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Funktionelle Magnetresonanztomographie: Meilenstein der Hirnforschung

Kategorien: Forschung

Eine elementare Rolle in der Geschichte der Hirnforschung nimmt das bildgebende Verfahren der funktionellen Magnetresonanztherapie, kurz fMRT, ein. Mit diesem Verfahren konnten die Funktionsweisen des Gehirns seit den 1970er Jahren näher erforscht werden. Heute ist die funktionelle Magnetresonanztherapie eine der am häufigsten verwendeten Methoden, um Gehirnaktivitäten abzubilden.

MRT-Aufnahmen des GehirnsUnterschied MRT und fMRT

Das fMRT gilt als Weiterentwicklung der klassischen Magnetresonanztomographie (MRT). Bei einer Untersuchung mittels MRT entstehen statische Schnittbilder, die lediglich Strukturen von Organen und Gewebe abbilden können. Das fMRT kann dagegen Veränderungen im Gehirn in bunten, dreidimensionalen Bildern wiedergeben und das während die Versuchsperson eine bestimmte Tätigkeit ausübt. Dadurch kann mit diesem nicht-invasiven Verfahren genau untersucht werden wie das Gehirn in verschiedenen Situationen arbeitet.

Abbildung: In fMRT-Aufnahmen werden Areale der Gehirnaktivität bunt abgebildet. © svedoliver – Fotolia.com

Funktionsweise fMRT

Das fMRT basiert auf Stoffwechselaktivitäten des Gehirns. Denn mit einer gesteigerten Aktivität geht im Körper bzw. im Gehirn auch ein gesteigerter Stoffwechselverbrauch einher. Ebenso die Veränderungen des Blutflusses spielen dabei eine Rolle. In der Regel wird für ein fMRT der BOLD-Kontrast bzw. BOLD-Effekt (blood oxygenation level dependent) verwendet, denn er gibt den Sauerstoffgehalt in den roten Blutkörperchen an. Erfolgt nun beispielsweise ein visueller Reiz, werden Hirnareale aktiviert und der Bedarf an Sauerstoff steigt in diesem Bereich. Es strömt nun mehr Blut in dieses neuronale Hirnareal, was in einer minimalen Verhältnisänderung zwischen sauerstoffhaltigem und entladenem Hämoglobin messbar ist. Hämoglobin ist ein Molekül, welches für den Sauerstofftransport verantwortlich ist – entladene Moleküle dieser Art haben andere magnetische Eigenschaften als welche, die noch mit Sauerstoffs beladen sind. Genau aus diesem Grund ist die eben beschrieben Veränderung mit dem fMRT nachweisbar.

Psychische Veränderungen im Gehirn feststellen

Durch das fMRT konnten Wissenschaftler nachweisen welche Hirnareale bei welcher Aktivität tätig sind und welche Hirnareale sich bei neurologischen Erkrankungen von gesunden Gehirnen unterscheiden. Die Probanden werden für solch einen Vergleich im Ruhestand und im Zustand von Aktivität untersucht. Die Hirnaufnahmen aus diesen Experimenten können mittels Computerprogramm verglichen werden. Farbig leuchtende Bereiche kennzeichnen auf den fMRT-Aufnahmen die aktiven Areale.

Kritik

Auch wenn die Physiker Peter Mansfield und Paul Lauterbur für die Magnetresonanztomographie 2003 den Nobelpreis für Medizin erhielten, sollten die Aufnahmen aus der Weiterentwicklung dieser Technik, also dem fMRT, nicht unreflektiert betrachtet werden. Denn es werden dabei nur Stoffwechselprozesse festgehalten und nicht das Gehirn beim Denken beobachtet. So einfach, dass jedes Hirnareal eine bestimmte Aufgabe übernimmt, ist es nämlich nicht. Eine kritische Datenanalyse ist die Grundlage für eine wissenschaftliche Erkenntnis und die funktionelle Magnetresonanztomographie darf nicht als neurologisches Verfahren betrachtet werden, die kinderleicht auszuwerten ist.