Hochauflösende MRT macht bisher verborgene Gebiete des menschlichen Gehirns sichtbar

Ein Team von Neurowissenschaftlern an der Technischen Universität Dresden hat eine neuartige, nicht-invasive bildgebungsbasierte Methode zur Untersuchung des visuell-sensorischen Thalamus entdeckt. Der visuell-sensorische Thalamus ist eine Schlüsselregion im Gehirn, welche die Augen mit der Großhirnrinde verbindet und deren Schädigung mit vielen Störungen des Sehens einhergeht. Die neue Methode könnte in naher Zukunft ein vertieftes Verständnis der visuellen Sinnesverarbeitung ermöglichen.

Der visuell-sensorische Thalamus ist eine wichtige Struktur des menschlichen Gehirns, die aus zwei Teilen besteht. Die Symptome vieler Krankheiten, wie Legasthenie und Grünem Star, werden mit Veränderungen in dieser Region in Verbindung gebracht. Bisher war es sehr schwierig, diese beiden Teile am lebenden Menschen zu untersuchen, da sie winzig sind und sich sehr tief im Inneren des Gehirns befinden. 

Diese Schwierigkeit, den visuell-sensorischen Thalamus im Detail zu untersuchen, hat das Verständnis über die Funktionsweise der visuellen Sinnesverarbeitung in der Vergangenheit stark beeinträchtigt. Christa-Müller Axt ist Doktorandin und beschäftigt sich in der Abteilung von Neurowissenschaftlerin Prof. Katharina von Kriegstein an der TU Dresden mit dem visuell-sensorischen Thalamus. Durch Zufall entdeckte die Doktorandin in Neuroimaging-Daten Strukturen, die den beiden visuell-sensorischen Thalamus-Teilen ähnelten. Die Neuroimaging-Daten waren einzigartig, da sie eine äußerst hohe räumliche Auflösung aufwiesen und mit einem speziellen Magnetresonanztomographen (MRT) am MPI-CBS in Leipzig aufgenommen wurden, wo von Kriegsteins Gruppe neurowissenschaftliche Studien zu Legasthenie durchführte. Christa Müller-Axt verfolgte diese Entdeckung in einer Reihe weiterer neuartiger Experimente, bei denen sie in-vivo-(am lebenden Objekt gewonnene) und post-mortem-(am toten Objekt gewonnene) MRT-Daten mit hoher räumlicher Auflösung sowie post-mortem Histologie (Wissenschaft von den Geweben des menschlichen Körpers) analysierte, und war sich bald sicher, die beiden Teile des visuell-sensorischen Thalamus entdeckt zu haben.

Die Ergebnisse zeigen, dass die zwei Teile des visuell-sensorischen Thalamus durch unterschiedliche Mengen an weißer Hirnsubstanz (Myelin) gekennzeichnet sind. Diese Information lässt sich in den neuartigen MRT-Daten erkennen und kann somit zur detaillierten Untersuchung des visuell-sensorischen Thalamus beim lebenden Menschen verwendet werden. 

"Die Erkenntnis, dass wir die Teile des visuell-sensorischen Thalamus bei lebenden Menschen darstellen können, ist fantastisch. In naher Zukunft kann man damit die visuell-sensorische Verarbeitung sowohl bei gesunden, als auch bei kranken Menschen untersuchen", sagt Erstautorin Christa Müller-Axt und erklärt: "Post-mortem Studien bei Legasthenie haben gezeigt, dass es speziell in einem der beiden Teile des visuell-sensorischen Thalamus strukturelle Veränderungen gibt. Jedoch gibt es nur sehr wenige dieser post-mortem Untersuchungen, weswegen es schwierig zu sagen ist, ob alle Legastheniker diese Art von Veränderungen im visuell-sensorischen Thalamus aufweisen. Außerdem können post-mortem Daten nichts über die funktionellen Auswirkungen dieser Veränderungen und ihren spezifischen Beitrag zu den Entwicklungssymptomen der Legasthenie aussagen. Daher erwarten wir, dass unser neuartiger in-vivo Ansatz die Forschung über die Rolle des visuell-sensorischen Thalamus bei Legasthenie erheblich erleichtern und vorantreiben wird."

Originalpublikation

Christa Müller-Axt, Cornelius Eichner, Henriette Rusch, Louise Kauffmann, Pierre-Louis Bazin, Alfred Anwander, Markus Morawski, Katharina von Kriegstein. Mapping the human lateral geniculate nucleus and its cytoarchitectonic subdivisions using quantitative MRI, NeuroImage, Volume 244, 2021, 118559. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2021.118559