Neue Studie zeigt, dass fMRI‑Signale nicht immer neuronale Aktivität widerspiegeln
Die jüngste Veröffentlichung in Nature Neuroscience präsentiert, dass etwa 40 % der Messungen gegensätzliche Zusammenhänge zwischen Blutfluss und neuronaler Aktivität aufweisen. Die Studie untersuchte 40 gesunde Probanden, die verschiedene kognitive Aufgaben durchführten und mit einer neuen Quantitative BOLD (Q‑BOLD)-Technik den Sauerstoffverbrauch exakt erfassten.
Ergebnisse
- In rund 40 % der Fälle zeigt ein erhöhter BOLD‑Signal einen reduzierten neuronalen Aktivitätspegel.
- In einigen Regionen mit erhöhter Aktivität treten verminderte BOLD‑Signale auf.
- Diese widersprüchlichen Zusammenhänge brechen die lange etablierte Blutfluss‑Aktivitäts‑Korrelation auf.
Methodik
Die Probanden führten Aufgaben wie mentale Rechenaufgaben und autobiografische Erinnerungen durch. Parallel wurde der Sauerstoffverbrauch mittels Q‑BOLD gemessen. Die Ergebnisse zeigten, dass bei erhöhtem Energiebedarf die Zellen effizienter Sauerstoff extrahieren, anstatt mehr Blut zu protzen.
Implikationen
Viele fMRI‑Studien zu psychiatrischen und neurodegenerativen Erkrankungen basieren auf der Blutfluss‑Aktivitäts‑Hypothese; die neuen Erkenntnisse verlangen eine Reinterpretation dieser Daten. Besonders Patienten mit vaskulären Veränderungen könnten bei fMRI eher vaskuläre statt neuronale Veränderungen zeigen.
Zukunftsperspektiven
Eine Kombination von konventionellen fMRI‑Daten mit quantitativen Sauerstoffmessungen könnte zukünftige Analysen von Energieverbrauch ermöglichen. Ziel ist ein energie‑basiertes Gehirnmodell, das absolute Veränderungen im Energie‑Metabolismus bei Alterung und Krankheiten genauer abbildet.
Quellen
Full paper: “BOLD signal changes can oppose oxygen metabolism across the human cortex” (DOI: 10.1038/s41593-025-02132-9). Weitere Informationen finden Sie auf der TUM-Neuro‑Head Center Website.