Konzeptbild Gehirn eines Menschen und Neuronen
Über die veränderte Steifheit bestimmter Gehirnregionen wollen die Forscher auf die Aktivitäten der dortigen Neuronen schließen. Bildrechte: imago/StockTrek Images

Magnetresonanz-Elastographie Dem Gehirn beim Denken zuschauen

Kann man dem Gehirn beim Denken zuschauen? Forscher wollen eine neue Methode gefunden haben, die das in Millisekunden ermöglicht. Über die Festigkeit von Hirnregionen werden Rückschlüsse auf deren Aktivitäten gezogen.

Konzeptbild Gehirn eines Menschen und Neuronen
Über die veränderte Steifheit bestimmter Gehirnregionen wollen die Forscher auf die Aktivitäten der dortigen Neuronen schließen. Bildrechte: imago/StockTrek Images

Ein internationales Forscherteam will eine Methode entwickelt haben, mit der man dem Gehirn beim Denken zuschauen kann – und das fast in Echtzeit. Das Team aus Radiologen und Physikern aus Boston, London und Paris nutzt dabei die sogenannte Magnetresonanz-Elastographie (MRE). Bei dem Verfahren können Veränderungen der Gewebefestigkeit einzelner Hirnregionen mithilfe eines Magnetresonanztomographie (MRT)-Scanners abgebildet werden.

Die Forscher veröffentlichten in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift "Science Advances" die Ergebnisse fünfjähriger präklinischer Studien mit Mäusen. Sie sollen zeigen, dass mithilfe des MRE-Verfahrens Hirnfunktionen im Millisekunden-Bereich gemessen und dargestellt werden können.

Methode beiläufig entwickelt

Die neue Methode wurde gewissermaßen beiläufig entwickelt. Ursprünglich wollten die Forscher das MRE-Verfahren nur auf die Lunge anwenden. Dann beschlossen sie, auch Gehirnscans bei ihren Mäuse-Probanden durchzuführen. Dabei stellten sie überraschenderweise fest, dass sich der auditive Cortex, also das Hörzentrum der Großhirnrinde, ohne ersichtlichen Grund veränderte.

Illustration
Durch Reize hervorgerufene Versteifungen und Verhärtungen in einem Mäusehirn. Bildrechte: Brigham and Women's Hospital Boston

Der Radiologie-Professor Sam Patz vom Brigham and Women's Hospital in Boston, einer der Autoren der Studie, verstopfte bei einem weitern Labortest den Gehörgang einer Maus mit einem Gel. Im anschließenden Elastogramm des Maushirns, konnte er feststellen, dass der auditive Cortex auf der Seite des Gehirns, welche den Ton von diesem Ohr verarbeitete, weich geworden war. In weiteren präklinischen Studien konnte ein solcher Wechsel von Versteifung und Erweichung je nach Stimulierung auch für andere Hirnregionen festgestellt werden.

100 Millisekunden-Reize feststellbar

"Die faszinierende Neuheit dieses Ansatzes besteht darin, dass die Versteifung bzw. Erweichung bestimmter Gehirnregionen auch dann erhalten bleibt, wenn der Maus nur für 100 Millisekunden kurze Reize gegeben werden", erklärt Patz. Er und sein Co-Autor, der Physik-Professor am King's College London und am INSERM Paris, Ralph Sinkus, sind sich einig, dass die Veränderungen der Steifheit bestimmter Gehirnregionen der Aktivität der Nervenzellen (Neuronen) entsprechen, so dass man fast in Echtzeit "das Gehirn denken" sehen kann.

Hirnaktivitäten besser beobachten

MRT-Scans zeigen Gehirn-Aktivität im Mäusegehirn
Bereits Reize von nur 100 Millisekunden können durch die MRE-Methode sichtbar gemacht werden. Bildrechte: Brigham and Women's Hospital Boston

Obwohl die nun veröffentlichten Studiendaten lediglich bei Mäusen gesammelt wurden, sind sich die beiden Wissenschaftler sicher, dass die Übertragung des MRE-Verfahrens auf den Menschen "unkompliziert" ist. Entsprechende klinische Studien seien bereits im Gange. Das Forscherteam geht davon aus, mithilfe der neuen MRE-Methode die neuronalen Aktivitäten im menschlichen Gehirn genauer als bisher beobachten zu können. Die Wissenschaftler hoffen so, neurologische Erkrankungen wie Alzheimer, Demenz, Multiple Sklerose oder Epilepsie noch besser diagnostizieren und behandeln zu können.

Bisherige Methode umstritten

Bisher wurden Hirnfunktionen vor allem mit Hilfe der sogenannten funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) visualisiert. Die Methode, welche auf den Stoffwechselaktivitäten des Gehirns sowie Veränderungen des Blutflusses basiert, stand aber in der Vergangenheit immer wieder in der Kritik. Außerdem können die Veränderungen, die das fMRT beim Menschen darstellen kann, Zeiträume von sechs Sekunden ausmachen, was für das Gehirn eine ganze "Ära" ist.

Ein MRT Bild 5 min
Bildrechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

Dieses Thema im Programm: MDR AKTUELL Radio | 24. Februar 2019 | 09:17 Uhr

Zuletzt aktualisiert: 17. April 2019, 19:00 Uhr

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