Weiterführende Informationen

Einblicke in unsere Forschung

Auf der Fährte der Nervenkabel - Nuclear Magnetic Resonance

Noch kommt es den Forschern vor wie ein Irrgarten - das Netz der Nervenkabel im Gehirn. Über diese "Axone", gebündelt in der weißen Masse, tauschen die Neuronen ihre Botschaften aus. Doch nicht alle Regionen des Kopfes sind gleich gut über die Kommunikationswege verbunden. Einige pflegen engere Beziehungen mit ihren Partnern als andere. Zudem gibt es neben den großen offensichtlichen Faserbündeln, sozusagen neuronalen Autobahnen, viele kleinere, die eher an Kreisstraßen erinnern. Gleichwohl sind sie wichtig, waren bislang aber nicht im lebenden Körper zu untersuchen. Doch erstmals haben Wissenschaftler eine Technik zu bieten, die womöglich eines Tages einen Verkehrswegeplan der weißen Masse liefern könnte. Mit dieser "diffusion tensor imaging" (DTI) genannten Methode begibt sich am MPI für Kognitions- und Neurowissenschaften die Arbeitsgruppe "Nuclear Magnetic Resonance" um Harald E. Möller auf die Fährte der Nervenkabel.

Dieses Verfahren ist die neueste Variation der Magnetresonanz-Tomographie (MRT) und beruht auf der Diffusion von Wassermolekülen im Hirngewebe. Was Diffusion bedeutet, kann jeder sehen, wenn er mit einer Pipette einen angefärbten Tropfen in einen Becher reines Wasser entlässt: Langsam wird er sich in alle Richtungen ausbreiten und mit einem sphärischen Muster zerfließen. Doch fällt der Tropfen in Wasser, in dem beispielsweise kleine Holzfasern herumschwimmen, verändert sich entlang der "Fremdkörper" die sphärische Diffusion. Solche Fasern sind im Gehirn die Axone, die aus einem Mark und einer umhüllenden "Myelinscheide" bestehen. Daran entlang, besagen die bisherigen Ergebnisse, diffundieren die Wassermoleküle am schnellsten, rechtwinklig dazu am langsamsten. In fast faserfreiem Gewebe wird sich Wasser am ehesten sphärisch bewegen.

Das bedeutet: Abhängig von Anwesenheit und Struktur der Nervenkabel schwächen sich die magnetischen Signale ab, die die Atomkerne der unterschiedlich wandernden Wassermoleküle in einem Magnetresonanz-Tomographen aussenden. Aus diesen Daten können die Wissenschaftler im Computer eine mathematische Kalkulation aufstellen, den so genannten Tensor. Die Diffusion von Wassermolekülen in einer bestimmten Hirnregion kann darin als Ellipsoid beschrieben werden, dessen Richtung und Gestalt von der Richtung und Gestalt der Axone abhängt. Damit erzeugt der Rechner ein hochaufgelöstes, mikroskopisch feines Bild der Nervenkabel im Gehirn. So können die Wissenschaftler theoretisch ermitteln, ob die Myelinscheiden intakt sind. Denn verletzte Axone verändern das Magnetsignal. Auf diese Weise könnte die DTI die langfristig Diagnose der Multiplen Sklerose verbessern. Bei dieser Erkrankung werden gerade die Hüllen der Nervenkabel zerstört. Und sehr kleine Schädigungen bleiben bislang unentdeckt.

 
loading content
Zur Redakteursansicht