Einführung
Die Multiple Sklerose (MS) ist eine chronisch-entzündliche Erkrankung des zentralen Nervensystems, die sich durch vielfältige Symptome und einen oft unvorhersehbaren Verlauf auszeichnet. Eine frühzeitige Diagnose und Therapie sind entscheidend, um das Fortschreiten der Erkrankung zu verzögern und die Lebensqualität der Betroffenen zu erhalten. Die Magnetresonanztomographie (MRT) spielt dabei eine zentrale Rolle, insbesondere die funktionelle MRT (fMRT), die neue Einblicke in die Krankheitsmechanismen und Therapieansätze ermöglicht.
Die Rolle der MRT in der MS-Diagnostik
Die MRT ist ein bildgebendes Verfahren, das ohne belastende Röntgenstrahlung auskommt und eine hohe Auflösung bietet. Sie nutzt die Eigenschaften von Wasserstoffatomen, die sich in einem magnetischen Feld ausrichten. Dadurch können Entzündungsherde (Läsionen) in Gehirn und Rückenmark sichtbar gemacht werden, die typisch für MS sind.
Konventionelle MRT
Die konventionelle MRT ist ein wichtiger Baustein in der MS-Diagnostik. Sie liefert Schichtbilder des Gehirns und Rückenmarks, auf denen Gehirnstrukturen und insbesondere entzündliche Veränderungen sehr genau dargestellt sind. Die Diagnose MS kann gestellt werden, wenn im MRT an mindestens zwei typischen Stellen MS-Herde vorliegen.
Bei der Untersuchung wird häufig Gadolinium gespritzt, ein Kontrastmittel, das sich besonders in Entzündungsherden anreichert, die erst kürzlich entstanden sind. Dies hilft, aktive Entzündungsprozesse zu identifizieren.
Neben der Darstellung von Entzündungsherden kann die MRT auch Aufschluss über das Ausmaß der Gehirnatrophie (Schwund von Hirngewebe) geben, die von den Gewebeschädigungen im Gehirn verursacht wird. Infolge des Abbaus erweitern sich die Hirnkammern im Inneren des Gehirns und die Furchen an der Oberfläche des Gehirns, was auf MRT-Bildern erkennbar ist.
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Funktionelle MRT (fMRT)
Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) geht über die strukturelle Bildgebung hinaus und ermöglicht die Messung der Gehirnaktivität. Sie basiert auf der Annahme, dass aktive Hirnregionen einen erhöhten Sauerstoffbedarf haben, was zu Veränderungen im Blutfluss führt. Diese Veränderungen können mit der fMRT detektiert und visualisiert werden.
Die fMRT kann in zwei Hauptformen eingesetzt werden:
- Aufgabenbasierte fMRT: Hierbei werden den Patienten während der Untersuchung bestimmte Aufgaben gestellt, um spezifische Hirnregionen zu aktivieren.
- „Resting state“-fMRT: Bei dieser Methode wird die intrinsische Aktivierung des Gehirns gemessen, während der Patient keiner spezifischen Aufgabe nachgeht. Dies ermöglicht die Untersuchung von funktionellen kortikalen Netzwerken, die an kognitiven, motorischen und sensorischen Prozessen beteiligt sind.
Die „Resting state“-fMRT hat im Kontext der Alzheimer-Forschung eine Sonderstellung eingenommen, da sie Einblicke in die funktionelle Konnektivität des Gehirns ermöglicht. Es wird angenommen, dass Veränderungen in der funktionellen Konnektivität den strukturellen Veränderungen vorangehen.
Anwendung der fMRT bei MS
Bei MS kommt die fMRT oft zum Einsatz, um zu verstehen, warum kognitive Fähigkeiten wie das Arbeitsgedächtnis und die Konzentrationsfähigkeit eingeschränkt sein können. Studien haben gezeigt, dass die Gehirne von MS-Betroffenen bereits bei leichten Aufgaben "volle Kraft" leisten müssen.
In einer kleinen Studie wurde die funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) eingesetzt, um den Sauerstoffgehalt in bestimmten Hirnregionen während kognitiver Tests zu messen. Die Ergebnisse zeigten, dass der Sauerstoffgehalt im linken oberen Frontallappen bei MS-Betroffenen schon bei leichten Aufgaben sehr hoch war, während er bei gesunden Probanden mit der Schwierigkeit der Aufgaben anstieg. Dies deutet darauf hin, dass MS-Betroffene leichte Aufgaben als schwer empfinden.
