Blutzirkulation abbilden 28.08.2014, 10:15 Uhr

Blick ins Gehirn mit mehrstufigem Verfahren möglich

Oft lassen sich schwere Gehirnschäden auf eine unzureichende Blutzufuhr zurückführen. Im konkreten Fall ist das aber nur schwer auszumachen. Nun ist es Forschern der amerikanischen Stanford Universität gelungen, ein Verfahren zu entwickeln, das mit Hilfe von Lasern und Kohlenstoff-Nanoröhrchen die Blutzirkulation im Gehirn eines lebenden Wesens gut sichtbar macht.

Forscher der amerikanischen Stanford Universität haben ein Verfahren entwickelt, mit dem die Blutzirkulation im Gehirn eines lebenden Wesens gut sichtbar zu machen ist. Dabei kommen Laser und Kohlenstoff-Nanoröhrchen zum Einsatz.

Forscher der amerikanischen Stanford Universität haben ein Verfahren entwickelt, mit dem die Blutzirkulation im Gehirn eines lebenden Wesens gut sichtbar zu machen ist. Dabei kommen Laser und Kohlenstoff-Nanoröhrchen zum Einsatz.

Foto: Stanford University/Dai Lab

Die neue Technik ist von dem Forscherteam um Professor Hongjie Dai bislang mit Erfolg an Mäusen getestet worden: Die Blutzirkulation im Gehirn der lebenden Tiere konnte gut abgebildet werden. Die Tests sind in der Zeitschrift Nature Photonics veröffentlicht worden. Die Forscher gehen davon aus, dass das neue Verfahren in einiger Zeit auch bei Menschen angewandt werden kann. Damit würde es dann möglich, detaillierte Informationen über  das Gehirn von Schlaganfall-Opfern oder auch von Menschen, die an starker Migräne leiden, zu erhalten.

Langfristig könnte diese Technik unter Umständen auch für Menschen, die unter Alzheimer oder Parkinson leiden, nützlich sein und neue Erkenntnisse über diese Krankheiten liefern.

Bislang Schädel öffnen oder scannen 

Bislang ist es äußerst kompliziert, Einblicke in die Blutströme im Gehirn zu bekommen. Chirurgisch kann das durch Öffnen des Schädels geschehen. Ein riskantes Vorgehen, das zudem leicht die gewinnbaren Erkenntnisse verfälscht. Mittels CT oder MRT-Scans lassen sich andere Informationen zum Zustand des Gehirn sammeln. Auf diese Weise ist es aber nicht möglich einen Eindruck von einzelnen Blutgefäßen zu bekommen.

Neues Verfahren ist mehrstufig

Die erste Stufe des neuen Verfahrens wird als NIR-IIa bezeichnet. Diese Abkürzung steht für Near-Infrarot-IIa-Imaging. Dabei werden in Wasser eingegebene Kohlenstoff-Nanoröhrchen in den Blutkreislauf der lebenden Maus gespritzt.

Bislang haben die Forscher das neue Verfahren, mit dem sich die Blutzirkulation im Gehirn abbilden lässt, nur an Tieren getestet. Sie sind aber davon überzeugt, dass es sich künftig auch beim Menschen anwenden lässt.

Bislang haben die Forscher das neue Verfahren, mit dem sich die Blutzirkulation im Gehirn abbilden lässt, nur an Tieren getestet. Sie sind aber davon überzeugt, dass es sich künftig auch beim Menschen anwenden lässt.

Foto: Stanford University/Dai Lab

Als zweiter Schritt beleuchtet ein Nah-Infrarot-Laser den Schädel der Maus. Das von diesem Laser ausgehende Licht führt dazu, dass die Nanoröhrchen im Gehirnblut der Maus zu fluoreszieren beginnen – und zwar mit einer Wellenlänge von 1300 bis 1400 Nanometern. Dabei geht kaum Licht verloren. Die fluoreszierenden Nanoröhrchen erlauben vielmehr einen umfassenden Blick in die Blutbewegung im Gehirn der Maus.

Gehirntätigkeit wird nicht beeinflusst 

Dieser Blick reicht bis zu einer Tiefe von drei Millimetern, gemessen von der Innenseite der Schädeldecke der Maus aus. Wie Professor Dai betont, hat das geschilderte Vorgehen keinerlei negativen Einfluss auf die Gehirntätigkeit der Maus. Die Maus nimmt keinen Schaden durch die Tests. Ihr muss lediglich das Fell am Schädel über dem Gehirn abrasiert werden. Dieses wächst aber schnell wieder nach.

Vielfältige Bedingungen für Gehirn-Tests an Menschen

Wie Dr. Guosong Hong aus dem Stanford-Forscherteam betont, müssen eine ganze Reihe von Voraussetzungen erfüllt werden, um das geschilderte Verfahren auch im Blick auf das menschliche Gehirn nutzen zu können. Dazu gehört, dass das Laserlicht mehr als die drei Millimeter im Falle der Maus in das menschliche Gehirn eindringen muss. Darüberhinaus muss es zulässig werden, Nanoröhrchen in den menschlichen Blutkreislauf einzuspritzen. Schließlich sei es erforderlich, andere Flüssigkeiten als nur Wasser zu benutzen, um die Fluoreszenz der Blutströme im Gehirn sichtbar zu machen. 

Von Peter Odrich

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