3.3.1 Fragestellung und Zielsetzung
Die Zielsetzung der zweiten Studie ist vergleichbar mit der der ersten Studie. Hier wurde die Reliabilit¨at der Aktivierungen getestet, die durch die Wahrnehmung von nicht verbalen auditorischen Reizen verursacht wurden. Die Probanden erhielten wiederum nur die Instruk-tion, auf die Stimuli zu achten, bekamen aber keine weitere spezifische Aufgabenstellung. Wie schon in der ersten Studie, wurden auch diesmal das geblockte und das Event-Related-Design verwendet. Da nur ein reiner Sinuston von 1000 Hz verwendet wurde, war zu erwarten, dass sich die hervorgerufenen Aktivierungen nur auf das auditive System beschr¨anken. Ausgehend von der Literatur (s. Kap. 1.4.3) ist mit einer m¨oglichen Rechts-Lateralisierung zu rechnen, da es sich hier um nicht verbale Stimuli handelte.
3.3.2 Durchf¨uhrung
In dieser Studie konnte nicht auf eine ERTS-Steuerung zur¨uckgegriffen werden, so dass keine Variation des Interstimulus-Intervalls m¨oglich war. Stattdessen war das Intervall konstant 7 TR’s lang (=15.4 Sekunden). Es wurde ein einfacher, unspezifischer Stimulus pr¨asentiert, ver-gleichbar zum Hell-dunkel-Kontrast bei der vorherigen visuellen Studie. Er bestand aus einer Folge von 1000 Hz T¨onen, die eine Dauer von 50ms hatten und mit einer Wiederholungsrate von 10 Hz pr¨asentiert wurden. Die Pr¨asentationsdauer im Event-Related-Design entsprach genau einer TR-Zeit von 2.2 Sekunden, im Blockdesign von 6 TR-Zeiten. Abbildung 3.8 gibt einen ¨Uberblick ¨uber den zeitlichen Ablauf der Studie. Zur Anwendung kam das im For-schungszentrum J¨ulich entwickelte Pr¨asentationsprogramm ”DrJancke”. Insgesamt nahmen 6 rechtsh¨andige, m¨annliche Probanden im Alter von 28-32 Jahren an dieser Studie teil.
Abbildung 3.8: Ubersicht ¨¨ uber das verwendete Versuchsdesign und die zeitliche Abfolge der Stimulus-Pr¨asentation:
oben:Blockdesign
unten:Event-Related-Design.
3.3.3 Auswertung
Die Auswertungen der Einzelfall- und die Gruppenstatistik erfolgte jeweils in einer kombi-nierten Designmatrix, die sowohl das Blockdesign als auch das Event-Related-Design enthielt.
3.3. Passive auditive Wahrnehmung eines reinen Sinustones 71 SPM
Die beschriebenen SPM-Ergebnisse wurden aus einer Conjunction-Analyse ermittelt, bei der die Gruppenergebnisse vom jeweils ersten und zweiten Messungen zusammengefaßt wurden.
Dazu wurde je ein Gruppenkontrast f¨ur den ersten und zweiten Meßtag bestimmt und danach eine Conjunction-Analyse ¨uber die beiden Kontraste berechnet.
Entgegen den Einzelfallanalysen wurde diese Analyse mit R¨ucksicht auf die Datenmenge f¨ur das geblockte Design und das Event-Related-Design in getrennten Designmatrizen durch-gef¨uhrt. In Abbildung 3.9 sind die Ergebnisse der Conjunction-Analyse bei einem korrigierten Signifikanzniveau von p=0.05 pro Voxel dargestellt.
Blockdesign
Event-Related-Design
Abbildung 3.9: Ergebnis der SPM-Gruppenanalyse (Conjunction-Analyse ¨uber die Meßtage, pcorr=0.05):
obere Reihe:Blockdesign
untere Reihe:Event-Related-Design.
Die gefundenen Aktivierungsmaxima aus dem geblockten sowie dem Event-Related-Design la-gen im prim¨aren auditorischen Cortex, dem Gyrus temporalis transversus (GTT, BA 41), und dem angrenzenden sekund¨aren auditorischen Cortex im Gyrus temporalis superior (GTs, BA 42). Die Conjunction-Analyse ¨uber die Gruppenergebnisse des ersten und zweiten Meßtages zeigten das globale Aktivierungsmaximum jeweils im rechten prim¨aren auditorischen Cortex.
