Fenster ins Gehirn

25.01.06 – PAUL RAEBURN

Als mir Bradley Peterson anbot, mein Gehirn mit einem Magnetresonanztomografen von der Größe eines kleinen Wohnwagens zu scannen, sagte ich sofort ja. In den nächsten zehn Minuten füllte ich einen seitenlangen Fragebogen aus (bei der Frage, ob ich klaustrophob sei, log ich). Danach leerte ich meine Taschen und befreite mich von Schlüsseln, Armbanduhr und Füllhalter, die im gewaltigen MRT-Magnetfeld zu Geschossen geworden wären. Ich legte mich auf eine schmale Pritsche; sie glitt ins Innere des Apparates wie eine Schublade im Leichenschauhaus. Die Maschine dröhnte und klirrte, während sie ins Innenleben meines Schädels spähte, dann verstummte sie. Mit einem sanften Surren glitt die Pritsche wieder aus der Anlage heraus, und ich atmete auf. Kurze Zeit später beugte sich Peterson über einen Bildschirm und zeigte mir ein detailliertes Schwarzweiß-Bild meines Gehirns.

Hirnscans wie dieser sind heute Routine - man verwendet sie für alle möglichen Zwecke, von der Schlaganfall-Diagnose bis zur Suche nach Tumoren. Doch Forscher wie Peterson, Psychiater an der Columbia University, treiben die Magnetresonanztomografie (MRT) weiter, als man es je für möglich hielt: Ursprünglich lieferte die MRT nur Bilder von der Hirnanatomie. Doch in den vergangenen zehn Jahren hat sie sich zu einer Technik entwickelt, mit der man dem Gehirn bei der Arbeit zusehen kann.

Während gewöhnliche MRT-Scans wie jener, den Peterson bei mir durchführte, physiologische Strukturen zeigen, kann eine Methode namens funktionelle Magnetresonanztomografie (fMRT) heute auch den Blutfluss im Gehirn über die Zeit abbilden - und damit können Forscher beobachten, welche Hirnareale während bestimmter Tätigkeiten aktiv sind. Eine noch neuere Weiterentwicklung ist die MRT-Spektroskopie, eine andere Methode funktioneller Bildgebung, die auf der Beobachtung der Aktivität bestimmter Chemikalien im Gehirn beruht - was andere Hinweise auf die Hirnfunktion gibt als fMRT. Und erst vor kurzem haben die Forscher eine MRTTechnik namens Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) entwickelt, die dreidimensionale Bilder des zarten, spinnennetzartigen Geflechts von Drähten liefert, das die einzelnen Teile des Gehirns miteinander verbindet.

"MRT hat sich zum mächtigsten Instrument für das Studium des menschlichen Gehirns entwickelt", sagt Robert Desimone, Direktor des McGovern-Instituts für Hirnforschung am MIT, "ich vergleiche das mit der Erfindung des Teleskops für Astronomen." Wie Desimone anmerkt, revolutionierte das Teleskop nicht sofort das wissenschaftliche Verständnis des Universums. Das brauchte Zeit, da die Forscher erst lernen mussten, ihr neues Instrument zu gebrauchen. Ähnlich sei es bei der MRT, sagt Desimone: Die Forscher beginnen erst jetzt, das Potenzial dieser Techniken zu erkennen, die seit 15 Jahren in größerem Maßstab an Menschen eingesetzt werden. Mehrere technische Fortschritte haben zur Weiterentwicklung der MRT beigetragen. Dazu zählt vor allem der Einsatz stärkerer Magneten, die detailliertere, höher auflösende Bilder ermöglichen. Was Megapixel für eine Digitalkamera sind, das sind Tesla, ein Maß für die Stärke eines magnetischen Feldes, für MRTs: Je mehr man davon hat, desto besser ist die Qualität der Bilder. Die neuesten MRTs erzeugen magnetische Felder mit einer Stärke von sieben Tesla - das ist viele tausend Mal stärker als das Magnetfeld der Erde und zumindest doppelt so stark wie das jener Geräte, die üblicherweise in Krankenhäusern eingesetzt werden.

Ein anderer wesentlicher Fortschritt liegt in der Entwicklung von immer komplexeren Methoden der Computeranalyse. Diese Techniken erlauben den Forschern, mehr und bessere Informationen aus den Scannerdaten zu ziehen, und sie haben nicht nur die fMRT leistungsfähiger gemacht, sondern auch die MRT-Spektroskopie und DTI. Das ultimative Ziel der Bildgebungs-Forschung liegt darin, zu erklären, wie aus Milliarden von Neuronen und Verbindungen im Gehirn Denken entsteht. Doch die Forscher wenden die neuen MRT-Techniken auch für einen praktischen, naheliegenderen Zweck an: die Verbesserung der Diagnose und Behandlung seelischer Leiden und Lernstörungen. Die Hoffnung ist, dass MRT-Bildgebung eine viel genauere Diagnose psychischer Krankheiten ermöglicht, deren Symptome sich ähneln können; dadurch könnte den Patienten jahrelanges Leid durch falsche Medikamente erspart werden.

RÄTSELHAFTE STIMMUNGSWECHSEL

Als Teil dieses Unterfangens setzen Forscher die MRT ein, um nach den Ursachen psychischer Krankheiten, aber auch aller Arten von Hirnanomalien und Lernstörungen zu fahnden, darunter jene, die man häufig in frühgeborenen Kindern findet. Und während Versuche, mit Bildgebungsverfahren die Behandlung psychischer Krankheiten zu verbessern, im letzten Jahrzehnt wenig Erfolg hatten, nähren die neuen MRT-Technologien – im Prinzip stärkere Teleskope für den menschlichen Geist - neue Hoffnung.

Einer der führenden Forscher, die versuchen, die MRT für die Diagnose und Behandlung psychiatrischer Krankheiten einzusetzen, ist John Port an der Mayo-Klinik in Rochester, Minnesota. Der Neuroradiologe begann seine Karriere mit einem Studium der Elektrotechnik und Informatik am MIT und machte später einen Doktor in Zellbiologie und einen Doktor der Medizin an der Universität Illinois. Damit verfügt er über gute Voraussetzungen, um sowohl die MRT-Technik als auch deren medizinischen Anwendungen zu erforschen. Ports Arbeit über die MRT könnte breite Anwendungen in der Psychiatrie haben, aber fürs erste konzentriert er sich auf sein Spezialgebiet: die bipolare Störung. Auch manische Depression genannt, zeichnet sich die bipolare Störung durch Stimmungswechsel von unbändigem Überschwang zu abgrundtiefer Depression aus, mit stabilen Phasen dazwischen. Röntgenbilder oder konventionelle MRTs zeigen keinen Unterschied zwischen Menschen mit bipolarer Störung und Gesunden; die medizinischen Fachzeitschriften sind voll mit gescheiterten Versuchen, Bildgebungsmethoden zum Aufspüren von Anzeichen der Krankheit einzusetzen.

Dieser Text ist der Zeitschriften-Ausgabe 02/2006 von Technology Review entnommen. Der Artikel steht auch als kostenpflichtiges pdf im Heise Kiosk zum Download bereit.

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