Farbenfrohes Gehirn

Ein Gehirn besteht aus ungefähr 100 Milliarden Nervenzellen. Damit diese in Kontakt treten können, sind sie über Nervenfasern miteinander verbunden. Diese "Leitungen" im Gehirn eines vierjährigen Jungens haben Forscher mit Hilfe eines Hirnscanners sichtbar gemacht. Normalerweise sind sie natürlich nicht mit dem bloßen Auge sichtbar und auch nicht so bunt.

So sieht das Gehirn eines vierjährigen Jungen aus. Okay, nicht ganz – in Wirklichkeit ist es leider nicht so schön bunt. Von außen sieht es eher aus wie eine rosafarbene Kugel mit einer sehr faltigen Oberfläche. Aber mit Hilfe einer komplizierten wissenschaftlichen Technik – der Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) – kann man sich das Innere eines Gehirns so farbenfroh auf dem Computer anzeigen lassen.

Dazu legt sich die Versuchsperson, deren Schädel durchleuchtet werden soll, in einen Magnetresonanztomografen. Das ist eine große Röhre, um die herum ein mächtiger Elektro-Magnet sitzt. Der erzeugt ein sehr starkes Magnetfeld: Es ist zehntausendmal so stark wie das Magnetfeld unserer Erde! Dieses Feld regt nun bestimmte Teilchen an, von denen es in unserem Körper nur so wimmelt: die Wasserstoffatome. Angeregt durch das Magnetfeld, drehen sie sich alle in dieselbe Richtung – so ähnlich wie ganz viele Kompassnadeln, die gleichzeitig nach Norden ausschlagen, oder wie Büroklammern, die von einem Magneten angezogen werden. Dabei erzeugt jedes einzelne Atom eine sehr schwache elektrische Spannung. Wenn der Magnet abgeschaltet wird, drehen sich die Wasserstoffatome wieder zurück in ihre ursprüngliche Position. Der Knackpunkt: Bei verschiedenen Arten von Gewebe, zum Beispiel Hirnwasser, Nerven oder Fettgewebe, dauert es unterschiedlich lange, bis sich die Atome wieder zurückgedreht haben. Diese Zeit kann man messen. Der Computer setzt daraus dann ein Bild vom Inneren des Körpers zusammen.

So können Ärzte und Forscher sich das Gehirn ganz genau ansehen. Je nachdem, was sie herausfinden wollen, nutzen sie verschiedene Varianten dieser Technik. Mit Hilfe der DTI erfahren sie zum Beispiel, wie die 100 Milliarden Gehirnzellen im Kopf miteinander verbunden sind. Diese Verbindungen nennt man Axone. Sie sind die bunten Stränge auf dem Bild. Ohne diese elektrischen Leitungen wären unsere Nervenzellen praktisch nutzlos, denn sie arbeiten nur im Team erfolgreich: Das wäre so, wie eine Million Freunde zu haben, aber keine Möglichkeit, sie zu erreichen! Jede dieser Nervenleitungen beginnt und endet in einer bestimmten Region des Gehirns. Im Bild ist das durch die verschiedenen Farben gekennzeichnet, die nachträglich am Computer hinzugefügt wurden.

(Bild mit freundlicher Genehmigung der Newcastle University: http://www.ncl.ac.uk/press.office/press.release/item/brain-connections-may-explain-why-girls-mature-faster)