Geniale Erfindung: Der Kippel-Scanner fürs Gehirn
Medizintechnik Mit der Wippe die Gedanken wiegen
Bildgebende Verfahren sind aus dem Krankenhausalltag nicht mehr wegzudenken. Besonders spektakulär sind Aufnahmen des denkenden Gehirns. Den Grundstein dafür legte der italienische Universalgelehrte Angelo Mosso. Herzstück von Mossos Forschung war eine Wippe, mit der er den Zusammenhang zwischen Blutfluss und Gehirnaktivität nachweisen wollte. Der Neurowissenschaftler Stefano Sandrone hat vor Kurzem Mossos Manuskripte aus dem Jahr 1882 wiederentdeckt .
Dass sich die Gehirnaktivität an der Blutzufuhr ablesen lässt, ist heute Grundlage einiger bildgebender Verfahren, besonders der funktionellen Magnetresonanztomografie, kurz fMRT. Damit können Forscher sogar kurz zuvor gesehene Filme aus dem menschlichen Gehirn rekonstruieren. Vor 130 Jahren war Mosso mit der Annahme, dass mit steigender Aktivität im Gehirn dort auch mehr Blut gebraucht werde, allein unter seinen Forscherkollegen.
Von der Fontanelle zur Wippe
Der studierte Mediziner Mosso war ein regelrechter Tausendsassa. Er untersuchte den Schlaf von Affen, die Höhenkrankheit, Muskelerschöpfung beim Menschen - und war nebenbei Präsident des italienischen Serie-A-Klubs Reale Società Ginnastica di Torino .
Bis dato hatte Mosso den Blutfluss im Gehirn lediglich an Patienten mit einer Schädelspalte beobachten können. An dieser Öffnung der Schädeldecke, ähnlich der Fontanelle eines Neugeborenen, maß er das Pulsieren des Gehirns. Daraus konnte er zwar den Blutfluss der kranken Patienten berechnen, über gesunde Patienten sagte das jedoch noch nichts aus.
Also baute der Italiener eine Wippe und nannte sie die Menschliche-Zirkulationsbalance-Maschine. Tatsächlich geht es bei Mossos Gerät um Balance - und wie stark diese gestört wird.
Seine Patienten sollten sich auf eine Platte legen, die auf einem schmalen Mittelstück ausbalanciert wurde. Dazu nutzte Mosso ein Gegengewicht unter der Liegefläche. Anschließend ließ er seine Probanden etwas lesen und beobachtete, in welche Richtung die Platte kippte. Eine "sehr clevere Idee", sagt Gereon Fink, Chef der Neurologie am Uniklinikum Köln.
Philosophie schwerer als Zeitung
Mossos Annahme hinter dem Experiment ist simpel: Für anspruchsvolle Aufgaben braucht der Kopf besonders viel Blut. Und tatsächlich: "Je stärker der Proband mit einer emotionalen oder kognitiven Aufgabe beschäftigt war, desto weiter neigte sich das Gleichgewicht in Richtung Kopf", erklärt Stefano Sandrone, Neurowissenschaftler am King's College in London. Im übertragenen Sinne könne man damit das Gewicht der Gedanken messen.
Den Unterschied machen dabei gerade einmal bis zu 42 Gramm, erklärt Neurologe Gereon Fink. Denn das Gehirn brauche bei einer einfachen Aufgabe zusätzlich zum normalen Blutbedarf bis zu 40 Milliliter. "Je schwieriger die Aufgabe ist, desto mehr Blut fließt in den Kopf", sagt er.
Damit Bewegungen oder die Atmung der Probanden die Messungen nicht verzerren, wurden die Patienten festgezurrt und ihre Atmung aufgezeichnet und herausgerechnet.
Das Gerät mag auf den ersten Blick zwar aussehen wie eine mittelalterliche Streckbank. Für die Probanden muss die Untersuchung jedoch ganz angenehm gewesen sein. "Wir wissen aus Mossos Berichten, dass einige der Teilnehmer während des Experiments auf der Maschine einschliefen", sagt Sandrone.
Waage unter dem Kopf
Ob das Gerät tatsächlich funktioniert hat, ist unklar, schreibt Mosso-Entdecker Sandrone. Der britische Neurowissenschaftler David Field von der Universität Reading hat die Probe aufs Exempel gemacht - und Mossos Maschine nachgebaut. Er wollte das Prinzip in einer Vorlesung veranschaulichen, sagt er. Allerdings nahm er kleine Änderungen vor. Anstatt die Liegefläche auszubalancieren, befestigte er sie am Fußende. Unter dem Kopfende platzierte er eine Waage, die anzeigt, ob der Kopf beim Lesen schwerer wird.
Seinen Studenten konnte er so zeigen, dass zwischen der Hirnaktivität und dem Blutfluss eine direkte Beziehung besteht. "Tatsächlich wissen wir immer noch nicht, ob Mossos Apparat funktionierte", sagt Field. "Aber von meiner Version wissen wir es."
