Auricher Wissenschaftstage –
Forum einer dritten Kultur
Praktikum am Hirnforschungszentrum in Jülich
vom 5. bis zum 8. April 2004
Von Nadine Andree und Wiebke Witte
In den Osterferien 2004 machten wir, Nadine Andree und Wiebke Witte, ein Praktikum am Forschungszentrum Jülich. Es gibt dort mehrere Forschungsschwerpunkte, wir besuchten jedoch nur den Bereich der Hirnforschung, besonders die Abteilung „Kognitive Neurologie“.
Das Praktikum in der Hirnfoschung beinhaltete auch das Untersuchen von echten Gehirnen
Das Ziel der Hirnforschung ist es eine möglichst lückenlose Karte des Gehirns und seiner Funktionen zu bekommen, d. h., man möchte erforschen, welche Bereiche des Gehirns für welche Handlungen, Gefühle etc. verantwortlich sind. Hierbei reicht es natürlich nicht, sich totes Gewebe anzuschauen, denn daraus können keine Rückschlüsse auf die Funktion einzelner Hirnbereiche gezogen werden. Deshalb braucht man Verfahren, mit welchen die Forscher dem Menschen bzw. dem Gehirn beim Denken zusehen können. Hierbei gibt es vier Methoden (wobei wir nur drei kennen gelernt haben, die auch im Folgenden vorgestellt werden sollen).
Das erste so genannte Fenster zum Gehirn, welches wir kennen lernten, war das fMRT, die funktionelle Magnetresonanz Tomografie. Fast jeder hat schon mal vom CT gehört oder der „Röhre“. So ähnlich funktioniert auch das fMRT. Beim CT werden anatomische Strukturen wie Knochen, Sehnen oder Ähnliches aufgenommen. Mit Hilfe von visuellen Reizen können beim fMRT hingegen die momentan genutzten Gehirnareale dargestellt werden, da die Durchblutung dort vermehrt stattfindet, wodurch an diesen Stellen verstärkt Sauerstoff zu finden ist, dessen elektromagnetische Wellen mit einem großen Magnetfeld gemessen werden können.
Mit dieser Methode erhält man eine sehr gute räumliche Auflösung, da sehr viele Schichten des Gehirns aufgenommen werden; allerdings ist die zeitliche Auflösung schlechter, denn durch die lange Aufnahmezeit der Bilder können Vorgänge, die nur kurz an einer anderen Stelle des Gehirns passieren, nicht wahrgenommen werden.
Als zweite Methode zur Messung der Gehirnaktivitäten wurde uns das MEG vorgestellt.
Wenn der Mensch denkt, werden durch die Reize, die die Nerven weitergeben, kleine Ströme erzeugt. Um diese Ströme wiederum verläuft ein Magnetfeld, welches man messen kann.
Der Proband bekommt eine Kappe mit Elektroden aufgesetzt, sodass an diesen Stellen die Ströme des Gehirns gemessen werden können. Das Ergebnis sieht fast so aus wie Aufzeichnungen von Herzschlägen. Wenn die Kurve einer Elektrode besonders hoch ausschlägt, kann man daraus schließen, dass dieser Bereich gerade besonders aktiv ist. Insgesamt bietet dieses Verfahren eine gute zeitliche Auflösung, weil die Werte ständig aktualisiert werden, jedoch ist die räumliche Auflösung umso schlechter, da nur einige Elektroden zur Verfügung stehen.
drei der Elektrodenkappen, mit denen man die Gehirnströme beim EEG und MEG misst
Eine weitere Messtechnik ist die PET, die Positronen-Emissions-Tomographie. Hierbei wird dem Probanden mit Fluor radioaktiv markierte Glukose oder Aminosäure in geringen Mengen gespritzt. Nun lagert sich der Inhaltsstoff der Injektion an besonderen Stellen im Gehirn an (z. B. an Tumoren, die durch erhöhten Stoffwechsel mehr Glukose anreichern als das restliche Gewebe). Mit der Zeit zerfallen die radioaktiven „Schwänze" und sondern Strahlung ab, die mit einem Detektor gemessen werden kann.
Alle 3 Methoden werden sowohl für die Forschung als auch für klinische Zwecke genutzt.
Während unseres Praktikums in der Hirnforschung stellten uns die Wissenschaftler – Ärzte, Psychologen und Physiker – ihre persönlichen Projekte vor.
Ein Forscher beschäftigte sich zum Beispiel mit der Frage: Von wo steuert das Gehirn Erwartungen und was passiert, wenn erwartete Handlungen nicht eintreffen? Ein anderer ging der Frage nach, inwiefern Nikotin Neglect-Patienten hilft. Dies ist ein Phänomen, bei welchem die Menschen nur noch die Hälfte ihrer Umwelt wahrnehmen, z. B. essen sie nur die rechte Hälfte ihrer Portion oder schminken nur den rechten Teil ihres Mundes mit Lippenstift. Häufig wird es durch Schlaganfälle hervorgerufen.
Nadine hält ein Gehirn in der Hand.
Normalerweise wiegt es zwischen 1-1,5 kg (bei Männern und Frauen!)
Des Weiteren konnten wir auch einen Blick in die Hirn-Physiologie werfen, wo die Anatomie von Gehirnen untersucht wird.
Zu diesem Zweck wird Toten ihr Gehirn entnommen, welches nach sorgfältiger Reinigung in Formalin konserviert wird. Nach einiger Zeit kann es dem Formalin wieder entnommen und in flüssigem Paraffin (Wachs) ausgegossen werden, so dass es letztendlich in einem Wachsblock eingeschlossen wird. Dieser wird nun in eine spezielle Schneidemaschine gesetzt, mit der man hauchdünne Scheiben des Gehirns schneiden kann. Die Schnitte werden nun noch gesäubert und für die spätere Untersuchung unter dem Mikroskop angefärbt.
Insgesamt hat uns das Praktikum sehr gut gefallen, was an der interessanten Materie und vor allem an der netten und gut organisierten Betreuung lag! Vielen Dank!
Vielen Dank an alle Betreuer!