Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Lokalisation der Kortexareale, in denen neuronale Aktivität mit der bewussten Wahrnehmung von taktilen Reizen assoziiert ist. Hierzu wurde mittels funktioneller Kernspintomographie (fMRT) die Gehirnaktivität parallel zur Präsentation eines somatosensorischen Stimulus gemessen, der aufgrund eines Maskierungsparadigmas einmal bewusst und einmal nicht-bewusst prozessiert wurde. Über den Vergleich der Aktivierungsmuster, die den beiden unterschiedlichen Perzepten des physikalisch identischen Stimulus zugrunde lagen, konnten Areale identifiziert werden, in denen Aktivität mit bewusster Wahrnehmung korreliert. Im Falle des hier genutzten Paradigmas zur rückwärts gerichteten Maskierung (engl. backward-masking) kann ein zeitlich versetzt (später) applizierter Maskierungsstimulus am rechten Zeigefinger, die bewusste Wahrnehmung eines Zielstimulus am linken Zeigefinger verhindern (Meador et al. 1998a). Die Wahrscheinlichkeit der Maskierung hängt einerseits vom Interstimulusintervall (ISI), sowie von der Stimulusintensität ab. Diese Variablen wurden in einem psychophysikalischen Vorexperiment so bestimmt, dass eine Maskierungsrate von ca. 50% erreicht wurde. Für das fMRT-Experiment konnte daraufhin eine gleichgroße Anzahl an bewusst wahrgenommenen Stimuli und nicht-bewusst wahrgenommenen (maskierten) Zielstimuli verglichen werden. Für die bewusste Wahrnehmung des Zielstimulus konnte gezeigt werden, dass sie mit einer vermehrten Aktivierung bilateral im posterioren parietalen Kortex (Sulcus intraparietalis, Lobulus parietalis inferior, BA 40) assoziiert ist, die kontralateral stärker als ipsilateral zur Stimulation ausgeprägt ist. Darüber hinaus fanden sich Aktivierungen bilateral in der anterioren Insel (v.a. BA 13) und im angrenzenden ventralen Frontallappen (Gyrus frontalis inferior, BA 47). Im primären (S1) und sekundären (S2) somatosensorischen Kortex konnten keine Aktivierungsunterschiede detektiert werden. Dieses Resultat steht im Einklang mit Ergebnissen aus Arbeiten, in denen neuronale Korrelate bewusster Wahrnehmung im visuellen System untersucht worden sind (Lumer and Rees 1999; Rees et al. 2002a). Erstmals konnte jetzt gezeigt werden, dass auch im somatosensorischen System Aktivität in einem frontoparietalen Netzwerk eng mit bewusster Wahrnehmung assoziiert ist. Hierbei sind die in dieser Arbeit beschriebenen, besonders die posterior parietalen Aktivierungen deckungsgleich mit Knotenpunkten eines vielfach beschriebenen kortikalen Netzwerks, das selektive Aufmerksamkeit vermittelt (Corbetta and Shulman 2002). Die insuläre Aktivierung spiegelt möglicherweise auch eine kategorische Prozessierung innerhalb eines ventralen somatosensorischen Pfades wieder (Friedman et al. 1986; Murray and Mishkin 1984).
The goal of this study was to localize the cortical areas in which neuronal activity would correlate with the conscious perception of tactile stimuli. To do so we used fMRI to measure cortical activity in parallel to the presentation of weak electric stimuli on both index fingers. Due to a stimulation paradigm inducing backward masking the target stimulus was not always consciously perceived. By comparing the cortical activation pattern of the perceived and the failed target stimulus - activity provoked by an identical physical input - we were able to identify the areas in which activity was associated with conscious perception. Fractional backward masking of the target stimulus was accomplished by presenting a more salient masking stimulus on the right index finger after the presentation of the target stimulus on the left index finger (Meador et al. 1998). In case of the conscious perception of the target stimulus significant activations were revealed bilaterally in the posterior parietal cortex (Sulcus intraparietalis, Lobulus parietalis inferior, BA 40), in the anterior isulae (BA 13) and in the inferior frontal cortex (BA 47). There was no detectable difference in activation in the primary (S1) and in the secondary (S2) somatosensory cortex. These results are consistent with findings of studies that focused on neuronal correlates of conscious perception in the visual system (Lumer and Rees 1999; Rees et al. 2002). For the first time we were able to show that also in the somatosensory system conscious perception is strongly associated with activity in a frontoparietal network. Especially the activations in the posterior parietal cortex match with a junction region of a well-investigated cortical network providing selective attention (Corbetta and Shulman 2002). The insular activity may reflect processing of specific stimulus features along a ventral somatosensory pathway (Friedman et al. 1986; Murray and Mishkin 1984).
