Neuroimaging – Bilder aus dem Gehirn

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Funktionelles Magnetresonanz-Imaging (fMRI), radioaktiv markierte Antikörper oder die Magnetresonanz-Spektroskopie ermöglichen völlig neue Wege in der Diagnose und Behandlung gefährlicher Krankheiten wie Alzheimer, Multiple Sklerose oder Hirntumoren.

Deutsche Forscher beobachten inzwischen aber auch das menschliche Gehirn bei seiner mentalen Arbeit: Sie bemühen sich mittels Neuroimaging (fMRI) um möglichst präzise Bilder die zeigen, was im Stirnhirn genau passiert während ein Mensch sich erinnert, nachdenkt, lügt, Probleme löst oder frustriert ist. Fernziel ist nichts weniger als die Entschlüsselung unserer Persönlichkeit.

“Neurologen arbeiten gegenwärtig an der Abbildung von funktionellen Vorgängen im menschlichen Gehirn, von Veränderungen auf Ebene der Zelle bis hin zu jenen Netzwerken, die wir beim Handeln und Denken, ja auch beim Fühlen aktivieren”, erklärt Univ.-Prof. Dr. Franz Fazekas (Medizinuniversität Graz, A), Präsident der Europäischen Neurologentagung. Beispiele dafür liefern etwa Diagnosen von Alzheimer oder Multiple Sklerose, die noch vor kurzer Zeit kaum vorstellbar waren.

Radioaktiv markierte Antikörper: frühzeitig präzisere Alzheimer-Diagnose möglich

Bisher war es bei der Alzheimer Erkrankung dem Pathologen vorbehalten, die endgültige Diagnose an Hand des Nachweises von Amyloid-Ablagerungen (fehlgeformte verklumpte Eiweiße) im Gehirn zu stellen. Prof. Fazekas: “Nun ist es jedoch gelungen Antikörper zu identifizieren, die radioaktiv markiert werden können, sich an diese Ablagerungen binden und mittels moderner Bildgebung erkennbar sind. Das ermöglicht frühere und sicherere Diagnosen, und könnte damit auch die Behandlung der Alzheimerdemenz verbessern.

Körpereigene “Marker” im Gehirn: Hinweise auf Krankheitsgeschehen

Die Magnetresonanz-Spektroskopie ermöglicht einen Einblick in Stoffwechselvorgänge des Gehirns auf andere Art. Damit können mittels Bildgebung körpereigene “Marker” im Gehirn identifiziert werden, die Hinweise auf ein bestimmtes Krankheitsgeschehen liefern. Prof. Fazekas: “So sind beispielsweise entzündliche Läsionen des Gehirns sowohl in Bezug auf die damit verbundene Intensität der Gewebszerstörung wie des entzündlichen Prozesses etwa über die Bestimmung der Milchsäurekonzentration charakterisierbar, und können von Hirntumoren abgegrenzt werden.”

Die Magnetresonanz-Spektroskopie ermöglicht aber auch erstmals den direkten Nachweis des Verlustes von Nervenzellen im Gehirn und seine Quantifizierung. Prof. Fazekas: “Dies hat gänzlich neue Einblicke in die Entwicklung verschiedener Erkrankungen wie Demenz oder Multiple Sklerose gebracht und ermöglicht wahrscheinlich auch eine Beurteilung der Wirksamkeit neuroprotektiver Medikamente.” Auch eine bessere Vorhersage des Krankheitsverlaufs etwa der Multiplen Sklerose mittels Neuroimaging scheint möglich wie beim ENS Kongress gezeigt wurde.

Funktionelles Magnetresonanz-Imaging: präzise Einblicke ins Gehirn

Eine besondere Entwicklung hat sich durch das funktionelle Magnetresonanz-Imaging (fMRI) ergeben. Diese Methode erlaubt zum Beispiel kleinste Änderungen im Sauerstoffgehalt des Blutes festzustellen, wie sie durch Aktivierung von Gehirnregionen erfolgt. Prof. Fazekas: “Damit eröffnen sich Einblicke, wie das Gehirn funktioniert, aber auch wie es auf Erkrankungen reagiert und welche Möglichkeiten wir haben, durch Training unsere Leistung zu verändern oder Schäden zu überwinden.”

In diesem Zusammenhang konnte gezeigt werden, dass selbst Jahre nach einem Schlaganfall durch Gehtraining auf einem Laufband noch Verbesserungen der Gehfähigkeit möglich sind. Prof. Fazekas. “Diese wird von einer Normalisierung der Beinkontrolle im Gehirn begleitet. Die Aktivierungs- und Durchblutungsmuster im Gehirn entwickeln sich in Richtung Normalität, nähern sich also jenen von gesunden Menschen an.”

Neuroimaging: Bilder von psychologischen Vorgängen in unserem Gehirn

Doch neueste Forschungen, wie sie von Prof. Dr. Yves von Cramon am Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften (Leipzig) durchgeführt und auf dem ENS-Kongress in Wien präsentiert werden, gehen noch weiter: Sie untersuchen mittels funktioneller Bildgebung unter anderem Zusammenhänge zwischen Hirnprozessen und Erleben, Verhalten und Handeln. Prof. Fazekas: “Das geht weit über Motorisches hinaus, dabei wird Psychologisches erfasst.”

Nachdem Untersuchungspersonen mit verschiedenen Aufgabenstellungen konfrontiert werden, zum Beispiel der Einschätzung von Problemen oder der Aufforderung, sich einem bestimmten Gedanken zu stellen, macht funktionelle Bildgebung sichtbar, welche Areale des Gehirns wann aktiviert werden, und wie diese miteinander kommunizieren. Die Forscher beobachten also das menschliche Gehirn bei seiner mentalen Arbeit und studieren die charakteristischen Reizmuster – etwa während ein Mensch sich erinnert, spricht, Probleme löst oder frustriert ist.

Die Forschung ist Bahnsystemen auf der Spur, die dafür verantwortlich sind, auf welche Weise wir auf etwas aufmerksam werden und wie das dann in Aktion umgesetzt wird, erklärt Prof. Fazekas: “Das ist kein Stufen weiser Prozess in eine Richtung: Wendet man einer Sache seine Aufmerksamkeit zu, fließen auch andere Informationen ein wie Emotion, das Wissen um die Folgen, oder das Abschätzen der Konsequenzen – in einem Hin und Zurück. Das passiert in kleinen Hirnarealen, dort findet die Entscheidung statt ob man etwas macht oder nicht. Das kann gespeichert werden und zu einem späteren Zeitpunkt aus diesem Bereich abberufen werden.”

Auf den Spuren der Persönlichkeit

Eine zentrale Rolle dürfte hier das Stirnhirn (Frontallappen) spielen: Ein Bereich von dem man wusste, dass dort die “Persönlichkeit” eines Menschen statt findet, doch konnten den einzelnen Regionen keine bestimmte Bedeutung für psychische und physische Prozesse zugeordnet werden. Mittels neuer funktioneller Techniken der Bildgebung soll das aber zunehmend möglich werden.

“Sinn solcher Untersuchungen ist, dass man diesem Bereich des Gehirns, der bisher ein eher diffuses Gebiet war, Funktionalitäten leichter zuordnen kann”, erklärt Prof. Fazekas. “Solche Forschungserkenntnisse geben zum Beispiel bei Erkrankungen und Operationen auch Hinweise darauf, welche Areale besonders geschützt werden müssen.”

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