Es gibt verschiedene Methoden der Hirnforschung, die es uns ermöglichen, mithilfe von bildgebenden Verfahren in innere Strukturen des Schädels zu schauen, ohne diesen zu beschädigen oder den Patienten zu gefährden. Da diese verschiedenen Methoden zur Darstellung der Strukturen oder auch der Funktionen des Gehirns sehr vielfältig und komplex sein können und im Kernkurrikulum lediglich nach dem Prinzip von bildgebenden Verfahren anhand eines Beispiels gefragt wird, werden wir dir im folgenden Text zwei Methoden erklären. Achte dabei vor allem auf das Prinzip der Darstellung und halte dich nicht zu lange an kleinen Details auf.
Je nach Fragestellung behilft man sich in der Medizin verschiedenster physikalischer Prinzipien und Techniken. Besonders etabliert hat sich neben dem herkömmlichen Röntgenbild in den letzten Jahrzehnten das MRT (Magnetresonanztomografie) und das PET (Positronenemissionstomografie).
Das MRT wird vor allem zur detaillierten Darstellung der Gehirnstrukturen eingesetzt. Dabei werden mithilfe eines starken Magnetfeldes Protonenkerne in diesem Magnetfeld ausgerichtet. Diese springen dann nach kurzer Zeit wieder in ihre ursprüngliche Ausrichtung zurück und senden dabei einen kleinen radiologischen Impuls, welcher detektiert (festgehalten) wird. Je nach Gewebeeigenschaften geschieht dieser Rücksprung schneller oder langsamer, sodass man bei der Detektion der Frequenz Rückschlüsse auf den Wassergehalt des Gewebes erlangen kann. Das Ergebnis ist ein zweidimensionales Bild des Gehirns.
Ein eher funktionelles Verfahren ist das PET. Dazu wird dem Patienten ein leicht radioaktives Mittel gespritzt, welches durch das Blut vor allem dorthin transportiert wird, wo eine hohe Stoffwechselaktivität stattfindet. Dort zerfällt das Mittel, wobei Positronen frei werden. Diese treffen im Körper unmittelbar auf ein körpereigenes Elektron, wobei zwei Photonen frei werden. Diese bewegen sich exakt in einem Winkel von 180° in entgegengesetzte Richtungen. Ringförmige Detektoren um den Patienten fangen diese Photonen auf, bringen zwei Photonen in Zusammenhang und können dann durch den Zeitunterschied des Auftreffens den genauen Entstehungsort berechnen. Dadurch ist es möglich, das Gehirn detailliert abzubilden und stoffwechselaktive Regionen zu erkennen.
Bildgebende Verfahren sind physikalisch sehr kompliziert und du musst auf keinen Fall die Verfahren auswendig lernen. Versuche an dieser Stelle eher das Prinzip einmal nachzuvollziehen, dann bist du schon gut gewappnet, falls im Abitur mal ein ähnliches Verfahren vorgestellt wird.