Übersetzen
Techniker, der radiologische Geräte untersucht
Von Michael Häderle

Stück denken

UNM-Wissenschaftler verwenden neue MRT-Technologie, um Zeitrafferbilder zu erstellen, während das lebende Gehirn auf Erfahrungen reagiert

Magnetresonanztomographie (MRT) hat das Gebiet der Neurowissenschaften in den letzten 40 Jahren verändert und es Wissenschaftlern ermöglicht, klare Momentaufnahmen lebender Gehirnstrukturen zu erstellen und sogar funktionelle Veränderungen im Zusammenhang mit bestimmten Aktivitäten zu erkennen.

Im Gegensatz zu Röntgen- oder CT-Scans ist die MRT nicht auf Strahlen angewiesen. Stattdessen werden starke Magnetfelder und Radiowellen verwendet, um die Wasserstoffatome in den Wassermolekülen des Körpers vorübergehend auszurichten, was bedeutet, dass ein klares Bild von Weichteilen wie dem Gehirn erstellt werden kann.

Aber eine neuere Technologie, die von der UNM-Neurowissenschaftlerin Elaine Bearer, MD, PhD, und Mitarbeitern am California Institute of Technology und der University of Southern California entwickelt wurde, bringt die MRT noch einen Schritt weiter.

In einem Papier veröffentlicht in der Zeitschrift NMR in der Biomedizin, berichten sie über die Verwendung von Mangan, einem Spurenelement, das im ganzen Körper vorkommt, als Kontrastmittel mit MRT, das eine „Zeitraffer“-Serie von Bildern ermöglicht, die die Reaktion des Gehirns auf bestimmte Erfahrungen zeigt.

 

Elaine Trägerin, MD, PhD
Das Gehirn ist nichts Statisches. Diese MRT-Technik bildet die langsamen Folgen einer Erfahrung im Laufe der Zeit ab.
- Elaine Trägerin, MD, PHD

„Dieser Bericht betont die Kraft des auf Mangan basierenden Kontrasts, um dynamische Übergänge im gesamten Gehirn zu untersuchen“, sagte Bearer, Professor an der UNM-Abteilung für Pathologie. „Das Gehirn ist nichts Statisches. Diese MRT-Technik bildet die langsamen Folgen einer Erfahrung im Laufe der Zeit ab. Es versetzt uns in die Lage, tiefer in die erstaunliche Komplexität des Denkens und Fühlens einzudringen.“

Bei der manganverstärkten MRT (MEMRI) gelangen kleine Mengen Mangan über den gleichen zellulären Weg in die Neuronen wie Kalzium, das eine Schlüsselrolle bei der Signalübertragung im Gehirn spielt. Wenn sich Manganionen durch das Neuron bewegen, heben sie die Aktivitäten der Zelle hervor und heben die Projektionen hervor, über die sie mit benachbarten Neuronen kommuniziert.

„Diese aufregende neue Methodik erfasst die Funktion des Gehirns während des normalen Verhaltens, die sonst in diesem Maßstab nicht bekannt sein kann“, sagte Taylor Uselman, ein Doktorand im Labor von Bearer, der Co-Autor der Veröffentlichung war. Christopher Medina, MD, ein Absolvent der UNM School of Medicine, war ebenfalls Co-Autor.

„Unsere Veröffentlichung bietet auch kritische Einblicke in Sicherheitsaspekte für die Verwendung des Kontrastmittels“, sagte Uselman. „Wir geben eine Reihe von Beispielen, wie MEMRI die Entwicklung des Hörsystems sowie das Down-Syndrom, die Alzheimer-Krankheit und Angststörungen aufzeigt.“

Standard-MRT-Scans haben einen großen diagnostischen Wert, um Tumore oder Gefäßanomalien im Gehirn zu erkennen, und sie können zeigen, dass Veränderungen in bestimmten Gehirnstrukturen mit bestimmten Verhaltensweisen wie Meditation oder dem Erlernen einer zweiten Sprache verbunden sind. Aber sie zeigen nicht, was das Gehirn tatsächlich tut, sagt Bearer.

„Die MR, die wir standardmäßig für die menschliche Diagnose machen, ist nur ein Bild Ihrer Anatomie“, sagt sie. Neurowissenschaftler verwenden auch eine Technik namens funktionelle MRT, die den zerebralen Blutfluss misst, basierend auf der Idee, dass hochaktive Regionen des Gehirns mehr Sauerstoff verbrauchen.

Das vom Blutsauerstoffspiegel abhängige (BOLD) Signal ist jedoch schwächer, erfordert eine Computeranalyse und vermischt sowohl vaskuläre als auch neurale Aktivität, sagte Bearer. „Mit BOLD ist das, was Sie erkennen, ein Proxy für neuronale Aktivität.“

Inhaber und Partner Harry Gray von Caltech und Russell Jacobs von USC erforschen seit einiger Zeit das Potenzial der MEMRI-Technologie. Im Jahr 2020 berichteten sie zusammen mit Uselman und dem Postdoktoranden Daniel Barto über die Verwendung von MEMRI, um zu demonstrieren, wie sich die Exposition gegenüber einem beängstigenden Reiz zu chronischer Angst entwickelt.

„Die wichtigsten Dinge, die es möglich gemacht haben, von dieser Technologie zu lernen, waren die Computeranalysen, die ich mit meinen Studenten an der UNM durchgeführt habe“, sagte Bearer. „Diese Überprüfung wird eine Anlaufstelle für alle Ermittler sein, insbesondere bei der Verwendung dieser neuen Technologie.“

Kategorien: Gesundheit, Neurologie, Die Forschung, School of Medicine, Top Stories