneider, U. Habel
31 Olfaktorik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505
C. Moessnang, J. Freiherr
32 Funktionelle Bildgebung in der Schmerzforschung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523
U. Bingel, K. Wiech
IIXX
Inhaltsverzeichnis
III Krankheitsbilder
33 Dystonien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537
B. Haslinger
34 Parkinson-Syndrom, Chorea Huntington . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549
K. Reetz, F. Binkofski, C. Eggers
35 Aphasie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563
M. Grande, W. Huber
36 Akalkulie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577
K. Willmes, E. Klein, H.-C. Nuerk
37 Apraxien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587
F. Binkofski, P. Weiss-Blankenhorn, G. R. Fink
38 Neglekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603
S. Vossel, J. Kukolja, G. R. Fink
39 Amnesien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621
H. J. Markowitsch
40 Funktionserholung nach Schlaganfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633
C. Grefkes, G. R. Fink
41 Demenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 647
B. Voss, U. Habel
42 Schizophrenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 659
K. Pauly, T. Nickl-Jockschat
43 Affektive Störungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 677
N. Kohn, U. Habel, F. Schneider
44 Zwangs- und Angststörungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 691
K. Koch, K. Mathiak
45 Posttraumatische Belastungsstörung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 703
C. Regenbogen, K. Pauly
46 Aufmerksamkeitsdefizit- Hyperaktivitätssyndrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 715
K. Konrad, S. Herpertz, B. Herpertz-Dahlmann
47 Persönlichkeitsstörungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 729
M. Dyck, K. Mathiak
48 Abhängigkeitserkrankungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 741
K. N. Spreckelmeyer, G. Gründer
X Inhaltsverzeichnis
IV Arbeitsmittel
49 Hirnatlas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 753
K. Amunts, K. Zilles
50 Tool zur integrierten Analyse von Struktur, Funktion und Konnektivität: SPM Anatomy Toolbox 779
S. B. Eickhoff, C. Rottschy, S. Caspers
Serviceteil
Glossar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 800
Stichwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 807
Quellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 817
XXII
Die Herausgeber
Univ.-Prof. Dr. med. Dr. rer. soc. Frank Schneider ist Direktor der Klinik für Psychiatrie,
Psychotherapie und Psychosomatik am Universitätsklinikum Aachen, Rheinisch-West-
fälische Technische Hochschule Aachen sowie Adjunct Professor of Psychiatry an der
School of Medicine der University of Pennsylvania, Philadelphia. Er ist Sprecher des Inter-
nationalen Graduiertenkollegs 1328 (DFG) zu den hirnstrukturellen und -funktionellen
Grundlagen von Schizophrenie und Autismus. Zudem ist er Geschäftsführender Direktor
der Jülich Aachen Research Alliance (JARA) und der Sektion Translationale Hirnforschung
in Psychiatrie und Neurologie (JARA-BRAIN) sowie Prodekan der Medizinischen Fakultät
der RWTH Aachen. Er ist Facharzt für Psychiatrie und Psychotherapie, Diplom-Psychologe,
Psychologischer Psychotherapeut sowie Ausbilder für funktionelle Kernspintomographie
der Arbeitsgemeinschaft »Klinische Neurowissenschaften«. Er war Präsident der Deut-
schen Gesellschaft für Psychiatrie, Psychotherapie und Nervenheilkunde (DGPPN).
Adresse: Klinik für Psychiatrie, Psychotherapie und Psychosomatik,
Universitätsklinikum Aachen, Pauwelsstraße 30, 52074 Aachen,
[email protected], http://www.psychiatrie.ukaachen.de
Univ.-Prof. Dr. med. Gereon R. Fink ist Direktor der Klinik und Poliklinik für Neurologie
der Universitätsklinik Köln, Direktor des Instituts für Neurowissenschaften und Medizin,
Kognitive Neurowissenschaften (INM3), des Forschungszentrums Jülich und Sprecher der
Klinischen Forschergruppe 219 (DFG) zu Basal-Ganglien-Kortex-Schleifen. Prof. Fink ist
außerdem Prorektor für Forschung und wissenschaftlichen Nachwuchs der Universität zu
Köln. Er ist Facharzt für Neurologie, Ausbilder für funktionelle Kernspintomographie der
Arbeitsgemeinschaft »Klinische Neurowissenschaften« und war Präsident der Deutschen
Gesellschaft für Klinische Neurophysiologie und funktionelle Bildgebung (DGKN).
Adressen: Klinik und Poliklinik für Neurologie, Klinikum der Universität zu Köln, Kerpener
Straße 62, 50924 Köln, [email protected], www.kölnerneurologie.de, und
Institut für Neurowissenschaften und Medizin, INM3, Forschungszentrum Jülich,
52425 Jülich, [email protected], http://www.fz-juelich.de/inm/inm-3/