Im geblockten Design sind zus¨atzlich zwei Aktivierungscluster zu erw¨ahnen, die im rechten Gyrus frontalis inferior (GFi, BA 45 & BA 47) lagen. Der qualitative Vergleich zwischen den beiden Designs zeigte in der Conjunction-Analyse keine großen Unterschiede in den Aktivie-rungen. Eine Betrachtung der Einzelfallergebnisse ergab hingegen, dass das Blockdesign in der Regel zu gr¨oßeren und signifikanteren Arealen f¨uhrte als das Event-Related-Design.
Intraklassen Korrelationskoeffizient
In Abbildung 3.10 sind die pro Voxel berechneten ICC-Werte mit einem anatomischen Bild unterlegt. Es wurde in beiden Versuchdesigns gut reproduzierbare Aktivierungen im posterio-ren Anteil des Gyrus temporalis superior gefunden (GTs; BA 41/42), im Bereich des Planum temporale. Im Blockdesign war dies in beiden Hemisph¨aren, im Event-Related-Design nur in der linken Gehirnh¨alfte der Fall. Hier kam zus¨atzlich noch eine reliable Aktivierung im linken prim¨aren auditorischen Cortex hinzu. Im Gegensatz dazu zeigte sich im Blockdesign noch eine Region im rechten Gyrus frontalis inferior mit zwei getrennten Maxima (GFi; BA 45 &
BA 47). Der Vergleich zwischen den Designs ergab, dass die Areale mit gut reproduzierbaren Aktivierungen beim Event-Related-Design fokaler waren als im geblockten Design.
Blockdesign
Event-Related-Design
Abbildung 3.10:Intraklassen Korrelationsanalyse:
obere Reihe:Blockdesign
untere Reihe:Event-Related-Design.
Scatter-Plot
Tabelle 3.5:Analyse der Scatter-Plots:Die Werte in der Tabelle geben die ¨uber die Probanden gemit-telten Korrelationen an.
Aufgabe r(Z)
Blockdesign 0,547
Event-Related-Design 0,699
In der Scatter-Plot-Analyse wurde wieder die Korrelation der t-Werte aus der ersten Messung mit denen aus der zweiten Messung bestimmt und ¨uber die Probanden gemittelt. Die Analyse ergab im Mittel eine etwas bessere Reliabilit¨at f¨ur das Event-Related-Design (s. Tab. 3.5).
Nach der Klassifizierung aus Tab. 2.1 fallen beide Korrelationswerte in die Kategorie der
”mittleren Reproduzierbarkeit” (r(Z)>0.5).
Zeitverlauf
Die mittleren Korrelationen der Zeitverl¨aufe aus dem prim¨aren auditorischen Cortex (He-schl’scher Gyrus, H1) wurde jeweils f¨ur die linke und rechte Hemisph¨are sowie f¨ur die beiden experimentellen Designtypen getrennt berechnet. Die Ergebnisse zeigten nur leichte Unter-schiede zwischen den beiden Designtypen sowie zwischen den Hemisph¨aren (s. Tab. 3.6).
W¨ahrend die gefundenen Aktivierungen aus dem Blockdesign f¨ur dieses Reliabilit¨atsmaß ei-ne mittlere Reproduzierbarkeit aufwiesen, schwankten die Reproduzierbarkeitsmaße f ¨ur das Event-Related-Design zwischen ”gering” (H1 rechts) und ”mittel” (H1 links). Bei beiden Ver-suchdesigns war die Korrelation f¨ur den auditorischen Cortex der linken Hemisph¨are besser als f¨ur den rechten.
Overlap
Aus der Analyse der ¨Uberlappungsverh¨altnisse Rijoverlap ergab sich, dass das Event-Related-Design in dieser Studie eine bessere Reproduzierbarkeit der Voxelpositionen besaß als das geblockte Design (Tab. 3.7). Im Mittel ¨uberlappten sich pro Proband ¨uber 50% der signifikant
3.3. Passive auditive Wahrnehmung eines reinen Sinustones 73 Tabelle 3.6:Korrelationsanalyse der gefilterten Zeitreihen:Die Tabelle zeigt die ¨uber die Probanden gemittelten Korrelationswerte r(Z), ermittelt aus der Korrelation der gefilterten Zeitreihen der ersten und zweiten Messung aus dem prim¨aren auditorischen Cortex.
