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Magnetic source imaging of tactile evoked activity in the human secondary somatosensory cortex

Hoechstetter, Karsten

German Title: Magnetische Quellenanalyse taktil evozierter Aktivität im sekundären somatosensorischen Kortex des Menschen

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Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurde die Antwort des menschlichen Gehirns auf taktile Fingerstimulation mittels Magnetoenzephalographie (MEG) untersucht. Zur Darstellung des zeitlichen Aktivitätsverlaufs im primären (SI) und sekundären (SII) somatosensorischen Kortex wurde räumlich-zeitliche Quellenmodellierung angewandt. Hauptuntersuchungsobjekt war SII. Zur Auswertung von Daten verschiedener Versuchspersonen wurde eine Kombination aus sequentiellem Dipol-Fit und dem Setzen von Quellen aus standardisierten Kernspinbildern entwickelt und in drei Studien angewandt. Zunächst wurden simultane Ableitungen von Elektroenzephalogramm (EEG) und MEG durchgeführt. Sie offenbarten die Existenz zweier Aktivitätsgeneratoren im SII-Areal. Aufgrund der geringeren Durchsetzung mit Hintergrundaktivität erwies sich das MEG im Vergleich zum EEG als das geeignetere Mittel zur Abbildung von SII-Aktivität. In einer zweiten Studie wurde gezeigt, dass das Richten der Aufmerksamkeit auf den Reizort bzw. die Reizintensität die P80m-Komponente im MEG um 52% bzw. 64% erhöht. Dieser Effekt wurde zum Teil durch eine Verlangsamung der Amplitudenabnahme mit zunehmender Stimulationsdauer hervorgerufen. Eine dritte Studie zur Verarbeitung simultaner Reize zweier Finger ergab signifikante suppressive Interaktion der Reize in SII sowohl bei Stimulation von Fingern einer Hand als auch beider Hände. Während bilateraler Stimulation schienen sich beide Hemisphären auf die Verarbeitung des contralateralen Reizes zu spezialisieren und den ipsilateralen Stimulus zu unterdrücken.

Translation of abstract (English)

In this work the response of the human brain to tactile finger stimulation was studied by means of magnetoencephalography (MEG). Spatio-temporal source imaging was applied to map the temporal evolution of activity in the primary (SI) and secondary (SII) somatosensory cortex with focus directed to SII. A method combining sequential dipole fitting and source seeding from standardized magnetic resonance images was developed for the analysis of data obtained from several subjects and applied in three different studies. First, a combined measurement of electroencephalogram (EEG) and MEG revealed two distinct generators of activity in the vicinity of SII. MEG was less contaminated with background brain activity and, therefore, proved more appropriate to image SII activity than EEG. In the second study, attention to stimulus location and intensity was shown to enhance SII activity around 80 ms by 52% and 64%, respectively. This effect was partly due to decelerated response decrement with persisting stimulation. The third study on simultanous stimulation of two fingers revealed significant suppressive interaction in SII of stimuli presented to one or two hands. During bilateral stimulation, both hemispheres appeared to specialize in the processing of the contralateral input and to suppress ipsilateral input.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Meier, Prof. Dr. Karlheinz
Date of thesis defense: 4. July 2001
Date Deposited: 05. Sep 2001 00:00
Date: 2001
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Kirchhoff Institute for Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Magnetoencephalographie, somatosensorisches System
Uncontrolled Keywords: magnetoencephalography , somatosensory system
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