Wie klar ist unser Blick ins Hirn? - Wissenschaftler zeigen den großen Einfluss von Filtern auf Ergebnisse von Gehirnscans

Bildgebende Verfahren sind aus der Hirnforschung nicht mehr
wegzudenken: Der Blick durch die Schädeldecke auf das aktive Gehirn ist
zu einem wichtigen Hilfsmittel in Forschung und klinischer Anwendung
geworden. Bevor jedoch die bunten Bilder Aufschluss über die Aktivität des
Gehirns geben können, müssen die zugrundeliegenden Daten in einem
aufwändigen Prozess verarbeitet werden. Freiburger Wissenschaftler und
Kollegen konnten nun zeigen, wie sehr die dabei eingesetzten Filter das Bild
beeinflussen und zu widersprüchlichen Ergebnissen führen können.
In der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Human Brain Mapping weisen
Dr. Tonio Ball vom Bernstein Center Freiburg und Kollegen der
Universitäten Oldenburg, Basel und Magdeburg nach, dass die Ergebnisse
bildgebender Verfahren wie der funktionellen Magnetresonanztomographie
(fMRI) stark variieren können – abhängig davon, wie die Ausgangsdaten
gefiltert werden. Der Einsatz von Filtern ist nötig, um aussagekräftige
Informationen vom ebenfalls aufgezeichneten Rauschen in den Daten zu
trennen. Diese Filter haben unterschiedliche „Siebgrößen“ und machen
Aktivitätsmuster, die sich über unterschiedlich große Bereiche des Gehirns
erstrecken, überhaupt erst sichtbar. In den meisten Studien wird mit einer
einzigen Siebgröße gefiltert, die jedoch von Fall zu Fall unterschiedlich sein
kann.
Tonio Ball und Kollegen untersuchten systematisch den Einfluss dieser 2
Filtergrößen auf die erhaltenen Bilder der Gehirnaktivität. In einem
Experiment mussten Personen Musikstücke durch Tastendruck bewerten,
während sie in einem fMRI-Scanner lagen – eine Aufgabe, bei der die für
Hören, Sehen und Armbewegungen zuständigen Hirnregionen aktiv sind.
Das überraschende Resultat: Die Filter beeinflussten bei unterschiedlichen
Siebgrößen stark das Ergebnis der Analysen, die eine erhöhte Aktivität mal
in der einen, mal in der anderen Gehirnregion anzeigten. Schon kleinste
Änderungen der Filtergröße ließen Hirnbereiche entweder aktiv oder inaktiv
erscheinen. Dieser Effekt kann letztendlich zu völlig unterschiedlichen
Deutungen eines Gehirnscans führen. Die Wissenschaftler um Tonio Ball
heben daher hervor, wie wichtig es bei fMRI-Studien ist, in Zukunft die
Wirkung der Filter mehr zu berücksichtigen – damit der Blick ins Gehirn nicht
unabsichtlich verschwimmt.
Ball, T., Breckel, T. P., Mutschler, I., Aertsen, A., Schulze-Bonhage, A.,
Hennig, J. und Speck, O. (2011) Variability of fMRI-response patterns at
different spatial observation scales. Human Brain Mapping, doi:
10.1002/hbm.21274

(Presseinfo: Eva Opitz, Stabsstelle für Öffentlichkeitsarbeit Universität Freiburg vom 16.03.2011)