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Vorteile und Herausforderungen der fMRT
Die fMRT bietet mehrere Vorteile:
- Sie ist eine nicht-invasive Methode zur Messung subtiler Veränderungen im Gehirn.
- Sie kann neue Einblicke in zentrale Wirkmechanismen von Medikamenten geben.
- Sie ermöglicht die Erforschung der Pathomechanismen neuropsychiatrischer Erkrankungen.
- Sie kann zur Objektivierung bisheriger Medikamentenwirkungen und zur Entwicklung neuer Pharmakotherapien genutzt werden.
Allerdings gibt es auch Herausforderungen:
- Die Interpretierbarkeit der Netzwerkänderungen auf Einzelpersonenebene ist derzeit begrenzt.
- Es ist schwierig, die Veränderungen in der funktionellen Konnektivität, die auf normalen Alterungsprozessen basieren, von den Konnektivitätsänderungen beim Auftreten der MS-Pathologie zu unterscheiden.
- Es bedarf einheitlicher Scan- und Analyseprotokolle sowie homogener Ein- und Ausschlusskriterien von Untersuchungsteilnehmern zur besseren Vergleichbarkeit der Studienergebnisse.
Fortschritte in der fMRT-Forschung bei MS
An der MedUni Wien wurde im Rahmen eines Forschungsprojekts eine neue MRT-Technik angewandt, die den Weg zu einer schnelleren Bewertung der Krankheitsaktivität bei MS ebnen könnte. Die Studie nutzte MR-Spektroskopie mit einem sieben Tesla starken Magneten, um neurochemische Veränderungen im Gehirn von MS-Patienten mit denen von gesunden Kontrollpersonen zu vergleichen.
Die Forscher konnten MS-relevante Neurochemikalien identifizieren und Gehirnveränderungen in Regionen sichtbar machen, die in der konventionellen MRT unauffällig erscheinen. Einige dieser Veränderungen treten schon früh im Krankheitsverlauf auf und können auch das weitere Fortschreiten der Krankheit vorhersagen.
Die Rolle der Lumbalpunktion in der MS-Diagnostik
Neben der MRT spielt die Lumbalpunktion eine wichtige Rolle bei der Diagnose von MS. Bei diesem Verfahren wird Rückenmarksflüssigkeit entnommen, die auf bestimmte Entzündungsmarker untersucht wird.
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Die Entnahme erfolgt über eine Hohlnadel, die zwischen die Lendenwirbel eingeführt wird. Da die Lumbalpunktion schmerzhaft sein kann, wird eine lokale Betäubung angeboten. Die Lumbalpunktion ist grundsätzlich eine ungefährliche Untersuchung, auch wenn sie oft als unangenehm empfunden wird. Es besteht keine Gefahr, dass das Rückenmark durch die Nadel verletzt wird, da sich an der Einstichstelle kein Rückenmark befindet.
Die Lumbalpunktion wird bevorzugt in sitzender Position durchgeführt, wobei der Rücken so rund wie möglich gemacht wird („Katzenbuckel“).
Bedeutung einer frühzeitigen Diagnose und Therapie
Eine möglichst frühe Diagnose und Therapie ist bei Multipler Sklerose (MS) ausschlaggebend, um ein Fortschreiten der Erkrankung zu verzögern. Der frühzeitige Einsatz einer verlaufsmodifizierenden Therapie kann den Krankheitsverlauf von Anfang an günstig beeinflussen.
Neuronale Plastizität und MS
Wissenschaftler haben nachgewiesen, dass sich das menschliche Gehirn permanent verändert. Dieser Vorgang wird neuronale Plastizität genannt und beschreibt den Prozess des lebenslangen Lernens, die Eigenart von Nervenzellen und Synapsen, sich aufgrund fortlaufender Prozesse in ihrer Funktion anzupassen. So lernt das Gehirn, dem Verlust an Hirnvolumen entgegenzuwirken. Die Plastizität des Gehirns kann bei MS-Patienten dazu führen, dass die Gehirnatrophie erst spät erkannt wird.