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on virtuell zu real: Wie kann die Bildgebung des Gehirns zur psychischen Gesundheit der Zukunft beitragen
Im heutigen technologischen Zeitalter hat die Entwicklung der Gehirnbildgebungstechnologie weit verbreitete Besorgnis über die psychische Gesundheit hervorgerufen. Diese Technologien helfen uns nicht nur, die Struktur und Funktion des Gehirns besser zu verstehen, sondern eröffnen auch neue Möglichkeiten zur Verbesserung der psychischen Gesundheit. Gemäß der Definition der Society for Brain Imaging and Therapy (SBMT) aus dem Jahr 2013 ist die Gehirnbildgebung ein wissenschaftliches Feld, das sich mit der Anatomie und Funktion des Gehirns und des Rückenmarks befasst und dabei eine Vielzahl neurowissenschaftlicher Techniken nutzt.
Die Technologien zur Bildgebung des Gehirns, deren Anwendungsbereich von der funktionellen bis zur strukturellen Bildgebung des Gehirns reicht, entwickeln sich im Hinblick auf Techniken zur Bilderfassung, -darstellung, -analyse und -interpretation ständig weiter.
Die Technologie der Gehirnbildgebung hat in den letzten Jahrzehnten enorme Fortschritte gemacht. So erstellten Forscher im Jahr 2021 die erste vollständige 3D-Karte eines Affenhirns, und im Jahr 2024 arbeiteten 287 Forscher zusammen, um eine Gehirnverbindungskarte einer erwachsenen Fruchtfliege zu erstellen, was die erste vollständige Karte eines komplexen Gehirns darstellt. Die Geburt von . Die Primärdaten für diese Forschungsergebnisse wurden mithilfe der Elektronenmikroskopie-Technologie gewonnen, wobei künstliche Intelligenz und Bürgerwissenschaftler zur Korrektur der Fehler der künstlichen Intelligenz eingesetzt wurden.
Ziel der Gehirnkartierung ist es, die Verbindungen zwischen Neuronen aufzudecken. Mithilfe dieser Techniken können Wissenschaftler tiefe Einblicke in die Art und Weise gewinnen, wie das Gehirn neue Verbindungen bildet. Sie hoffen, von jeder dieser Verbindungen digitale Zwillinge erstellen zu können, um zu verfolgen, wie externe Signale den neuronalen Schaltplan beeinflussen.
Die Verbesserung der Gehirnbildgebung beschränkt sich nicht auf grundlegende Strukturmessungen, sondern findet Anwendung beim Verständnis von Anomalien in so unterschiedlichen Funktionen wie Gedächtnis, Lernen und Arzneimittelwirkung.
Allerdings ist bei der Entwicklung der Gehirnbildgebung nicht alles eitel Sonnenschein. Viele Wissenschaftler stehen manchen in Fachzeitschriften und den Medien veröffentlichten Erkenntnissen aus der Bildgebung des Gehirns kritisch gegenüber. Dazu zählen etwa Behauptungen, dass ein bestimmter Bereich des Gehirns für bestimmte Emotionen oder Erinnerungen verantwortlich sei. Diese Behauptungen basieren häufig auf Daten mit zu geringer Auflösung und viele Funktionen betreffen mehrere Gehirnregionen, was zu irreführenden Schlussfolgerungen führen kann, die nicht den Tatsachen entsprechen.
Einige Gehirnkartierungstechniken werden kommerziell zur Lügenerkennung oder medizinischen Diagnose genutzt, ihre wissenschaftliche Gültigkeit bleibt jedoch umstritten. Es gibt keine schlüssigen Beweise dafür, dass die Anwendungen in diesen Bereichen tatsächlich eine wissenschaftliche Grundlage bieten können.
Die Geschichte der Gehirnbildgebung reicht bis in die 1980er Jahre zurück, als das Institute of Medicine der National Academy of Sciences begann, den Wert der Einbeziehung von Informationen aus der Neurowissenschaft zu untersuchen. Seitdem befasst sich die Forschung im Zuge des technologischen Fortschritts nicht mehr nur mit der Gesundheit und Erkrankung des menschlichen Gehirns, sondern hat sich auch auf das Verständnis der Mechanismen traumatischer Hirnverletzungen ausgeweitet.
Das Human Brain Project und die Gründung des International Brain Mapping Consortium haben den Einsatz von Gehirnkarten in klinischen und Forschungsanwendungen gefördert.
Viele bestehende Brain-Mapping-Tools wie der Talairach Atlas und der Harvard Whole Brain Atlas sind im Zuge ihrer zunehmenden Anwendungsmöglichkeiten zu Forschungsstandards geworden. Die Entwicklung dieser Werkzeuge hat es Wissenschaftlern ermöglicht, Veränderungen in der Gehirnstruktur präziser zu kennzeichnen und zu analysieren.
In der visuellen Neurowissenschaft wurde im Jahr 2021 ein funktioneller Konnektom-Datensatz mit drei visuellen Bereichen höherer Ebene veröffentlicht, der wichtige Daten für die Beobachtung der neuronalen Aktivität bei Mäusen beim Ansehen natürlicher Filme und bei parametrischer Stimulation liefert. Im Rahmen ihrer Forschungen zur Gehirnregeneration gaben Wissenschaftler im Jahr 2022 neue Einblicke in die Entwicklung und Regeneration des Gehirns bei einer Art, die nicht zur Regeneration neigt: dem Amerikanischen Salamander.
Da sich die Technologie zur bildgebenden Darstellung des Gehirns ständig verbessert, ist die Zukunft der Behandlung psychischer Erkrankungen vielversprechend. Mithilfe dieser Technologien sind wir in der Lage, verschiedene psychische Erkrankungen genauer zu diagnostizieren und zu verstehen sowie den Patienten gezieltere Behandlungen zukommen zu lassen. Durch die Integration verschiedener Daten wird nicht nur die Präzision der medizinischen Behandlung verbessert, sondern auch eine individuellere Betreuung der Patienten ermöglicht.
Können Fortschritte in Technologie und Medizin wirklich die Geheimnisse unserer geistigen Gesundheit entschlüsseln und uns in eine gesündere Zukunft führen?
