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Verstärkung in der Gehirnforschung

Forschungszentrum Jülich erhielt 4-Tesla-MRT

[12. Juli 2002]

Im Forschungszentrum Jülich beginnt ein neues Kapitel der Hirnforschung: Seit dem 10. Juli steht dort ein neuer Magnetresonanz-Tomograph (MRT). Mit einer magnetischen Feldstärke von 4 Tesla wird das Ganzkörper-MRT das stärkste seiner Art in Europa sein - nur in Großbritannien gibt es noch ein vergleichbares Gerät. Das jeweils zur Hälfte aus Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und UMTS-Geldern finanzierte rund 3,5 Mio. Euro teure Gerät werden die Physiker und Neurowissenschaftler des Forschungszentrums sowie Forscher der RWTH Aachen und der Universitäten Düsseldorf, Köln und Bonn nutzen, um neue Erkenntnisse über die Funktionsweise des menschlichen Gehirns zu gewinnen.

Mittels Magnetresonanz-Tomografie (MRT) erhalten die Wissenschaftler Bilder vom menschlichen Gehirn und können erkennen, welche Bereiche des Gehirns bei bestimmten Denkprozessen aktiv sind. Nach einem Schlaganfall können Funktionsausfälle mit dieser Methode genau lokalisiert werden. Das bildgebende Verfahren kommt ohne Strahlungseinwirkung oder radioaktive Substanzen aus. So können einzelne Patienten oder Probanden wiederholt und auch über längere Zeiträume untersucht werden. Dies ermöglicht auch Untersuchungen während der Therapie nach einem Schlaganfall.

Aufgrund seiner deutlich höheren Feldstärke im Vergleich zu seinem Jülicher Vorläufer, dem 1,5-Tesla-MRT, ist das neue Gerät sehr viel empfindlicher und kann Signale aufnehmen, die bei einer Feldstärke von 1,5 Tesla ganz einfach im Rauschen verschwinden würden. Das verbesserte Signal-zu-Rausch-Verhältnis eröffnet den Physikern einzigartige Möglichkeiten: Neue funktionell bildgebende Methoden ermöglichen den Wissenschaftlern völlig neue Untersuchungen der Hirnstruktur und -funktion und damit eine Vielzahl neuer neurowissenschaftlicher Erkenntnisse.

Mit dem 4-Tesla-MRT können die Wissenschaftler nun auch Substanzen ins Visier nehmen, die bei 1,5 Tesla nur ein sehr schwaches Signal zeigten, zum Beispiel Natrium, welches zur Signalübertragung zwischen Nervenzellen nötig ist. Die höhere Feldstärke des neuen Gerätes liefert den Neurologen zudem einen besseren Kontrast zwischen grauer und weißer Hirnsubstanz. Hirnbereiche zur Bewegungssteuerung können nun besser lokalisiert werden.

Mit dem 1,5-Tesla-MRT haben die Jülicher Hirnforscher beispielsweise den Effekt unterschiedlicher Sauerstoffgehalte im Blut gemessen. Arbeitende Gehirnregionen haben einen höheren Sauerstoffverbrauch und mit der MRT können aktive Bereiche von inaktiven unterschieden werden. Für eine eindeutige Zuordnung mussten jedoch bisher oft die Signale mehrer Personen summiert und gemittelt werden. Mit dem neuen 4-Tesla-Gerät erhalten die Wissenschaftler auch bei Messungen an einer einzelnen Person ausgeprägte Signale. Dies ermöglicht individuelle Untersuchungen mit höherer Aussagekraft als bisher.

In Kooperation mit den Neurologen der RWTH Aachen untersuchen die Wissenschaftler neurobiologische Grundlagen und Behandlungsmöglichkeiten bei Funktionsausfällen durch einen Schlaganfall oder Hirntumore, wie zum Beispiel Störungen der Motorik oder der visuell-räumlichen Wahrnehmung. Auch Erkenntnisse über die Gehirnfunktionen kranker Menschen sind differenziert möglich. So können die Psychiater nun beispielsweise untersuchen, wie das Gehirn bei Schizophrenie oder Gewalttätigkeit auf bestimmte emotionalen Situationen reagiert.

"Der Schwerpunkt unserer neurowissenschaftlichen Arbeit mit dem neuen Gerät wird aber zunächst auf der Forschung am normal funktionierenden menschlichen Gehirn liegen", erklärt Dr. N. Jon Shah, Projektleiter der MRT-Gruppe im Institut für Medizin. "Denn es sind noch viele Bereiche zu wenig erforscht."

Für die Jülicher Forscher geht mit der Verwirklichung dieses Großprojekts ein lange gehegter Wunsch in Erfüllung. Die Planungen hatten bereits vor drei Jahren begonnen. Nach einer Ausschreibung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für die Errichtung von drei bis vier Hochfeldgeräten in Deutschland ist das Forschungszentrum nun in der glücklichen Lage, das einzige 4Tesla-Gerät in Deutschland zu besitzen.


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Per Kran wurde das rund 17 Tonnen schwere Gerät vor dem Institut abgesetzt. Das Loch in der Wand wird später geschlossen.

Foto: Forschungszentrum Jülich


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Noch ist der Blick durch die Röhre möglich: Institutsleiter Prof. Karl Zilles und Projektleiter Dr. Jon N. Shah freuen sich über die Ankunft des neuen 4-Tesla MRT.

Foto: Forschungszentrum Jülich

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Mit der Magnet-Resonanz-Tomographie erhalten die Forscher Einzelbilder (obere Reihe), die sich durch ihren Kontrast voneinander unterscheiden. Zusätzliche Informationen über die physikalischen Charakteristika einzelner Hirnbereiche bekommen die Forscher, wenn sie die Signale der einzelnen Bilder mathematisch auswerten und zu einem Gesamtbild zusammensetzen (unter rechts).

Foto: Forschungszentrum Jülich


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