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Titelstory

Forschungsalltag hautnah: Kommunikation im Gehirn sichtbar machen

Ausgabe 3/20 - „Den Verlauf einschätzen und den Therapieerfolg messen: Neue Wege zu Patienten-relevanten Studienendpunkten“, lautete das Thema der Ausschreibung 2018 für die Forschungsförderung des DMSG-Bundesverbandes. Auf Grundlage von unabhängigen Gutachten ist Marlene Tahedl von der Universität Regensburg für die Förderung ausgewählt worden. Die Doktorandin am Lehrstuhl für Psychiatrie in der biomedizinischen Bildgebung lenkt in ihrem Forschungsprojekt „Dynamische funktionelle Konnektivität als potentieller Biomarker für die Diagnostik/Prognostik bei MS“ den Fokus auf die Kommunikation zwischen den Hirnarealen.

Wie verändern sich Gehirnströme im Schub und in der Erholung? Das Ziel klingt aussichtsreich: Die Forscherin untersucht, wie die Netzwerke im Gehirn helfen, die Folgen eines Schubes zu reparieren. Ihr Forscherteam folgt der spannenden Frage: Ist das Kleinhirn eine funktionelle Reserve, die einspringt, wenn ein anderes System verletzt ist?

Im Bezirksklinikum Regensburg hat Marlene Tahedl der Redaktion der aktiv! und DMSG-Reporter Kevin einen Einblick in ihren Forschungsalltag gewährt: Als wir an einem sonnigen Samstag den MRT-Raum betreten, ist von der sonst üblichen Betriebsamkeit in den Fluren der Klinik keine Spur. Keine weißen Kittel sind zu sehen, auch der Wartebereich ist menschenleer. Das Forscherteam hat ein eigenes Zeitfenster für seine Untersuchungen erhalten und nimmt uns mit in den MRT-Bereich, dem zentralen Instrument ihrer Datengewinnung.

MRT (Magnetresonanztomographie) – viele MS-Erkrankte verbinden mit dieser elementaren Untersuchung zur Diagnosestellung und Überwachung des Verlaufs eine negative Erinnerung: den Gedanken an die bangen Stunden vor der Diagnose. Auch die Studienteilnehmer haben erst vor kurzer Zeit die Diagnose MS erhalten. Welche Ansatzpunkte das MRT für die Prognose des weiteren Verlaufs eröffnet, untersucht Marlene Tahedl in diesem frühen Stadium der Erkrankung. „Das Besondere an unserer Studie ist, dass wir Patienten untersuchen, die sich im ersten Schub der Multiplen Sklerose befinden“, erklärt die Forscherin. Der erste Scan erfolgt noch während des Schubs und dauert eine Stunde. Es ist wichtig, dass wir die Personen noch im Schub sehen, weil wir nur so sehen können: Wie verhält sich das Gehirn, wie verändert sich das Kommunikationsmuster im Gehirn im Schub und in der Erholung. Danach geht unsere eigentliche Arbeit los.“

aktiv!: „Wie gehen Sie bei Ihrer Forschung vor?“
Marlene Tahedl: „Der größte Teil unserer Arbeit erfolgt am Computer. Wir werten zahlreiche Daten aus und machen viel Statistik. Bis ein Datensatz so vorbereitet ist, dass wir ihn verwenden können, dauert es im Schnitt zehn Stunden pro Patient. Erster Schritt in unserer Studie ist, herauszufinden, was ist ein funktionierendes Muster? Erst im zweiten Schritt kann ich überlegen: Wie kann ich diese Netzwerke beeinflussen?

Was uns mehr interessiert als die üblichen MRT-Aufnahmen, sind die funktionalen Aufnahmen, das sogenannte f-MRT. Man weiß aus verschiedenen Studien, dass die Anzahl oder das Volumen der Läsionen weder mit der Schwere noch dem Verlauf der Erkrankung zusammenhängt – bekannt als das sogenannte klinisch-radiologische Paradox. Das bringt uns zu dem Schluss: Wenn es nicht in der Struktur liegt, liegt es vermutlich in der Funktion.

Die funktionale Konnektivität ist ein statistisches Maß, das beschreibt, wie stark zwei Hirnareale miteinander kommunizieren. Das Ganze wird mit einer funktionalen Kernspinfrequenz, dem f-MRT ausgezeichnet. Dazu müssen die Studienteilnehmer 22 Minuten still im MRT liegen, damit das BOLD-Signal aufgenommen werden kann. Als BOLD-Kontrast (von englisch blood oxygenation level dependent, also „abhängig vom Blutsauerstoffgehalt“) bezeichnet man in der MRT die Abhängigkeit des Bild-Signals vom Sauerstoffgehalt in den roten Blutkörperchen. So lassen sich die verschiedenen Sauerstoffgehalte des Blutes ermitteln. Auf diesem Weg können wir sagen: Wo sind Regionen aktiv im Gehirn und wo nicht? und berechnen, welche Gehirnareale miteinander kommunizieren. Unsere Aufgabe ist jetzt herauszufinden, was sich im Schub verändert. Das Spannende ist: Der Sauerstoffgehalt ändert sich in den verschiedenen Hirnarealen synchron. Dieses Muster können wir im f-MRT nachverfolgen und Netzwerke aufdecken. Netzwerke sind ein Zusammenschluss von Neuronen. Wichtig ist, zu verstehen, welche Art von Therapie welchen Einfluss haben kann. Wir wollen einen Biomarker entwickeln, um diese Netzwerke möglichst positiv zu beeinflussen. Eine Möglichkeit, wie man die Konnektivität dieser Netzwerke beeinflussen kann, besteht per transkranieller Magnetstimulation, kurz TMS. Das ist eine Technologie, bei der mit Hilfe starker Magnetfelder Bereiche des Gehirns sowohl stimuliert als auch gehemmt werden können. Das ist eine bei Depressionen anerkannte Therapie.“

