Neuroanatomie und Neuroimaging

Neuroanatomie und Neuroimaging beschreiben gemeinsam die Struktur des zentralen Nervensystems und die Methoden, die zu seiner Visualisierung bei lebenden Personen verwendet werden. Die Neuroanatomie kartiert den Kortex, subkortikale Kerne, weiße Substanzbahnen und die vaskuläre Versorgung des Gehirns; Neuroimaging liefert die strukturellen und funktionellen Bilder, durch die diese Anatomie in vivo beobachtet, gemessen und mit der Funktion in Beziehung gesetzt wird.

Definition

Neuroanatomie ist die Untersuchung der strukturellen Organisation des Nervensystems; Neuroimaging ist die Gesamtheit der Techniken (wie Magnetresonanztomographie, Computertomographie, Diffusionsbildgebung und funktionelle MRT), die verwendet werden, um diese Struktur und ihre Aktivität nicht-invasiv zu visualisieren.

Scope

Dieser Bereich führt den Leser in die makroskopische Organisation des Gehirns und die bildgebenden Verfahren ein, die diese sichtbar machen. Er verknüpft fünf Themen: die Hirnlappen und kortikalen Areale, die subkortikalen Strukturen und Kerne, die sie verbindenden weißen Substanzbahnen, die strukturellen und funktionellen Bildgebungsmethoden zu ihrer Untersuchung und die vaskuläre Anatomie, die sie versorgt. Es handelt sich um eine Referenzübersicht, nicht um eine klinische Leitlinie.

Sub-topics

• Hirnlappen und kortikale Areale
• Strukturelle und funktionelle Neurobildgebung
• Subkortikale Strukturen und Kerne
• Gefäßanatomie und Blutversorgung
• Weiße Substanzbahnen und Konnektivität

Core questions

• Wie ist das menschliche Gehirn in kortikale Regionen, subkortikale Kerne, verbindende Bahnen und vaskuläre Territorien organisiert?
• Welche bildgebenden Verfahren zeigen Struktur versus Funktion, und was misst jedes einzelne?
• Wie stehen die anatomische Organisation und bildgebungsbasierte Karten mit der Gehirnfunktion in Beziehung?

Key concepts

• Makroskopische und regionale Neuroanatomie
• Kortikale und subkortikale Organisation
• Strukturelle Konnektivität (weiße Substanzbahnen)
• Strukturelle versus funktionelle Neurobildgebung
• Vaskuläre Territorien des Gehirns
• Großräumige Gehirnnetzwerke

Mechanisms

Das Gehirn ist hierarchisch organisiert: ein gefalteter zerebraler Kortex über tiefen subkortikalen Kernen, verbunden durch weiße Substanzbahnen und versorgt durch ein vorderes und hinteres arterielles System, das am Circulus Willisii zusammenläuft. Die Bildgebung macht diese Organisation beobachtbar: Die Magnetresonanztomographie löst die Struktur der grauen und weißen Substanz auf, die Diffusionsbildgebung verfolgt die Ausrichtung des Wassers entlang der Faserbahnen, und die funktionelle MRT leitet die Aktivität aus blutsauerstoffabhängigen Signaländerungen ab, die der neuronalen Aktivität folgen (Ogawa et al., 1990). Automatisierte Tools segmentieren und beschriften diese Strukturen dann aus den Bildern (Fischl, 2012), wodurch die Anatomie quantifiziert und nicht nur beschrieben werden kann und regionale Strukturen mit verteilten neurokognitiven Netzwerken in Beziehung gesetzt werden (Mesulam, 1990).

Clinical relevance

Neuroanatomie und Neuroimaging bilden die Grundlage dafür, wie das Nervensystem in den klinischen Neurowissenschaften lokalisiert, beschrieben und untersucht wird, und gemeinsame anatomische und bildgebende Vokabulare ermöglichen die Kommunikation von Befunden. Dieser Bereich erklärt den strukturellen und methodischen Rahmen; er ist ein Bildungshintergrund und keine Grundlage für individuelle Diagnosen oder Behandlungen.

History

Die klassische Neuroanatomie entstand aus der makroskopischen Präparation und Histologie im achtzehnten und neunzehnten Jahrhundert und wurde in Atlanten wie Gray's Anatomy (Standring, 2020) kodifiziert. Das zwanzigste Jahrhundert fügte die In-vivo-Bildgebung hinzu: Die Röntgen-Computertomographie und später die Magnetresonanztomographie ermöglichten es, die Hirnstruktur bei lebenden Menschen zu sehen, und die Entdeckung des blutsauerstoffabhängigen Kontrasts (Ogawa et al., 1990) eröffnete die funktionelle Bildgebung. Die computergestützte Segmentierung wandelte Bilder später in quantitative anatomische Messungen um (Fischl, 2012).

Key figures

• Marsel Mesulam
• Bruce Fischl
• Seiji Ogawa

Seminal works

• ogawa-1990
• mesulam-1990
• fischl-2012

Frequently asked questions

Was ist der Unterschied zwischen Neuroanatomie und Neuroimaging?

Neuroanatomie ist die Beschreibung der Gehirnstruktur selbst; Neuroimaging ist die Gesamtheit der Methoden, die verwendet werden, um diese Struktur und zunehmend auch ihre Aktivität bei lebenden Personen zu visualisieren.

Zeigt die strukturelle Bildgebung die Gehirnaktivität?

Nein. Die strukturelle Bildgebung zeigt die Anatomie, während die funktionelle Bildgebung, wie die funktionelle MRT, die Aktivität indirekt aus blutsauerstoffabhängigen Signaländerungen ableitet, die die neuronale Aktivität begleiten.