Neues Spitzengerät für die Hirnforschung

Forschungszentrum Jülich nimmt 4-Tesla-Magnetresonanz-Tomographen in Betrieb

Für den neuen 4-Tesla-Magnetresonanz-Tomographen (MRT) des Forschungszentrums Jülich wird es ernst: Heute wurde das 3,5 Millionen-Euro-Gerät offiziell eingeweiht. Mit einer magnetischen Feldstärke von 4 Tesla ist es zur Zeit das zweitstärkste seiner Art in Europa. Nach nur einjähriger Vorbereitung waren die ersten Testergebnisse so Erfolg versprechend, dass die Jülicher Neurowissenschaftler und Physiker jetzt ihre Gehirn-Untersuchungen starten. Mit ihren neu entwickelten Methoden erhalten die Wissenschaftler am leistungsstarken 4-Tesla-MRT nun Einblicke in die Funktionsweise des Gehirns, die besser sind als je zuvor.

Mit Magnetresonanz-Tomographen (MRT) erstellen Wissenschaftler Bilder vom menschlichen Gehirn. Ärzte und Hirnforscher setzen in der klinischen Routine Geräte ein, die eine Feldstärke von 1,5 Tesla aufweisen. Der neue MRT im Jülicher Institut für Medizin arbeitet mit 4 Tesla und kann dadurch besonders detaillierte Hirnbilder erstellen. Anhand der Bilder können die Forscher beispielsweise erkennen, welche Bereiche des Gehirns bei bestimmten Denkprozessen aktiv sind. Nach einem Schlaganfall können sie Funktionsausfälle genau lokalisieren.

Die Patienten werden dazu in ein starkes Magnetfeld gelegt. 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, beispielsweise bei multipler Sklerose, Hirntumoren oder Schlaganfall. Auch für Demenzkranke können am leistungsstarken 4-Tesla-MRT bessere Diagnosen gestellt werden. Dies wird mit zunehmender Alterung der Bevölkerung wichtiger bereits heute leiden rund 30Prozent der über 70-Jährigen an altersbedingter Demenz.

Als Vertreter des Bundes nahm heute der Aufsichtsratsvorsitzende des Forschungszentrums Jülich, Dr. Hermann Schunck (BMBF), das Gerät in Betrieb. Er sprach die Erwartung aus, dass dieses leistungsstarke Gerät dazu beitragen werde, die international führende Rolle der Jülicher Wissenschaftler in den Neurowissenschaften noch weiter auszubauen. An der Einweihung nahmen auch Prof. Joachim Treusch, Vorstandsvorsitzender des Forschungszentrums, Dorothee Dzwonnek, die Stellvertretende Vorstandsvorsitzende, und Prof. Karl Zilles, Leiter des Instituts für Medizin, teil.

Die Magnetresonanz-Tomographie arbeitet nicht-invasiv ohne chirurgischen Eingriff. Mit ihren neuartigen und bereits patentierten Messmethoden können die Jülicher Wissenschaftler am leistungsstarken 4-Tesla-MRT den Wassergehalt in unterschiedlichen Bereichen des lebenden Gehirns bis auf etwa ein Prozent genau bestimmen.

Aufgrund seiner höheren Feldstärke ist der 4-Tesla-MRT sehr viel empfindlicher und kann Signale aufnehmen, die bei Feldstärke von 1,5 Tesla im Rauschen verschwinden würden. Mit diesem verbesserten Signal-zu-Rausch-Verhältnis können die Neurowissenschaftler und Physiker beispielsweise erkennen, wie das Gehirn einzelne Reize verarbeitet. Bislang mussten die Wissenschaftler eine Reihe von Reizen summieren und anschließend den Mittelwert bilden.

In aktiven Bereichen des Gehirns enthält das Blut mehr Sauerstoff als an anderen Stellen. Mit der MRT können die Wissenschaftler sauerstoffreiches von sauerstoffarmem Blut unterscheiden, denn beide Formen geben unterschiedliche magnetische Signale ab. Dies ist umso deutlicher zu erkennen, je stärker das Magnetfeld ist. Mit dem 4-Tesla-Gerät können die Forscher die Signale von sauerstoffreichem und sauerstoffarmem Blut viermal besser voneinander unterscheiden als mit dem in der klinischen Routine eingesetzten 1,5-Tesla-MRT.

„Auch Substanzen wie zum Beispiel Natrium können wir mit dem neuen Gerät nun untersuchen“, erklärt Dr. Jon Shah, Projektleiter der MRT-Gruppe. Natrium spielt eine zentrale Rolle im Stoffwechsel des Gehirns, da es zur Signalübertragung zwischen Nervenzellen nötig ist. In Tumoren und nach einem Schlaganfall verändert sich die Natriumkonzentration in dem betroffen Gewebe. Die hohe Feldstärke von 4 Tesla, kombiniert mit den eigens entwickelten schnellen Messmethoden, liefern den Wissenschaftlern völlig neue Einblicke in die Verteilung von Natrium im gesunden Gehirn und bei Krankheitsprozessen.

Das rund 3,5 Mio. Euro teure Gerät wurde jeweils zur Hälfte aus Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) finanziert. Dr. Schunck: „Ich freue mich, dass es durch das Zusammenwirken von DFG und BMBF möglich wurde, diesen Magnetresonanz-Tomographen zu finanzieren. Gleichzeitig werden damit der Kooperation zwischen den Physikern und Neurowissenschaftlern des Forschungszentrums Jülich und den Forschern der RWTH Aachen sowie der Universitäten Düsseldorf, Köln und Bonn im Bereich Neurowissenschaften neue Impulse gegeben.“