Scharfer Blick ins Gehirn

Wissenschaftler der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg haben ein Verfahren entwickelt, durch das Gehirnstrukturen in bisher nicht dagewesener Auflösung dargestellt werden konnten. Den einzigartigen Bilddatensatz stellten sie jetzt mit der Veröffentlichung im renommierten Fachjournal Nature Scientific Data weltweit Wissenschaftlern für weitere Forschungszwecke zur Verfügung.

Blick in das Gehirn. Neuronen in bisher unbekannter hoher Auflösung.

Die von Prof. Dr. Oliver Speck von der Fakultät für Naturwissenschaften und seiner Abteilung Biomedizinische Magnetresonanz erzeugte vollständige Darstellung des menschlichen Gehirns ist 64 Mal höher aufgelöst als die neurowissenschaftliche Standardauflösung und drei Mal höher als die höchste bisher erzielte Auflösung von Bildern des Gehirns eines lebenden Menschen in einem Magnetresonanztomographen (MRT).
Die Bilder wurden mit dem 7-Tesla-MRT des Leibniz-Instituts für Neurobiologie in Magdeburg über mehrere Tage hinweg mit einer Gesamtmesszeit von etwa acht Stunden aufgenommen. Das Datenvolumen beträgt 1,2 Terabyte.

Der Medizintechniker Falk Lüsebrink hat die Daten im Rahmen seiner Doktorarbeit am Institut für Experimentelle Physik bei Prof. Speck generiert. In seiner Arbeit ermittelt er limitierende Faktoren bei der Analyse von Gehirndaten des MRT, um zukünftig kleinste Veränderungen des Gehirns, beispielsweise bei der normalen Alterung oder im Verlauf von neurodegenerativen Erkrankungen, besser untersuchen zu können. „Hohe Auflösungen erfordern eine sehr lange Messzeit im MRT. Ähnlich einer Fotoaufnahme bei Nacht, kann durch eine lange Verweildauer der Patienten im MRT das gemessene Signal verstärkt werden“, erklärt der Nachwuchswissenschaftler. „Patienten bewegen sich allerdings etwa drei Millimeter je Minute während einer Messung. Aufgrund dieser Bewegungen würde das Bild verwischen und nicht scharf sein“, so Lüsebrink weiter.

Um dennoch scharfe Bilder bei dieser einmalig hohen Auflösung zu erzielen, nutzten die Wissenschaftler ein von Prof. Speck und seinem Team entwickeltes Verfahren zur Echtzeit-Bewegungskorrektur, das die unweigerlich auftretenden Bewegungen des Probanden während der langen Aufnahmedauer im MRT automatisch korrigierte.

„Die für die Aufnahme solcher Daten erforderliche Kombination aus Hochfeld-MRT und Bewegungskorrektur ist weltweit nahezu einzigartig und unterstreicht die Spitzenstellung der Universität Magdeburg in den bildgebenden Neurowissenschaften“, so Prof. Oliver Speck.

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