Korrelation von Aktivität und Plastizität: Ergebnisse einer kombinierten VBM- und fMRT-Studie

Fragestellung: Die physiologische Basis von mit Voxel-basierter Morphometrie (VBM) nachweisbaren Signalveränderungen der grauen Substanz durch kognitives Training ist bislang nicht verstanden. Um die Hypothese einer Korrelation zwischen Aktivierung und Grauwertzunahme zu untersuchen, haben wir die Änderungen des BOLD- und VBM-Signals während des Lernens von Spiegelschrift verglichen.

Methoden: 20 rechtshändige, männliche Probanden absolvierten ein 2-wöchiges Training (täglich wurden 15 Minuten lang „gespiegelte Zeitungsartikel“ gelesen). Die Analyse der Verhaltensdaten zeigte eine signifikante Verbesserung des Spiegelschriftlesens (MW(SD) vorher vs. nachher in Worten/Minute, 12(6) vs. 28(8), p<0,001). Das funktionelle Experiment bestand in dem stillen Lesen blockweise präsentierter normaler und gespiegelter Wörter.

Ergebnisse: Im Vergleich zum normalen Lesen resultierte das Spiegelschriftlesen in einer ausgeprägten beidseitigen Aktivierung des dorsolateralen okzipitalen Kortex, okzipitotemporalen Kortex, superioren parietalen Kortex, medialen und dorsolateralen präfrontalen Kortex, der rechten vorderen Insel sowie des Kleinhirns (Voxel Schwellenwert, P<0,05 korrigiert). Nach Training kam es zu einer signifikanten Abnahme der Aktivierung im dorsolateralen okzipitotemporalen Kortex beidseits. Eine Aktivitätszunahme ließ sich nicht nachweisen. Die longitudinale VBM-Analyse ergab einen signifikanten Anstieg des Gauwertsignals in einem Bereich des rechten dorsolateralen okzipitalen Kortex (Voxel Schwellenwert, P=0,015 korrigiert) welcher der Maximalaktivierung beim Spiegelschriftlesen entsprach.

Schlussfolgerungen: Die anfängliche Mehraktivierung im Bereich des dorsolateralen okzipitotemporalen Kortex entspricht dem Modell einer Verschiebung von einer anfänglichen visuell-räumlichen Transformation zu einem direkten Erkennen der Spiegelworte. Die lokalisatorische Entsprechung der VBM-Signalzunahme und maximalen Aktivierung beim Spiegelschriftlesen legt nahe, dass kurzfristige Signalveränderungen in der VBM mit einer trainingsbedingten Aktivierung entsprechender Areale korrelieren.