Fetal-MEG: eine Geschichte von SQUIDs, flüssigem Helium, winzigen Gehirnen und zwei Städten einen Ozean voneinander entfernt
Eine Langzeitbelichtung einer fetalen MEG-Sitzung mit visuellen Stimuli.
Eine Langzeitbelichtung einer fetalen MEG-Sitzung mit visuellen Stimuli.
Wie entwickelt sich das menschliche Gehirn? Und wann beginnt der Geist?
Fetale MEG ist ein Werkzeug, um diese Fragen zu beantworten. MEG steht für Magnetenzephalographie. Das ist ein langes, kompliziertes Wort, aber es bedeutet im Grunde: eine Technologie, die die vom Gehirn erzeugten Magnetfelder misst. Das Gehirn erzeugt elektrische Ströme, und jeder dieser Ströme erzeugt ein sehr schwaches Magnetfeld. Diese Magnetfelder liefern uns Informationen über sensorische Verarbeitung und Wahrnehmungsprozesse. Dafür wird MEG eingesetzt. Fetale MEG ist dieselbe Technologie, angewendet auf Feten nach der 25. Schwangerschaftswoche, meist im dritten Trimester.
Das ist eine schwierige Aufgabe. Die Magnetfelder des Gehirns sind schwach – etwa eine Milliarde Mal schwächer als das Magnetfeld, das eine Kompassnadel bewegt. Und beim fetalen Gehirn ist es noch schwächer.
Die Lösung? Im Moment sind es SQUIDs. Nein, nicht das Meerestier. SQUIDs sind supraleitende Quantensensoren. Sie werden durch flüssiges Helium extrem kalt gehalten. In diesem Helium-Bad können sie unglaublich schwache Magnetfelder erfassen, wie die des fetalen Gehirns. Allerdings erfassen sie auch die Magnetfelder des mütterlichen Herzens und des fetalen Herzens. Diese anderen Magnetfelder sind zwar ebenfalls schwach, aber deutlich „lauter“ als das Magnetfeld des fetalen Gehirns – wodurch es schwer zu „hören“ ist. Das leise fetale Gehirn inmitten dieses Rauschens wahrzunehmen, ist eine echte technische Herausforderung.
Diese Herausforderung geht noch weiter. SQUIDs müssen in einem speziell geformten Behälter, einem sogenannten Dewar, aufbewahrt werden. Bei einem gewöhnlichen MEG-System ist der Dewar wie ein Helm geformt, passend für einen erwachsenen Kopf. Für die fetale MEG ist das jedoch die falsche Form. Die SQUIDs müssen in einer Hülle untergebracht werden, die der Form des schwangeren Bauches entspricht.
Tübingen, eines von weltweit zwei Standorten für fetale MEG.
Wegen dieser letzten Herausforderung ist fetale MEG selten. Weltweit gibt es nur zwei Standorte mit SQUID-Systemen für fetale MEG. Beide Systeme heißen SARA – kurz für „SQUID Array for Reproductive Assessment“. Das erste ist seit dem Jahr 2000 in Little Rock, Arkansas, in Betrieb, betrieben von der University of Arkansas for Medical Sciences. Das zweite ist seit 2008 in Tübingen in Betrieb, betrieben vom Universitätsklinikum Tübingen und dem Helmholtz Zentrum München.
University of Arkansas for Medical Sciences, Standort des zweiten fetalen MEG-Systems. Foto: Wikipedia-Nutzer Mmcnell, CC BY-SA 3.0.
Entdecken Sie, wo weltweit MEG-Forschung stattfindet → (auf Englisch)
Diese Webseite widmet sich der Dokumentation der Erkenntnisse dieser beiden Forschungszentren und macht ihre Arbeit einem breiten Publikum zugänglich.