Essen – Das Wissenschaftsjahr 2009 steht ganz im Zeichen des Pioniergeists der Forschung. Wie sich unser Leben in den kommenden zehn bis 15 Jahren verändern wird, zeigt zum Beispiel der 300 Meter lange Ausstellungszug „Expedition Zukunft“, der vom 10. bis 12. September am Essener Hauptbahnhof hält. Außerdem hängen schon jetzt an zentralen Plätzen der Stadt Flaggen mit der Essener Zukunftsfrage: Kann man Gedanken sehen? Im Prinzip ja, sagen die Wissenschaftler des Erwin L. Hahn-Instituts der Universität Duisburg-Essen.

Mit Hilfe moderner bildgebender Verfahren wie der Magnetresonanztomographie (MRT) kann man nämlich schon heute beobachten, welche Teile des Gehirns bei der Verarbeitung bestimmter Aufgaben besonders aktiv sind. Das Erwin L. Hahn-Institut verfügt über einen der weltweit seltenen 7-Tesla-Ganzkörpertomographen, dessen Leistungsvermögen das der bislang üblichen Diagnosegeräte um ein Vielfaches übersteigt.

Zuschauen, wie das Hirn eine Aufgabe verarbeitet

Die Darstellung beruht auf einem einfachen Prinzip: Dort, wo gearbeitet wird, wird Sauerstoff benötigt, um die Hirnzellen mit Energie zu versorgen. Und Sauerstoff hat glücklicherweise magnetische Eigenschaften, die sich mit der MRT (auch Kernspintomographie genannt) darstellen lassen. Um zu bestimmen, wo ungefähr im Hirn „gedacht“ worden ist, lässt man den Probanden zunächst eine Denksportaufgabe lösen. Bei der zweiten Messung wird die Hirnleistung nicht besonders angeregt. Anschließend vergleicht man die Sauerstoffverteilung zwischen diesen zwei Zuständen, um die beteiligten Hirnteile sichtbar zu machen. Mit dieser Methode lässt sich aber nur darstellen, wie das Hirn eine Aufgabe oder Gedanken verarbeitet, nicht was die untersuchte Person eigentlich dabei denkt.

Diese sogenannte funktionelle MRT wird heutzutage eingesetzt, um Personen bei verschiedenen Aufgaben bzw. Reizen zu untersuchen. Neben visuellen und akustischen Reizen kann man auch emotionale Reize testen. Genauso werden die Reaktionen auf unterschiedlich komplexe motorische und kognitive Aufgaben untersucht. Neben dem grundlegenden Bestreben, das Hirn besser zu verstehen, kommt die funktionelle MRT auch z. B. Patienten mit Hirntumoren zugute. Die kritischen Areale für Motorik und Sprache können vor einem chirurgischen Eingriff dargestellt werden und bleiben während der Operation gezielt geschont.

Keine Nebenwirkungen

Die MRT ist ein doppelter Glücksfall für die Hirnforschung. Man kann nicht nur die Hirnaktivität damit erfassen, dies geschieht zudem völlig ohne schädliche Nebenwirkungen. Im Gegensatz zur Röntgenbildgebung, die mit hochenergetischen Röntgenstrahlen arbeitet, basiert die MRT auf dem Einsatz eines starken Magnetfelds und von Radiowellen.

Solche Radiowellen kommen überall in der modernen Gesellschaft vor, z. B. beim Funkverkehr, bei Handys und natürlich auch beim Radio. Zurzeit wird an der Weiterentwicklung der MRT geforscht; der Trend geht zu noch stärkeren Magnetfeldern. In der klinischen Bildgebung werden routinemäßig Magnete mit einer Stärke von 1,5 Tesla eingesetzt. Inzwischen sind Magnete mit einer Stärke von 7 Telsa oder mehr für die funktionelle MRT verfügbar. Hierdurch erhofft man sich eine noch präzisere Detektion und Zuordnung der funktionellen Signale aus dem Hirn und schlussendlich ein besseres Verständnis seiner Funktionsweise.