Denn das Gehirn ist ein Hochleistungsorgan mit immensem Energiebedarf - ist die Versorgung mit Sauerstoff unterbrochen, können Lähmungen, Sprach- und Sehstörungen die Folge sein.
Um die damit zusammenhängenden Prozesse im Gehirn besser zu verstehen, entwickeln Forscher der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) neuartige Messmethoden: Sie erforschen den zeitlichen Zusammenhang zwischen dem Sauerstoffbedarf der Nervenzelle und der Sauerstoffbereitstellung durch das Blut. Dies ist ihnen erstmals direkt am Patienten mit einer Zeitauflösung von 100 ms gelungen.
Um das genaue Ergebnis zu erzielen, arbeiten die PTB-Forscher mit zwei Messgeräten simultan: Die Gehirnströme erfasst ein DC-Magnetenzephalograf (MEG), während ein Nahinfrarot-Spektroskop die Konzentrationsänderung des Blutsauerstoffes im Gehirn misst. Das Ergebnis zeigt, dass ein bis drei Sekunden nach einer spezifischen Gehirnzellenaktivität die Blutzufuhr steigt. Diese zeitliche Abfolge beider Phänomene können die Forscher nun auf 100 ms genau bestimmen. In einem nächsten Schritt wird die zeitliche Abfolge bei Gesunden mit der von Schlaganfallpatienten verglichen.
Das derzeit übliche Mittel, um die Aktivität von Nervenzellverbänden sichtbar zu machen, ist die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT), besser als Kernspintomographie bekannt. Aber das Verfahren ermittelt das Ergebnis nur indirekt: Es misst den Sauerstoffgehalt des Blutes im Gehirn und lässt so Rückschlüsse auf die Zellaktivität zu - wo mehr Sauerstoff ist, ist auch eine erhöhte Gehirnzellenaktivität zu erwarten.
Auf der anderen Seite erlauben die Elektro- bzw. Magnetenzephalografie, eher als EEG und MEG bekannt, einen direkten Einblick in neuronale Prozesse, können diese aber nicht genau räumlich lokalisieren. Die oben beschriebenen Experimente an der PTB können dazu beitragen, zwischen diesen herkömmlichen Messmethoden eine Brücke zu schlagen und neue Erkenntnisse für die Medizin zu liefern.
Ansprechpartner in der PTB:Dr. Heidrun Wabnitz, Fachbereich 8.3 Biomedizinische Optik, Tel. (030) 3481 - 7293, E-mail: heidrun.wabnitz@ptb.de
Die Forschungsnachricht auf den Internetseiten der PTB-Abteilung
Imke Frischmuth | idw
Weitere Informationen:
http://www.ptb.de/
Weitere Berichte zu: > Gehirnzellenaktivität > Schlaganfall
Heilung für beschädigte Knochen aus dem Labor
03.12.2019 | Hochschule Rhein-Waal
Maschinelles Lernen für die Präzisionsmedizin: Schnelltest für die Asthma-Diagnose
02.12.2019 | Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie und Zelltechnik
Eine neue Karte zeigt die unter dem Eis verborgenen Geländeformen so genau wie nie zuvor. Das erlaubt bessere Prognosen über die Zukunft der Gletscher und den Anstieg des Meeresspiegels
Wenn der Klimawandel die Gletscher der Antarktis immer rascher Richtung Meer fließen lässt, ist das keine gute Nachricht. Denn dadurch verlieren die gefrorenen...
Vaccinia-Viren dienen als Impfstoff gegen menschliche Pockenerkrankungen und als Basis neuer Krebstherapien. Zwei Studien liefern jetzt faszinierende Einblicke in deren ungewöhnliche Vermehrungsstrategie auf atomarer Ebene.
Damit Viren sich vermehren können, benötigen sie in der Regel die Unterstützung der von ihnen befallenen Zellen. Nur in deren Zellkern finden sie die...
Vaccinia viruses serve as a vaccine against human smallpox and as the basis of new cancer therapies. Two studies now provide fascinating insights into their unusual propagation strategy at the atomic level.
For viruses to multiply, they usually need the support of the cells they infect. In many cases, only in their host’s nucleus can they find the machines,...
More than one hundred and fifty years have passed since the publication of James Clerk Maxwell's "A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field" (1865). What would our lives be without this publication?
It is difficult to imagine, as this treatise revolutionized our fundamental understanding of electric fields, magnetic fields, and light. The twenty original...
In einer experimentell-theoretischen Gemeinschaftsarbeit hat am Heidelberger MPI für Kernphysik ein internationales Physiker-Team erstmals eine Orbitalkreuzung im hochgeladenen Ion Pr9+ nachgewiesen. Mittels einer Elektronenstrahl-Ionenfalle haben sie optische Spektren aufgenommen und anhand von Atomstrukturrechnungen analysiert. Ein hierfür erwarteter Übergang von nHz-Breite wurde identifiziert und seine Energie mit hoher Präzision bestimmt. Die Theorie sagt für diese „Uhrenlinie“ eine sehr große Empfindlichkeit auf neue Physik und zugleich eine extrem geringe Anfälligkeit gegenüber externen Störungen voraus, was sie zu einem einzigartigen Kandidaten zukünftiger Präzisionsstudien macht.
Laserspektroskopie neutraler Atome und einfach geladener Ionen hat während der vergangenen Jahrzehnte Dank einer Serie technologischer Fortschritte eine...
Anzeige
Anzeige
Analyse internationaler Finanzmärkte
10.12.2019 | Veranstaltungen
QURATOR 2020 – weltweit erste Konferenz für Kuratierungstechnologien
04.12.2019 | Veranstaltungen
03.12.2019 | Veranstaltungen
13.12.2019 | Biowissenschaften Chemie
LogiMAT 2020: Automatisierungslösungen für die Logistik
13.12.2019 | Messenachrichten
Das feine Gesicht der Antarktis
13.12.2019 | Geowissenschaften