Auricher Wissenschaftstage –
Forum einer dritten Kultur
Praktikum im Institut für Medizin (IME) in Jülich
vom 21. bis zum 24. März 2005
Von Anna Wiebel und
Van Khanh Nguyen
Im IME wird hauptsächlich die Struktur und die Funktion des menschlichen Gehirns erforscht. Dies soll dazu beitragen Erkrankungen im Gehirn in Zukunft schneller und effektiver behandeln zu können. Bei unserem Praktikum haben wir Einblick in sämtliche Bereiche gewonnen, die in Jülich zur Erforschung des menschlichen Gehirns beitragen.
Wir haben bei Frau Feldhaus, einer älteren Dame gewohnt. Sie vermietet in ihrem Haus Zimmer an internationale Professoren und Angestellte des Forschungszentrums, auch an Praktikanten. Am morgen nach der Anreise wurden wir von Frau Baurmann, unserer Betreuerin in den folgenden Tagen, eingewiesen, haben unsere Ausweise bekommen, ohne die man das Gelände des Forschungszentrums nicht betreten darf. Anschließend sind wir in die Institute gegangen, in denen wir das Praktikum absolvierten.
In den ersten zwei Tagen lernten wir hauptsächlich die Geräte kennen, mit Hilfe derer die Struktur des Gehirns erforscht wird:
Bei der Magnetenzephalographie messen ca. 150 Sensoren die Gehirnströme. Das Gerät ist so empfindlich, dass bei Messungen der Flur nur sehr ruhig genutzt werden darf. Zunächst wird der Kopf digitalisiert, damit die Lage des Gehirns später besser bestimmt werden kann, vor allem, wenn der Patient sich bewegt, denn bei der Messung selbst muss er eigentlich still liegen. Hier werden nun vom Gerät schwache Magnetfelder registriert, die von den Hirnströmen stammen. Mit Großrechnern werden die Messdaten unterschiedlichen Hirnbereichen zugeordnet und als Bilder dargestellt. Die Forscher an diesem Gerät beschäftigen sich hauptsächlich mit Parkinson Patienten und Patienten, die einen Hirnschrittmacher bräuchten, wobei die Einpflanzung dieser Geräte, die sich bei den meisten Patienten positiv auswirkt im Aachener oder Kölner Krankenhaus gemacht wird.
Bei der Magnet-Resonanz-Tomographie werden die Protonenströme im Körper gemessen. Bei der Messung wird der Patient in eine große Spule geschoben, die mit 3.000 Liter Helium auf 4 Calvin gekühlt wird. Die Protonenströme im Körper, oder wie hier wichtig im Hirn, werden anhand magnetischer Anziehung gemessen. Je größer der Magnet ist, desto genauer werden die Bilder, die bei dem Messvorgang in bestimmten Abständen gemacht werden. Die Bilder machen das Gewebe des Hirns sichtbar. Die sich bewegenden Protonen lassen aufgrund ihrer Geschwindigkeit und Stärke ihres Fortbewegens auf krankes, wie gesundes Gewebe schließen.
Bei der PET (Positronen-Emissions-Tomographie) werden Körperstoffe, wie zum Beispiel Glucose radioaktiv gekennzeichnet (der radioaktive Stoff hat eine geringe Halbwertszeit und werden im Institut selbst hergestellt), indem einem Patienten oder Probanden radioaktives Butanol injiziert wird. Es soll herausgefunden werden wo sich die im Gehirn befindlichen Rezeptoren befinden und wo sie sich häufen. Das Butanol lagert an spezifische Rezeptoren an und die Verteilung der Teilchen im Hirn kann mit den Sensoren der PET festgestellt werden.
Bevor die Bilder erstellt werden können, geschieht folgendes: Die radioaktiven Teilchen zerfallen im Winkel von 180°. Beim Zerfall geben sie eine Strahlung ab, die über einen Computer erfasst wird. Ein Computer errechnet aus den Messdaten über 400 Schichtbilder. Werden diese Schichten hintereinander gefügt, ergibt sich eine räumliche Darstellung des Gehirns. Diese Methode wird auch genutzt um auch kleine Veränderungen im Hirn festzustellen, zum Beispiel Tumore im Anfangsstadium.
Das sind nur Beispiele der Methoden, die wir kennen gelernt haben. Weiter haben wir von Anwendungsmethoden erfahren und von Versuchen mit Probanden, die zum Beispiel Psychologen ausgeführt haben. Die Fragestellung eines Psychologen war, ob man Emotionen auch objektiv berechnen kann. Beim Zeigen von Bildern, die unterschiedliche Stimmungen ausdrücken, wurde einmal der Schweiß gemessen und außerdem im Magnet-Resonanz-Thomographen die Reaktion des Gehirns.
Außerdem wurden uns tote menschliche Gehirne gezeigt, die in 20µ dicke Scheiben geschnitten werden, die dann unter dem Mikroskop untersucht werden, um die einzelnen Gehirnregionen genauer definieren zu können.
Gehirnpräparate
Aus einem menschlichen Gehirn entstehen 7.000 bis 8.000 Schnitte. Aber bevor es zerschnitten werden kann, wird es in Formalin konserviert. Dann wird es in immer stärker konzentrierte Alkohollösungen eingelegt und zuletzt in Paraphin eingeschlossen, damit es hart genug ist, um geschnitten zu werden. Allein für das Schneiden und aufkleben auf Objektträger benötigt eine Laborassistentin, ohne weitere Beschäftigung ein ganzes Jahr.
Khanh mit präpariertem Gehirn
Am letzten Tag waren wir im Labor. Dort wurde auch mit Ratten experimentiert, da die Hirnareale einer Ratte den menschlichen Hirnarealen relativ ähnlich sind. Wir waren bei der Sektion einer Ratte anwesend, durften später auch selbst eine sezieren. Das entnommene Rattengehirn wurde homogenisiert und abgefüllt, damit es für spätere Versuche zur Verfügung steht.
Es war interessant zu erfahren wie viele Wissenschaftler aus unterschiedlichen Gebieten (Biologie, Medizin, Chemie, Physik, Psychologie) allein in dem medizinischen Bereich in einem Netz zusammenarbeiten und wie groß die Abhängigkeit untereinander ist. Professoren, Doktoren, Doktoranden und Diplomanden arbeiten eng zusammen und alle waren sehr hilfsbereit und offen und haben ihre aktuellen Projekte geschildert.
Gerade bei Doktoranden, die uns über den Stand und die Fragestellung und Aufgabe in ihrer Doktorarbeit informierten, erfuhren wir viel über das jeweilige Studium und die Studienbedingungen des jeweiligen Faches. Anhand der vielen verschiedenen Meinungen und Ratschläge konnten wir uns unter den Studienfächern genauere Vorstellungen machen und unsere späteren Berufsziele genauer festlegen.
Wir hatten im Jülicher Forschungszentrum eine arbeitsintensive und sehr lehrreiche Zeit. Durch das Praktikum erlangten wir tiefe Einblicke in die Funktionsweise und Struktur des Gehirns. Allgemein können wir beide ein Praktikum im Rahmen der Auricher Wissenschaftstage, insbesondere im Forschungszentrum Jülich, nur empfehlen.