Aufgabe H1 links H1 rechts
[r(Z)] [r(Z)]
Blockdesign 0,666 0,525
Event-Related-Design 0,512 0,478
aktivierten Areale (t > 2.33). Dagegen zeigte das Blockdesign bei diesem Reliabilit¨atsmaß nur eine geringe Reproduzierbarkeit (vergl. Tab. 2.2).
Tabelle 3.7:Analyse der gemeinsamen Aktivierungen aus beiden Messungen:Aufgef¨uhrt sind die mittleren ¨Uberlappungsverh¨altnisse der aktivierten Volumen (t>2.33) aus der ersten und zweiten Messung.
Aufgabe Roverlapij ±stabw Blockdesign 35,73 ±12,61%
Event-Related-Design 51,50 ±8,57 %
Die Schichtdarstellung der ¨Uberlappungsverh¨altnisse zeigte deutlich (s. Abb. 3.11) die unter-schiedlichen Verh¨altnisse zwischen den beiden Designtypen. Anhand der blauen Voxel ist zu erkennen, dass besonders im Blockdesign viele Voxel nur in einigen Messungen als aktiviert (t > 2.33) gefunden wurden. Im Event-Related-Design waren diese Areale umschriebener.
Zus¨atzlich dazu waren die Gebiete mit hohen ¨Uberlappungsmaßen (bei mind. 5 Probanden aktiviert) bei dieser Designform gr¨oßer als im Blockdesign. Gemeinsam ist, daß die reprodu-zierbar aktivierten Areale ausschließlich im auditorischen Cortexgebiet lagen (Heschl’scher Gyrus).
3.3.4 Zusammenfassung der Studie
Diese auditive Studie zeigte f¨ur beide gew¨ahlten experimentellen Versuchsdesigns gute Ak-tivierungen im Bereich des auditorischen Cortex. Die Conjunction-Analyse ¨uber die beiden Meßtage wies zudem keine Unterschiede zwischen den beiden Versuchdesigns auf. Bei Be-trachtung der Einzelf¨alle ließen sich dagegen Unterschiede finden, die auf die unterschied-liche Effizienz der beiden Designs zur¨uckzuf¨uhren sind [7]. Diese f¨uhrte beim Blockdesign zu gr¨oßeren Arealen mit h¨oheren t-Werten. Die unterschiedliche Effektivit¨at der Design-formen war auch in der Analyse der ¨Uberlappungsverh¨altnisse zu sehen. Hier zeigte sich in der Schicht-Darstellung, dass die aktivierten Volumen des Blockdesigns wesentlich gr¨oßer waren. In ihrer Lage variierten sie jedoch st¨arker. Dies f¨uhrte letztlich zu einem schlechteren Uberlappungsverh¨altnis als im Event-Related-Design. Hier wurden zwar nur kleinere Volu-¨ men aktiviert, diese jedoch konstanter. F¨ur die Intraklassen Korrelationsanalyse wurden nur im Event-Related-Design reliable Aktivierungen im prim¨aren auditorischen Cortex gefunden.
Interessanterweise konnten sekund¨are Areale wie das Planum temporale im Blockdesign bila-teral, im Event-Related-Design linkshemisph¨arisch reliabel aktiviert werden. Insgesamt waren aber alle Regionen mit einem hohen ICC-Wert relativ klein im Vergleich zu den Aktivierun-gen. Die anderen Reliabilit¨atsmaße ergaben zus¨atzlich ein ausgewogenes Bild zwischen den
Blockdesign
Event-Related-Design
Abbildung 3.11:Ubersicht ¨¨ uber die Overlap-Ergebnisse:
Obere Reihe:Blockdesign
Untere Reihe:Event-Related-Design.
beiden Versuchsdesigns und zeigten eine mittlere Reproduzierbarkeit f¨ur die in dieser Studie gefundenen Aktivierungen.