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Lexikon der Neurowissenschaft: Kernspinresonanzspektroskopie

Kernspinresonanzspektroskopie, Magnetresonanzspektroskopie, Magnetkernspinresonanzspektroskopie, NMR-Spektroskopie, E nuclear magnetic resonance spectroscopy, eine zur Strukturaufklärung von organischen und metallorganischen, seltener von anorganischen Verbindungen angewandte Methode, die den Eigendrehimpuls (Spin, siehe Zusatzinfo ) von Atomkernen mißt. Dabei wird die Verbindung einem nicht-oszillierenden magnetischen Feld ausgesetzt. Die charakteristische Kernresonanz bestimmter Atome oder funktioneller Gruppen in diesem Feld wird durch benachbarte Atome oder Gruppen verändert, wodurch Rückschlüsse auf die Molekülstruktur gezogen werden können ( siehe Zusatzinfo ). In der Neurowissenschaft eignet sich die Kernspinresonanzspektroskopie zur in vivo Untersuchung von Stoffwechselvorgängen im Nervensystem: In einem zu untersuchenden Volumen lassen sich im Kernspinresonanzspektrum charakteristische Gipfel für bestimmte Moleküle identifizieren, deren Veränderungen auf Stoffwechselerkrankungen hindeuten. Kernspinresonanztomographie.

Kernspinresonanzspektroskopie

Der Spin ist ein quantisierter Eigendrehimpuls eines Teilchens, der für eine Teilchenart charakteristisch ist. Atome, die einen von Null verschiedenen Spin haben, verfügen über ein magnetisches Moment (sind paramagnetisch) und verhalten sich aus diesem Grund ähnlich wie kleine Magnete. Setzt man solche Atome einem Magnetfeld aus, versuchen diese Magnete, sich entsprechend diesem auszurichten. Ein Atomkern verhält sich in einem Magnetfeld wie ein Kreisel. Sind die Richtung des atomaren magnetischen Moments und die Richtung des äußeren Magnetfelds gerade entgegengesetzt, wird ein maximales Drehmoment auf den Kern ausgeübt, welches versucht, beide magnetische Momente parallel zu stellen. Der nucleare Kreisel antwortet darauf mit einer ausweichenden Präzessionsbewegung, indem er um die Feldlinien des äußeren Magnetfelds "kreiselt". Durch Einstrahlung eines Radiowellenimpulses geeigneter Frequenz gelingt es, trotz Präzessionsbewegung die Richtung des nuclearen magnetischen Moments bezüglich des Magnetfelds zu ändern. Über die Frequenz des Radiowellenimpulses kann die Energie gemessen werden, die für den Übergang von paralleler zu antiparalleler Einstellung notwendig ist.
Kernspintomographischen Messungen liegt u.a. zugrunde, daß die von den präzedierenden Kernspins abgegebene elektromagnetische Strahlung je nach Art des "Materials" und dessen Absorptionsverhalten unterschiedlich stark gedämpft wird. Das lokale Magnetfeld, das paramagnetische Kerne erfahren, hängt auch von der chemischen Umgebung eines Kerns ab. Mit der damit einhergehenden Verschiebung der Resonanzfrequenz (chemische Verschiebung) läßt sich auch die chemische Bindungsumgebung messen und ermitteln, ob etwa eine homöopolare H-H-Bindung, eine CH- oder eine OH-Bindung vorliegt.

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