Untersuchungen zum Zusammenhang von lokaler GABA Konzentration und niedrig-frequenten BOLD-Fluktuationen

Einleitung:

Mithilfe von funktioneller MRT können Veränderungen des BOLD-Signals, auch in Ruhe (im ‚resting state') als Marker für spontane neuronale Aktivierungen gemessen werden. Im Ruhezustand weisen die Amplituden von niedrigfrequenten Fluktuationen des BOLD-Signals (ALFF = Amplitude of Low Frequency Fluctuations) auf die neuronale Aktivität bzw. Synchronizität (Reho = Regional Homogeneity) hin. Für den inhibitorischen Neurotransmitters GABA konnte ein modulatorischer Effekt auf das BOLD Signal (bei der Bearbeitungen von Aufgaben) nachgewiesen werden. Welcher Zusammenhang zwischen lokaler GABA Konzentration und ALFF- bzw. Reho-Werten besteht, wurde bislang nicht untersucht.

Methode:

Von insgesamt 10 gesunden Probanden wurden je eine hochauflösende 3D-T1-w Messung (FOV 240X240X220, Voxel 1 mm³), eine 1 H-Magnetresonanzspektroskopie (MRS) -Aufnahme (MEGA-PRESS) zur Bestimmung der lokalen GABA Konzentration (Voxelposition: Precuneus/posteriores Cingulum) und eine funktionelle 'resting-state' MRT-Aufnahme (200 Volumen, TR/TE = 2500/35 ms) in einem 3T MRT (PHILIPS, Achiva 3.0T X) aufgenommen.

Die funktionellen Daten wurden mit der REST-Toolbox (SPM8) vorverarbeitet, die ersten 10 Scans wurden nicht berücksichtigt. Die üblichen 190 Scans wurden ‚resliced', ‚realigned' und mit den individuellen T1-Aufnahmen co-registriert. ALFF, fALFF und ReHo wurden in individuellen Maske (graue Substanz) berechnet. Diese Werte wurden zusätzlich durch einen globalen Mittelwert dividiert (mALFF, mfALFF, mReHo). Kugelförmige ROIs wurden für jeden Probanden individuell an den jeweiligen MRS Voxel im Precuneus angepasst. Für eine Korrelationsanalyse mit STATISTICA wurden die GABA/H₂O-Peak Werte von 3 Messungen gemittelt und mit den ALFF-, fALFF und ReHo-Werten verglichen.

Ergebnis:

Die mittlere GABA-Konzentration im Precuneus korreliert positiv mit dem ReHo-Werten (r²= 0,64, p < 0,02); ebenfalls wurde ein Trend für eine positive Korrelation zwischen GABA-Konzentration und mALFF- (r²= 0,39, p < 0,1) nachgewiesen.

Diskussion:

Die Höhe der GABA-Konzentration im Precuneus korreliert positiv mit den lokalen Reho-Werten in dieser Region im ‚resting state'. Dies weißt auf einen synchronisierenden Effekt von GABA hin. Ebenfalls gab es einen Trend für eine positive Korrelation zwischen GABA Konzentration und der Höhe der BOLD Amplituden, was ebenfalls auf einen synchroniserenden Effekt von GABA hinweist. Weitere Studien, die den Zusammenhang zwischen GABA, Glutamat und BOLD Signal in größeren Kohorten untersuchen, stehen an.