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Jülich: Hilfe gegen Alzheimer und Co.: Neue Perspektiven für die Hirnforschung

Jülich : Hilfe gegen Alzheimer und Co.: Neue Perspektiven für die Hirnforschung

Es wird eine hohe Anziehungskraft haben. Und das nicht nur im wörtlichen Sinn: Das weltweit einzigartige Magnetresonanz- Tomographie- (MRT) und Positronen- Emissions-Tomographie (PET)-Kombinationsgerät „9komma4”, das in zwei Jahren im Forschungszentrum Jülich in Betrieb genommen wird, beherbergt einen Magneten mit einer enormen Kraft.

Alle Werkzeuge, alle Messer und Gabeln, die sich irgendwo in der Nähe des Forschungszentrums befinden, würden angezogen, wenn nicht ein neues Gebäude gebaut würde, in dem der Magnet mit 870 Tonnen Eisen ummantelt würde. Heute wird der Bau begonnen.

Das Gerät ist in zweierlei Hinsicht einzigartig. Einerseits handelt es sich um den weltweit einzigen Apparat, der die beiden bildgebenden Verfahren PET und MRT gleichzeitig anwendet. Darüberhinaus hat das Magnetfeld des MRT mit 9,4 Tesla eine immense Feldstärke, so dass allein der auch separat zu betreibende MRT in Deutschland ebenfalls ein Unikat ist.

Hirnforscher aus aller Welt versprechen sich von dem Kombinationsgerät neue Erkenntnisse. Der Vorteil gegenüber älteren Geräten: Ein solch ultrastarkes Magnetfeld ist in der Lage, auch sehr schwache Signale des Gehirns zu erfassen. „Je höher die Feldstärke, desto besser das Signal-Rausch-Verhältnis”, erklärt Prof. Karl-Josef Langen vom Institut für Neurowissenschaften und Biophysik (INB) am Forschungszentrum und Leiter der Arbeitsgruppe Nuklearmedizinische Hirntumordiagnostik.

Die Bilder des 9,4-MRT liefern eine größere Schärfe in der räumlichen Auflösung. Umgekehrt ist es möglich, den Aufenthalt des Patienten in der Röhre zu verkürzen und so Daten von herkömmlicher Qualität zu erhalten, nennt Langen einen weiteren Vorteil.

Der technische Fortschritt hilft den Wissenschaftlern bei der Erforschung und Diagnose von Krankheiten wie Alzheimer. „Wir können jetzt am lebenden Gehirn Beobachtungen machen und sehen, wo sich bestimmte Eiweiße ablagern. Das konnten wir sonst erst nach dem Tod des Patienten”, verdeutlicht Prof. Langen. Die Forscher versprechen sich vom „9komma4” bei einer Vielzahl neurologischer Störungen und Erkrankungen wie Epilepsie, Parkinson, Schizophrenie oder einem Schlaganfall neue Erkenntnisse.

„Wir werden sehr viel Grundlagenforschung betreiben”, erläutert Prof. Jon Shah, Leiter der Arbeitsgruppe Magnetresonanztherapie am Forschungszentrum Jülich. Das bezieht sich natürlich auch auf das Verstehen der normalen Vorgänge im gesunden Denkapparat.

Die Vorteile des 2-in-1-Geräts hat Shah schnell aufgezeigt: „Bei zwei zeitlich getrennten Messungen haben wir immer das Problem, die Bereiche im Gehirn anschließend übereinander zu lagern.” Außerdem ergäben sich je nach Tagesform des Patienten abweichende Ergebnisse.

Solche Störfaktoren merzt die Parallelmessung aus. In die Röhre darf aber längst nicht jeder. Der Apparat dient ausschließlich zu Forschungszwecken. „Das ist überhaupt kein diagnostisches Gerät”, sagt Prof. Shah.

Jedenfalls jetzt noch nicht. Denn neben der Pharmaindustrie, die auf neue Erkenntnissen der Hirnforschung für ihre Medikamentenentwicklung hofft, setzt natürlich auch Hersteller Siemens auf die Arbeit der Jülicher und ihrer Kollegen im gleichzeitig ins Leben gerufenen Projekt „TransFOR” (Translationale neurologische Forschung).

Der gründlich erforschte Doppeltomograph soll ja irgendwann in Serie gehen. Die Kosten für den Prototypen in Höhe von 20 Millionen Euro tragen jeweils zur Hälfte die Siemens AG und das Bundesministerium für Bildung und Forschung.

Wie funktionieren die beiden Messverfahren?

Die Magnetresonanz-Tomographie, auch als Kernspintomographie bekannt, funktioniert mit Hilfe der natürlichen Schwingung von Wasserstoffkernen im menschlichen Körper. Diese richten sich unter Einfluss des starken Magnetfeldes neu aus und fallen beim Abschalten des Magneten in ihre ursprüngliche Position zurück. Dabei entstehen Signale in Form von Energie, die der Tomograph sichtbar machen kann.

Bei der Positronen-Emissions-Tomographie wird dem Patienten eine geringe Dosis einer radioaktiven Substanz mit geringer Halbwertzeit gespritzt, beispielsweise Isotope der Elemente Fluor, Kohlenstoff, Stickstoff oder Sauerstoff.

Diese markiert bestimmte Orte oder bestimmte Stoffe im Gehirn. So können die Forscher Stoffwechselvorgänge in den grauen Zellen sehen und etwa Erkenntnisse über die Anreicherung bestimmter Stoffe gewinnen, ihre Verteilung in einzelnen Gehirnregionen oder ob wichtige Botenstoffe wie Dopamin überhaupt andocken.