Forscher strahlen zum ersten Mal Licht durch den Kopf eines Menschen

Gibt es ein Problem mit dem menschlichen Gehirn, braucht es oft große MRT-Geräte, um herauszufinden, was nicht stimmt. Diese Verfahren sind zwar genau, aber auch relativ teuer.  

Wissenschafter haben nun eine neue Möglichkeit gefunden, die günstiger ist. Zum ersten Mal ist es Forschern gelungen, den Kopf eines Menschen vollständig zu durchleuchten, wie Science Alert berichtet. Bisher schien das undenkbar. 

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Wie Licht bei der Erforschung des Gehirns hilft

Die funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) war bereits bis jetzt eine Möglichkeit, um das Gehirn eines Menschen zu untersuchen. Damit ist ein nicht invasives bildgebendes Verfahren gemeint, das auch relativ günstig ist. Vereinfacht gesagt misst man, wie Licht vom Blut im Gehirn absorbiert wird, um auf die Aktivität zu schließen. 

Das Problem daran ist nur, dass man mit dieser Methode nicht so tief in das Gehirn eindringen kann, also rund 40 Millimeter. Nun haben Wissenschafter der Universität Glasgow eine neue Methode entwickelt, um Antworten auf Fragen zum Gehirn zu finden. Ihre Ergebnisse haben sie im Journal Neurophotonics veröffentlicht. 

Den Schädel durchleuchten

Konkret haben die Wissenschafter mit der neuen Methode die Empfindlichkeit der fNIRS erweitert. Dadurch kann das Infrarotlicht noch tiefer eindringen und Knochen, Neuronen oder Gewebe durchleuchten. 

Um das zu erreichen, mussten die Forscher die Stärke des Nahinfrarot-Lasers erhöhen und die Vorrichtung dafür anpassen. Doch auch dann war in den Experimenten nur ein kleines Rinnsal von Photonen zu erkennen. Hinzu kommt, dass das Verfahren nur bei einem von 8 Studienteilnehmern und Teilnehmerinnen erfolgreich war. 

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Bei diesem Mann hat es geklappt

Bei einem Mann ohne Haare und mit heller Haut ist es dann aber gelungen. Dafür brauchte der Scan aber 30 Minuten. Für den medizinischen Alltag ist diese Dauer noch eher unpraktisch. 

Dennoch ist auch das ein Fortschritt, denn somit hat man eine weitere Methode, um zu erkennen, was im Kopf eines Menschen passiert, ohne ihn öffnen zu müssen. „Diese Ergebnisse decken das Potenzial auf, nicht-invasive, auf Licht basierende Technologien zur Bildgebung des Gehirns auf die Tomographie kritischer Biomarker tief im Kopf des erwachsenen Menschen auszuweiten“, so die Forscher. 

Sie konnten auch beweisen, dass es möglich ist, Licht durch den gesamten Schädel eines Menschen zu leiten. Dabei geholfen haben Computermodelle, die auf detaillierten 3D-Scans basieren. Diese sagten die Bewegung der Photonen voraus. Die Prognosen stimmten mit den Ergebnissen des Experiments überein. 

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Weitere Ergebnisse der Studie 

Ein weiteres Ergebnis dieser Studie ist, dass das Licht bestimmte Pfade nutzt und nicht einfach wahllos durch den Kopf gestreut wird. Diese Erkenntnis könne dazu beitragen, Gehirnscans gezielter durchführen zu können. 

In Zukunft komme es aber darauf an, Bildgebungsverfahren zu entwickeln, die schneller durchgeführt werden können. Diese Methode habe laut den Forschern aber das Potenzial, die technologische Lücke zwischen billigen und tragbaren Geräten wie der Elektroenzephalographie (EEG) und teuren hochauflösenden Instrumenten wie der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI) zu schließen.