Die mikroskopische Anisotropie der Wasser-Diffusion im menschlichen Gehirn zur Charakterisierung des Gewebes auf zellulärer Ebene

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Die Messung von Diffusionseigenschaften mit der Magnetresonanz-Tomographie (MRT) stellt ein wichtiges Werkzeug in den Neurowissenschaften dar, insbesondere da aus der Richtungsabhängigkeit (Anisotropie) und der Vorzugsrichtung der Wasser-Diffusion im lebenden Gehirn Rückschlüsse auf die Integrität und Orientierung der Nervenfasern in der weißen Hirnsubstanz gezogen werden können (Diffusions-Tensor-Bildgebung, DTI). Eine Bewertung der vielen Befunde, die bei pathologischen Prozessen oder einer verminderten Leistungsfähigkeit bei bestimmten kognitiven Aufgaben eine lokal reduzierte Richtungsabhängigkeit der Diffusion zeigen, ist allerdings schwierig: mit der Diffusions-Tensor-Bildgebung können Bereiche mit wenigen, aber gleichförmig orientierten Nervenfasern nicht von solchen unterschieden werden, in denen viele Nervenfasern mit unterschiedlichsten Orientierungen verlaufen. Wie bereits an Gewebeproben gezeigt wurde, ist es mit einer erweiterten Methode, der sogenannten Doppel-Wellenvektor-Bildgebung (DWV-Bildgebung), jedoch möglich, die Anisotropie der Diffusion auf mikroskopischer, d.h. zellulärer, Ebene zu untersuchen. Damit könnten Bereiche mit einer geringen und hohen Dichte von Nervenfasern, unabhängig von deren Orientierung, unterschieden werden, beispielsweise eine Verminderung von Faserverbindungen von komplizierten Faserkreuzungen. Im Rahmen dieses Projektes soll die Anwendbarkeit dieser Methode in gesunden Probanden gezeigt und die Sensitivität für die Diffusions-Anisotropie auf mikroskopischer Ebene in weißer und grauer Hirnsubstanz demonstriert werden.