Kortikale Konnektivität des insulären Kortex während thermischer Stimulation im menschlichen Gehirn – eine fMRI Studie

Fragestellung: Die Rolle des insulären Kortex bei der Thermosensorik ist bisher nur unzureichend verstanden. Wir untersuchten die funktionelle Konnektivität der Insula bei der Verarbeitung noxischer und nicht-noxischer thermischer Reize mit funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRI).

Methoden: Bei 11 gesunden Probanden wurden thermische Reize unterhalb und oberhalb der individuellen Schmerzschwelle am linken Unterarm während der fMRI- Messung appliziert. Die zerebralen Aktivierungen für 4 verschiedene Konditionen (Wärme-, Kälte-, Hitzeschmerz-, Kälteschmerzstimulation) wurden anhand des BOLD-Signals gemessen. In einer 2×2 faktoriellen Analyse wurden die Haupteffekte der Faktoren „Schmerz“ und „Temperatur“ sowie deren Interaktion errechnet. Bei der Auswertung wurde zwischen der anterioren und der posterioren Insula unterschieden. Anschließend wurde die funktionelle Konnektivität der insulären Aktivierungen untersucht, indem die Hirnareale mit jeweils signifikant korreliertem BOLD-Signalverlauf dargestellt und durch Kontraste miteinander verglichen wurden.

Ergebnisse: Signifikant korrelierte BOLD-Signalverläufe zu dem in der anterioren Insula fanden sich bilateral im präfrontalen Kortex, im sekundären somatosensorischen Kortex (S II), im anterioren cingulären Kortex, im Thalamus sowie im ipsilateralen Operculum und in der kontralateralen anterioren Insula. Der BOLD-Signalverlauf in der posterioren Insula zeigte signifikante Korrelation zu dem im ipsilateralen primären somatosensorischen Kortex (S I) und dem im parietalen Assoziationskortex.

Schlussfolgerungen: Die anteriore Insula hat signifikant mehr funktionelle Konnektivität zum medialen Schmerzsystem, während die posteriore Insula vermehrt zum lateralen Schmerzsystem projiziert.

Unterstützt durch die DFG (KFO 130) und den Deutschen BMBF- Forschungsverbund "Neuropathischer Schmerz".