Visuelle and Somatotope Kartierung des Pulvinar Nukleus mittels 7 Tesla MRT

Indikationen fuer retinotope and somatotope Akivierung im Pulvinar, dem assoziativen Kerngebiet im Thalamus, wurden beim Affen gefunden. Beim Menschen wurden visuelle Karten lokalisiert, jedoch keine humanen somatotopen oder visuo-taktilen Karten untersucht. In drei Studien haben wir eine visuelle, somatotope and visuo-taktile Kartierung des pulvinaren Kern mittels nichtinvasiver bildgebender Verfahren bei einer Magnetfeldstärke von 7 Tesla (7T fMRT) vorgenommen. Wir modifizierten in wenigen Details die von Sereno et al., 1994; Sereno and Huang, 2007 entwickelten Methoden der retinotopen und somatotopen Kartierung und wandten 7 T Ganzkörper-Magnetresonanztomographen (MRT) an ausgerüstet mit einer 24-Kanal-HF-Spule. T1-gewichteter Datensatz (MP2RAGE; Marques et al., 2010) und 26 – 42 axiale EPI-Schichten an der Position des Pulvinar wurden akquiriert (TR = 2 s; 1,5 s; TE = 24; 22, 20 ms; FA = 90 °; 50 °). Die isotrope Auflösung von 1; 1,5; 2 mm3 wurde mit GRAPPA-Beschleunigung (iPAT = 3) erziehlt. Für Experiment 1 wurden in separaten Messungen die Exzentrizitäten und die polaren Winkel kartiert. Bunte Ringe wanderten vom Zentrum in die Peripherie um die foveale und die peripherere Repräsentationen zu aktivierten. Die polaren Winkel wurden analog mittels um den Fixationspunkt rotierender bunter Kreisabschnitte kartiert. In Experiment 2 wurde zusätzlich eine sensorische Kartierung von Hand und Gesicht mittels Stimulation durch kontrollierte Luftstöße aus 12 Plastikröhrchen (“air-puffs”) durchgeführt (block design). In Experiment 3 entsprach die somatotope Stimulierung des Gesichts mittels rotierender Luftstöße genau der visuellen Stimulierung mittels rotierender bunter Winkel wie in Exp. 1. Die Auswertung der Daten wurde mit “Freesurfer08” (Sereno et al., 1995) vorgenommen. Statistisch relevante Karten wurden mit Cluster korrigierten t-tests ausgewertet, (p < 0,001). Wir haben multiple visuelle Karten in posterioren lateralen, medialen und superioren Bereichen des Pulvinar lokalisiert. Gesicht- und Hand-Repräsentationen waren vorwiegend im medialen, superioren und inferioren Bereich des Pulvinar vorzufinden. Außerdem fanden wir eine Überlappung der visuellen und taktilen Karten in medial lateralen Pulvinar. Diese visuo-taktilen Karten könnten den sogenannten multisensorischen "head-centered maps" im ventro-inferioren Parietalcortex (VIP) entsprechen. Die Ergebnisse weisen auf die überaus wichtige Rolle des Pulvinar für die unimodale und die multisensorische Verarbeitung hin.

Fig. 1 A/B: Retinotope Karten im medial-lateralen Pulvinar (P), im Lateral Geniculate Nucleus (LGN) und im Superiore Colliculus (SC)
Fovea = rot
Periphery = blau/grün
A) Koronare Schicht
B) Sagittale Schicht

Fig. 2 A/B: Visuo-tactile Overlap in the lateral middle Pulvinar
A) sagittal view
B) cornal view

Literatur:

Huang, R. S., & Sereno, M. I. (2007). Dodecapus: An MR-compatible system for somatosensory stimulation. Neuroimage, 34(3), 1060 – 1073.

Marques, J.P., Kober, T., Krueger, G., van der Zwaag, W., Van de Moortele, P.F., Gruetter, R., 2010. MP2RAGE, a self bias-field corrected sequence for improved segmentation and T1-mapping at high field. Neuroimage 49, 1271 – 1281.

Sereno, M. I., McDonald, C. T., & Allman, J. M. (1994). Analysis of retinotopic maps in extrastriate cortex. Cereb Cortex, 4(6), 601 – 620.

Sereno, M. I., Dale, A. M., Reppas, J. B., Kwong, K. K., Belliveau, J. W., Brady, T. J., Rosen, B. R., & Tootell, R. B. (1995). Borders of multiple visual areas in humans revealed by functional magnetic resonance imaging. Science, 268(5212), 889 – 893.