Kurze Nervenfasern sichtbar gemacht

Bereiche in der prim?ren Sehrinde des Gehirns, die den gleichen Teil des Gesichtsfeldes verarbeiten, sind st?rker miteinander verbunden

16. April 2020

Einem Team um Nikolaus Weiskopf vom Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig ist es gelungen, die kurzen neuronalen Fasern mit Hilfe der Magnetresonanztomographie (MRT) im lebenden menschlichen Gehirn sichtbar zu machen. Ihre Studie im Journal Cerebral Cortex ist ein wichtiger Schritt, um das einzigartige Netzwerk der anatomischen Verbindungen und den Informationsfluss im Gehirn bei gesunden und erkrankten Menschen deutlich genauer zu rekonstruieren und damit besser zu verstehen.

Zu sehen ist eine repr?sentative Teilmenge der kurzen Fasern der wei?en Substanz, die die unteren und oberen visuellen Bereiche im Gehirn verbinden.

Das menschliche Gehirn ist ein immenses Netzwerk aus einer Vielzahl von Zellen, die durch Milliarden von Nervenfasern miteinander verbunden sind. Fast 90 Prozent der Verbindungen in unserem Gehirn sind kurz und übertragen Informationen zwischen niedrigeren und h?heren Verarbeitungsebenen. Diese Verbindungen sorgen dafür, dass unser Gehirn funktioniert: Mit ihrer Hilfe sehen, h?ren, denken und handeln wir. Deshalb sind Neurowissenschaftler auf der Suche nach neuen Methoden, die diese kurzen Verbindungen nicht invasiv darstellen k?nnen. "Wir sind jetzt in der Lage, kurze Nervenfasern mit einer Aufl?sung, die h?her als ein Millimeter ist, zu erkennen. Um unsere Ergebnisse zu validieren, kombinieren wir die funktionelle und anatomische Magnetresonanztomographie und vergleichen deren Ergebnisse miteinander", erkl?rt Fakhereh Movahedian Attar, welche die Studie mit ihren Kollegen am Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften durchgeführt hat.

Die Wissenschaftler machen neuronale Fasern und Nervenverbindungen im Gehirn sichtbar, indem sie die eingeschr?nkte Beweglichkeit von Wasser in den dicht gepackten Nervenfaserbündeln ausnutzen. Daraus werden dann die Faserrichtungen und Verbindungsst?rken abgeleitet. ?Diese Methode wird standardm??ig zur Erkennung von langen Faserbahnen im Gehirn verwendet, doch die kurzen Fasern, die dünn sind und sich h?ufig kreuzen, werden oft nicht erkannt. Wir haben nun neueste Magnetresonanztomographie-Technik und zugeschnittene Analysetechniken kombiniert, um diese Einschr?nkung zu überwinden. Um die kurzen Fasern abzubilden, haben wir den Connectom Scanner unseres Instituts verwendet, eines von vier Ger?ten dieser Art weltweit“, beschreibt Fakhereh Movahedian Attar die Methode.

Verdrahtete Bereiche

Sie und ihre Kollegen konnten zeigen, dass die Bereiche im visuellen Kortex unseres Gehirns, die für die Sehverarbeitung auf niedriger und h?herer Ebene verantwortlich sind, nach einem ganz bestimmten Prinzip durch kurze Fasern miteinander verdrahtet sind. Solche kortikalen Regionen, die den gleichen Teil des Gesichtsfeldes verarbeiten, sind auch st?rker miteinander verbunden. So wie Stra?ennetze den Verkehrsfluss und die Verkehrsrichtung bestimmen, k?nnen die Forscher nun besser verstehen, wie die Hirnstruktur die jeweilige Funktion bestimmt.

Die kurzen Faserbahnen ver?ndern sich mit der normalen Hirnentwicklung und k?nnen auch von verschiedenen neurodegenerativen Erkrankungen betroffen sein, wie zum Beispiel Multipler Sklerose. Daher verspricht ihre verbesserte Messung nicht nur Fortschritte in den Grundlagenwissenschaften, sondern langfristig m?glicherweise auch in der klinischen Diagnostik.

Die kurzen Fasern der wei?en Substanz, die nahe gelegene Bereiche des Kortex miteinander verbinden, wurden mittels MRT nachgewiesen.

Kurze Nervenfasern sichtbar gemacht

Die kurzen Fasern der wei?en Substanz, die nahe gelegene Bereiche des Kortex miteinander verbinden, wurden mittels MRT nachgewiesen.

Verbindung von visuellen Bereichen im Gehirn

Die kurzen Fasern der wei?en Substanz verbinden die unteren und oberen visuellen Bereiche im Gehirn.

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