Visuell-vestibuläre und okulomotorische Aktivierungsstudien des menschlichen Kortex (PET und fMRT)

Summary

Evidence is presented that the multisensorial parieto-insular cortex is the human homologue of the parieto-insular vestibular cortex (PIVC) in the monkey and is involved in the perception of gravity (gravity reflexes) and self-motion. Brain activation studies (positron emission tomography, PET, and functional magnetic resonance tomography, fMRT) in humans showed that the PIVC is activated during caloric irrigation of the ears and during galvanic stimulation of the mastoids. Furthermore, a significant decrease in regional blood flow, i.e., deactivation, of the PIVC was found during optokinetic stimulation, which induced perception of self-motion (circular vection). The simultaneous activation of parietooccipital areas of the visual system indicates that a reciprocal inhibitory interaction occurs between the visual and vestibular systems. This inhibitory mechanism would allow the dominant sensorial weight during self 1-motion perception to shift from one sensory modality (visual or vestibular) to the other, depending on which mode of stimulation prevails: body acceleration (vestibular input) or constant velocity motion (visual input). Thus, the multisensory vestibular cortex PIVC receives input from the semicircular canals, otoliths, and the visual system.

Zusammenfassung

Der multisensorische parietoinsuläre Kortex ist das menschliche Homolog des im nichtmenschlichen Primaten nachgewiesenen parietoinsulären vestibulären Kortex (PIVC), der an der Wahrnehmung von Schwerkraft und Eigenbewegung beteiligt ist. In Aktivierungsstudien des menschlichen Gehirns (Positronenemissionstomographie, PET, und funktionelle Magnetresonanztomographie, fMRT) zeigten sich Aktivierungen des PIVC während kalorischer Reizung des Ohres oder galvanischer Stimulation des Mastoidfortsatzes. Weiterhin wurde im PIVC eine signifikante regionale Blutflussminderung, d.h. eine Deaktivierung, unter optokinetischer Reizung (die eine Eigenbewegungsempfindung, Zirkularvektion, induzierte) beobachtet. Hierbei wurden gleichzeitig visuelle Areale im parietookzipitalen Kortex aktiviert. Dies deutet auf eine reziproke inhibitorische Interaktion des visuellen und vestibulären Systems hin. Der Mechanismus der hemmenden Interaktion ist sinnvoll, da er ermöglicht, das sensorische Gewicht während der Eigenbewegungswahrnehmung von einer sensorischen Modalität zur anderen zu verschieben, je nachdem welcher Stimulationsmodus vorherrscht: Körperbeschleunigungen (vestibulärer Eingang) oder Bewegungen mit konstanter Geschwindigkeit (visueller Eingang).

Key words:

Aktivierungsstudien - PET - fMRT - vestibulärer Kortex - visuell-vestibuläre Interaktion