Ein internationales Forscherteam haben einen tragbaren Hirnscanner für Ratten entwickelt, den die Tiere wie eine Mütze auf dem Kopf tragen. Dadurch können Neurowissenschaftler zukünftig die Gehirnaktivität beim Bewegungs-Verhalten der Tiere erfassen. Die Messung erfolgt dabei von Außen, ohne Eingriff ins Gehirn. Bisher waren solche Untersuchungen nur an ruhiggestellten Ratten möglich und nicht während die Tiere aktiv waren. Die neue Technik zur Hirnforschung am Tiermodell eröffne deshalb ganz neue Perspektiven, schreiben Daniela Schulz und ihre Kollegen.
In der Hirnforschung spielt die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) eine wichtige Rolle. Eine schwach radioaktiv markierte Substanz, die sich in aktiven Körpergeweben ansammelt, macht dabei Funktionen im Körperinneren sichtbar. Die Signale werden dazu von einem Gerät außerhalb des Körpers aufgenommen. Bei Untersuchungen von Tieren mussten diese jedoch bisher betäubt oder anderweitig bewegungsunfähig gemacht werden, damit keine Bildstörungen bei den Aufnahmen entstehen. Die Messung der Gehirnaktivität während eines bestimmten Verhaltens, war mit PET deshalb bislang nicht möglich. “Das Ziel war ein PET-Scanner, der sich mit dem Tier bewegt um die Hirnaktivität beim Bewegungsverhalten zu erfassen”, erklärt David Schlyer, Coautor der Studie.
Die Bemühungen resultierten schließlich in einem Miniatur-PET-Scanner, den die Ratten wie eine Mischung aus Mütze und Halsband tragen können. Das Messgerät wurde von den Entwicklern RatCap (Rattenmütze) getauft. Die Ratten schienen sich laut Forscherteam augenscheinlich gut an ihre PET-Scanner zu gewöhnen. Trotzdem maßen die Wissenschaftler zur Sicherheit die Konzentration des Stresshormons Corticosteron im Blut der Tiere. Kurz nach dem Anbringen der Geräte zeigten die Ratten zwar erhöhte Corticosteron-Werte, sie normalisierten sich aber, nachdem sich die Tiere offenbar an die RatCaps gewöhnt hatten.
Das erste Forschungsprojekt für RatCap war die Untersuchung der Konzentration des Botenstoffs Dopamin im Gehirn der Tiere, wenn sie sich bewegten. Überraschenderweise zeigte sich, dass der Dopaminlevel sank, wenn die Ratten aktiv waren. Das widerspricht bisherigen Erkenntnissen, nach denen der Dopaminspiegel mit der Aktivität steigt. “Unsere Methode liefert also Daten, die traditionelle Ansichten in Frage stellen und unser Verständnis des Dopaminsystems verbessern können”, sagt Studienleiterin Daniela Schulz sagt. Unabhängig von diesem ersten Studienerfolg dokumentierten diese Ergebnisse, dass RatCAP es erlaubt, Messungen von Hirnfunktionen mit Verhaltensweisen erfolgreich zu verknüpfen.
Daniela Schulz (Brookhaven National Laboratory, Upton) et al: Nature Methods, doi:10.1038/NMETH.1582 dapd/wissenschaft.de – Anke Biester
