Drei Fragen an...

...Laurentius Huber, Gewinner der Otto-Hahn-Medaille.

14. Juni 2016

Dank seiner Dissertation am Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften könnte er bald möglich sein: Der noch schärfere Blick in das Gehirn während der Arbeit. Dafür wird er dieses Jahr als einer von dreißig jungen Forscherinnen und Forschern von der Max-Planck-Gesellschaft mit der Otto-Hahn-Medaille ausgezeichnet, einem der bundesweit renommiertesten Preise für Nachwuchswissenschaftler.

Grundkonzept und Messergebnisse der entwickelten Bildgebungsmethode: Die grünen Pixel stellen Hirnaktivität während einer Fingerbewegung dar. Die linienhaften Aktivitätsmuster, sichtbar bei hohen Auflösungen, verdeutlichen die besonders gute Spezifizität der neuen Methode. Die Bildgebung funktioniert durch gezielte Manipulation der Wasser-Protonen im Blut (schemenhaft in rot), sodass sie keine Vorzugsrichtung haben, während Wasser-Protonen im Gewebe (schemenhaft in blau) eher ausgerichtet sind.

Herr Huber, Ihre Dissertation wurde gerade mit der Otto-Hahn-Medaille ausgezeichnet. Was macht Ihre Arbeit so besonders?

In meiner Forschung versuche ich MRT-Methoden zu entwickeln, die die Gehirnaktivität mit möglichst guter räumlicher Genauigkeit abbilden. Dabei arbeite ich vor allem an einer Methode, die die Hirnaktivität indirekt darüber misst, dass die Blutgefäße in aktiven Hirnbereichen ihr Volumen vergrößern um so mehr Sauerstoff und Glukose transportieren zu können. Damit zeigen uns also kleine Veränderungen des Blutvolumens in unmittelbarer Nähe von Neuronen aktive Hirnbereiche präzise an.

Das Besondere an der neuen, sogenannten SS-SI-VASO-Methode ist, dass wir darin einen bestimmten glücklichen zeitlichen Zufall nutzen,  und so eine bis heute unerreichte räumliche Auflösung erzielen. Tatsächlich dauert es rund zwei Sekunden bis sich die Magnetisierung von Blut-Protonen entlang des starken Magnetfelds eines MRT-Scanners ausrichten. Durch Zufall braucht es ebenfalls diese rund zwei Sekunden bis frisches Blut vom Hals in die kleinen Hirn-Kapillaren geflossen ist. Wenn wir dann die Gradienten- und Radio-Felder des Scanners entsprechend abgestimmt alle rund zwei Sekunden an-und ausschalten, können wir die Richtung von den Blut-Protonen anders manipulieren, als die von stationärem, sozusagen nicht beweglichem, Gewebe. Wir sorgen dafür, dass frisch einfließendes Blut durch einen einzigen Radio-Puls keine Vorzugsrichtung hat, während die Spins vom stationären Gewebe mehrerer dieser Radio-Pulse ausgesetzt sind und somit eine eindeutige Vorzugsrichtung haben. Durch dieses unterschiedliche Manipulieren der Spin-Vorzugsrichtung können wir das Signal und die Auflösung unserer Methode um das bis zu 8-fache gegenüber der konventionellen Blutvolumen Methoden verbessern. Damit können wir nun auch Hirnaktivität innerhalb des zwei bis vier Millimeter dicken Cortex sichtbar machen.

Was ist Ihre Motivation, sich mit der Verbesserung von MRT-Methoden zu beschäftigen?

Der Gedanke, mich mit dem Gehirn zu beschäftigen, kam eigentlich am Ende meines Physikstudiums, als ich zu meiner Überraschung gelernt habe, dass man ausgerechnet physikalische Methoden braucht, um abstrakte Konzepte wie Kognition oder Bewusstsein zu erforschen. Mich mit Blutvolumenmessungen zu beschäftigen, ergab sich dann eher zufällig durch meine Masterarbeit bei Professor Turner. Daraus hat sich dann gemeinsam mit meinem Doktorvater Professor Möller unsere Hoffnung ergeben, die Methode so weit zu verbessern, dass man die Limitierungen bisheriger konventioneller Neuro-Bildgebungsmethoden aufbrechen kann. Also insbesondere weniger Störsignale von unspezifischen Venen zu erhalten und damit die Hirnaktivität mit deutlich höherer Auflösung abbilden zu können.

Die preisgekrönte Dissertation ist in der Tasche. Was kommt als nächstes?

Es macht mir viel Spaß im Feld der Neurowissenschaften zu arbeiten, weil ich hier immer wieder ein bisschen mehr darüber lerne, wie das Gehirn funktioniert. Wenn möglich, will ich auch längerfristiger im Umfeld der Neurowissenschaften bleiben. Seit kurzem arbeite ich am National Institute of Health in Bethesda bei Washington DC, wo die neue Bildgebungsmethode verwendet werden soll um die elementaren funktionellen Bausteine des Gehirns – Kortikale Schichten und Neuronale Säulen – aufzuspüren. Damit kann man hoffentlich untersuchen, wie die Hirnregionen genau miteinander zu funktionellen Einheiten verschaltet sind.

Die Gewinner der diesjährigen Otto-Hahn-Medaille gemeinsam mit Prof. Martin Stratmann, Präsident der Max-Planck-Gesellschaft.
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