Summary
Aim: In this study neuronal correlates of encoding and retrieval in paired association learning were compared using two different neuroimaging methods: positron emission tomography (PET) and functional magnetic resonance imaging (fMRI). Methods: 6 right-handed normal male volunteers took part in the study. Each subject underwent six 0-15-butanol PET scans and an fMRI study comprising four single epochs on a different day. The subjects had to learn and retrieve 12 word pairs which were visually presented (highly imaginable words, not semantically related). Results: Mean recall accuracy was 93% in the PET as well as in the fMRI experiment. During encoding and retrieval we found anterior cingulate cortex activation, and bilateral prefrontal cortex activation in both imaging modalities. Furthermore, we demonstrate the importance of the precuneus in episodic memory. With PET the results demonstrate frontopolar activations whereas fMRI fails to show activations in this area probably due to susceptibility artifacts. In fMRI we found additionally parahippocampal activation and due to the whole-brain coverage cerebellar activation during encoding. The distance between the center-of-mass activations in both modalities was 7.2 ± 6.5 mm. Conclusion: There is a preponderance of commonalities in the activation patterns yielded with fMRI and PET. However, there are also important differences. The decision to choose one or the other neuroimaging modality should among other aspects depend on the study design (single subject vs. group study) and the task of interest.
Zusammenfassung
Ziel: Vergleich der beiden Bildgebungsmethoden Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) bei einer deklarativen Gedächtnisaufgabe. Methoden: 6 Probanden wurden sowohl mit einer GE 4096+-PET-Kamera als auch mit einem Siemens Vision MR-Tomographen während einer deklarativen Gedächtnisaufgabe untersucht. Die Gedächtnisaufgabe bestand darin, 12 Wortpaare hochbildhaften Inhaltes zu lernen und dann zu erinnern (visuelle Präsentation). Ergebnisse: Die Gedächtnisleistung (Anteil der richtigen Assoziationen) der Probanden lag sowohl in der PET-als auch in der fMRT-Studie bei 93% ± 9,3%. Während des Lernvorgangs wurden sowohl in der PET als auch in der fMRT Aktivierungen im anterioren cingulären Kortex, im linken und rechten präfrontalen Kortex und im Präcuneus beobachtet. Nur in der fMRT ließ sich während des Lernvorgangs der parahippocampale Kortex mit darstellen. Während der Abfrage zeigten sich Aktivierungen im linken und rechten Präcuneus, im linken präfrontalen Kortex sowie im anterioren cingulären Kortex. Unterschiede finden sich hier vor allem im Bereich des präfrontalen Kortex, da in der fMRT frontopolare Areale aufgrund von Suszeptibilitätsartefakten nicht darstellbar sind. Die lokalen Maxima der kortikalen Regionen, die in beiden Bildgebungsmodalitäten darstellbar sind, lagen im Mittel 7,2 ± 6,5 mm auseinander. Schlussfolgerung: Die Gemeinsamkeiten in den Aktivierungsmustern in der PET und der fMRT überwiegen. Die Wahl der Bildgebungsmodalität für eine Aktivierungsstudie sollte u.a. abhängig vom Design (Einzelsubjekt vs. Gruppenstudie) und untersuchter kortikaler bzw. subkortikaler Struktur (Suszeptibilität, Signalauflösung) getroffen werden.
Keywords
PET - fMRI - declarative memory - paired word associations
Schlüsselwörter
Aktivierungsstudie - PET - fMRT - deklaratives Gedächtnis - gepaarte Wortassoziationen