aktiv!: „Welche Spuren hinterlässt ein Schub in den funktionalen Netzwerken?“
Marlene Tahedl:
„Nach dem ersten Schub bestehen sehr hohe Chancen für einen vollständigen Rückgang der Symptome. Deshalb haben wir bewusst Patienten mit verschiedenen Symptomen in die Studie eingeschlossen. Allen gemeinsam war: Bei der zweiten Untersuchung vier Wochen später war die Symptomatik weg. Wir haben festgestellt, dass obwohl die geschädigten Netzwerke bei den Patienten unterschiedlich waren, die Symptome gleich oder ebenfalls unterschiedlich waren. Bei der zweiten Untersuchung fanden wir die Gemeinsamkeit: Egal welches Netzwerk ausgefallen war, das Netzwerk das sich dazu geschaltet hat, kam immer aus dem Kleinhirn! Daraus leiten wir ab, dass im Kleinhirn möglicherweise eine funktionale Reserve liegt.“

aktiv!: „Warum gelingt dieser Reparaturprozess bei verschiedenen Patienten unterschiedlich gut?“
Marlene Tahedl: „Das Kleinhirn ist für Automatisierungsprozesse zuständig, wie zum Beispiel das Gehen. Im späteren Verlauf der MS scheint diese Lernkapazität erschöpft zu sein. Bei MS-Erkrankten bildet sich die Kommunikation der Module in den Netzwerken zurück. Hier unterscheidet sich die funktionale Konnektivität von MS-Patienten deutlich von der Kontrollgruppe. Der innere Zusammenhalt dieser Netzwerke scheint bei MS auseinanderzufallen.“

aktiv!: „Welche Fortschritte sind bei der Diagnostik zu erwarten?“
Marlene Tahedl: „Wir schauen uns die Patienten nach der Diagnose an. Nach einem Jahr erheben wir bei einem zweiten Termin die klinischen Scores. Wie verhält sich der funktionale Marker, den wir entwickeln wollen im klinischen Verlauf der Erkrankung? Unser langfristiges Ziel ist, dass wir mit dem Muster, das wir am Tag Null erheben, voraussagen können, wie die Situation in einem Jahr aussehen wird.“

aktiv!: „Was fasziniert Sie am Thema MS?“
Marlene Tahedl:
„Mehrere Dinge. Zum einen ist mein Onkel selbst an MS erkrankt. Ein weiterer Aspekt kam hinzu: Während meines Studiums der Psychologie hatten wir ein Seminar zum Thema MRT bei MS. Es gab die Möglichkeit, ein Forschungsprojekt zu machen. Seit diesem Tag hat mich das Thema fasziniert. Was für mich das Spannendste und auch eines der ungelösten Probleme bei der MS ist, ist dieser Verlauf: Es kommt ein Schub, es entstehen Läsionen, aber diese bilden sich wieder zurück. Warum bilden sich die Symptome? Was passiert im Gehirn? Die Kommunikation zwischen zwei Neuronen ist geschädigt, weil die Verbindung im Axon geschädigt ist. Spannend ist: Wenn der Schub vorbei ist, ist die Läsion nicht weg, aber nicht mehr entzündet. Warum passiert die Erholung, warum geht es dem Menschen wieder besser? Weil die Läsion bleibt, muss das Gehirn andere Wege finden, diesen Schaden zu kompensieren. Es müssen neue Verbindungen genutzt werden. Das ist das Ziel unserer Studie: Was passiert, welche Hirnareale ändern sich oder kommunizieren anders miteinander, damit diese Schubsymptomatik überwunden werden kann?“

aktiv!: „Ihre Forschung wird für den Zeitraum von 24 Monaten mit 112.850,00 Euro von der DMSG unterstützt. Warum ist die Forschungsförderung der DMSG so wichtig?“
Marlene Tahedl:
„Für mich ist die Förderung extrem wichtig. Ich wollte unbedingt am Thema MS arbeiten, aber an unserer Uni gab es keine MS-Gruppe, die sich mit MRT befasst hat. Viel Unterstützung auf technischer und intellektueller Ebene habe ich von Prof. Dr. Jens Schwarzbach vom Bereich Psychiatrie erhalten, aber es braucht auch eine finanzielle Unterstützung. Nur dank der DMSG-Förderung können wir diese Studie durchführen.“

 

Aufruf zur Teilnahme an der Studie
Ein großes Dankeschön richtet Tahedl auch an die Studienteilnehmer, die sich kurz nach der Diagnose oft in einer Art Schockzustand befinden und dennoch zur Teilnahme bereit sind: „Wir sind sehr dankbar für diese große Unterstützung, denn jeder einzelne Patient ist so wichtig. Um statistisch aussagekräftige Daten zu erheben, braucht man eine gewisse Anzahl an Patienten, um den Effekt auf Gruppenebene bestätigen zu können.“ Interessenten, die sich im Schub befinden (bzw. bis zu einer Woche danach) und für die Studie nach Regensburg kommen können, melden sich bitte unter der folgenden Mailadresse an: msforschung.regensburg@gmail.com
Mehr erfahren Sie auf www.dmsg.de und in den Video-Interviews mit Marlene Tahedl.

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Der an MS erkrankte DMSG-Reporter Kevin filmt die junge Forscherin Marlene Tahedl. Bild: DMSG-Bundesverband