Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Anatomie und Hirnströme auf einen Blick

30.07.2012
PTB testet erfolgreich die MRT-Bildgebung bei niedrigen Feldstärken und eröffnet damit neue Möglichkeiten für die Neurowissenschaften

Wissenschaftler der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) haben am Standort Berlin erfolgreich einen Messaufbau getestet, der es in Zukunft ermöglichen könnte, die Anatomie des Hirns und die dort auftretenden Gehirnströme gleichzeitig darzustellen. Das dabei eingesetzte Magnetresonanz-Bildgebungsverfahren (MRT) arbeitet mit sehr kleinen Feldstärken.


In der PTB konstruierter Prototyp für Niedrigfeld-MRT.
Foto: PTB

Die Forscher sind zuversichtlich, die Empfindlichkeit des Gerätes weiter steigern und somit Neurowissenschaftlern in Zukunft einen direkten Zugang zu Hirnströmen und ihren Entstehungsorten gewähren zu können. Auf diese Weise könnten fehlerbehaftete Schätzungen über die Ursprünge der Hirnströme, die bei der Auswertung von EEG- und MEG-Daten zuweilen entstehen, vermieden werden. Die Ergebnisse sind in der aktuellen Ausgabe von Magnetic Resonance Imaging veröffentlicht.

In der Magnetresonanzbildgebung geht der Trend für die Tomografen in den Kliniken hin zu immer höheren Magnetfeldern, von aktuell 1,5 Tesla bis zu 7 Tesla, da mit dem Magnetfeld auch die erreichbare Bildauflösung steigt. Die PTB-Wissenschaftler haben in diesem Fall jedoch den entgegengesetzten Weg gewählt und ein Verfahren entwickelt, das mit Magnetfeldstärken von unter 50 µT (millionstel Tesla) arbeitet. Beim MRT werden Wasserstoffkerne im untersuchten Gewebe gezielt elektromagnetisch angeregt, die dann bis zur Rückkehr in ihren Grundzustand ein Signal abgeben.

Verwendet man dabei niedrige Feldstärken, lassen sich gleichzeitig Gehirnströme erfassen, da diese ebenfalls ein schwaches Magnetfeld erzeugen und somit eine resonante Anregung bewirken. Eine solche Kombination ist bei Hochfeld-MRT nicht möglich. Da das bei Niedrigfeld-MRT verwendete Magnetfeld schwächer ist als das der Erde, müssen die Messungen in einer magnetischen Schirmkabine stattfinden, die alle äußeren Störungen fernhält.

Bisher wurden die Messungen nicht an einem lebenden Objekt vorgenommen, sondern an sogenannten Phantomen – in diesem Fall kleinen Behältern mit Flüssigkeiten, die dem Gehirn ähnliche Eigenschaften besitzen. Ein für diesen Zweck entwickelter Prototyp erzeugt 2D-Magnetresonanzbilder, die belegen, dass sich das Verfahren prinzipiell eignet, anatomische Aufnahmen des Gehirns zu erzeugen und gleichzeitig den Entstehungsort von Hirnströmen aufzuzeigen.

Nun soll die Messempfindlichkeit durch verschiedene Maßnahmen wie Rauschreduzierung, Polarisationserhöhung und Verbesserung der Stromquellen für die Bildgebungsspulen verbessert werden. Sobald das gelingt, könnten Neurowissenschaftler diese Methode zur Messung von Hirnströmen mittels Niedrigfeld-MRT verwenden. Da das Verfahren bei der Bildgebung stärkere Kontraste zwischen verschiedenen Gewebearten erzeugt als die Hochfeld-MRT, untersuchen PTB-Wissenschaftler parallel auch andere potenzielle Einsatzgebiete, wie zum Beispiel das Krebsscreening. if/ptb

Kontakt
Dr. Rainer Körber, PTB-Arbeitsgruppe 8.22 Messtechnik für Biosignale, Tel. (030) 3481-7576, E-Mail: rainer.koerber@ptb.de.
Die Nachricht im Detail im Internet
http://www.ptb.de/cms/fachabteilungen/abt8/nachrichten8.html

Wissenschaftliche Veröffentlichung
Ingo Hilschenz, Rainer Körber, Hans-Jürgen Scheer, Tommaso Fedele, Hans-Helge Albrecht, Antonino Cassará, Stefan Hartwig, Lutz Trahms, Jürgen Haase and Martin Burghoff: "Magnetic Resonance Imaging at Frequencies below 1 kHz" in Magnetic Resonance Imaging, 2012, doi:10.1016/j.mri.2012.06.014

Weitere aktuelle PTB-Nachrichten
PTB bringt Tumoren zum Leuchten (10. Juli)
Steinzeitjagd unter Laborbedingungen (9. Juli)
Ziel: Elektrofahrzeuge einfach überall laden (26. Juni)
Tag der offenen Tür der PTB am 14. Juli (18. Juni)
Die Nachrichten finden Sie direkt auf der PTB-Homepage: http://www.ptb.de/

Imke Frischmuth
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)
Bundesallee 100
38116 Braunschweig
Tel. 0531-592-9323

Imke Frischmuth | PTB
Weitere Informationen:
http://www.ptb.de/
http://www.ptb.de/cms/fachabteilungen/abt8/nachrichten8.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Kleinste Teilchen aus fernen Galaxien!
22.09.2017 | Bergische Universität Wuppertal

nachricht Tanzende Elektronen verlieren das Rennen
22.09.2017 | Universität Bielefeld

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie