Wenn das Herz schlägt, pulsiert nicht nur der Körper, auch das Gehirn bewegt sich im Takt. Mit jedem Herzschlag weiten und verengen sich unzählige winzige Blutgefäße, die das Gehirn mit Sauerstoff versorgen und Abfallstoffe abtransportieren.

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Diese rhythmischen Bewegungen lassen sich jetzt erstmals präzise messen – dank einer neu entwickelten, nichtinvasiven MRT-Methode der University of Southern California (USC). Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature Cardiovascular Research veröffentlicht.

„Die Pulsation der Arterien ist wie eine natürliche Pumpe des Gehirns“, erklärt der Neurologe Danny Wang von der USC. „Sie hilft dabei, Flüssigkeiten zu bewegen und Abfallstoffe zu beseitigen. Jetzt können wir zum ersten Mal im lebenden Menschen beobachten, wie sich diese winzigen Gefäße mit dem Alter verändern.“

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Die kleinsten Bewegungen sichtbar gemacht

Die neue Technik kombiniert zwei fortschrittliche Magnetresonanztomografie-Verfahren: VASO (Vascular Space Occupancy) und ASL (Arterial Spin Labeling). So lassen sich minimale Volumenveränderungen in den Mikrogefäßen erfassen, und zwar über den gesamten Herzzyklus hinweg.

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Mit dieser Methode untersuchte das Forschungsteam die Gehirne von elf jüngeren Teilnehmern (zwischen 20 und 30 Jahren) und zwölf älteren (zwischen 55 und 65 Jahren). Das Ergebnis: In der sogenannten weißen Substanz – jenen tiefen Hirnregionen, die Nervenbahnen miteinander verbinden – nahmen die Pulsbewegungen mit dem Alter deutlich zu. Besonders ausgeprägt war dieser Effekt bei Teilnehmern mit Bluthochdruck.

„Unsere Ergebnisse passen zu früheren Tierstudien, die zeigen, dass sich die Gefäße im weißen Hirngewebe im Laufe des Lebens stärker ausdehnen und zusammenziehen“, sagt Fanhua Guo, Neurowissenschaftler an der USC und Hauptautor der Studie.

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Mögliche Verbindung zu Alzheimer

Warum diese Zunahme auftritt, ist noch unklar. Eine Hypothese lautet, dass sich die Dichte des feinen Gefäßnetzes im Gehirn mit dem Alter verringert. Dadurch könnten die verbleibenden Arterien die Druckwellen des Blutes schlechter abfangen, sie „pumpen“ also stärker. Diese übermäßigen Pulsationen könnten wiederum den Abfluss der Gehirnflüssigkeit (Liquor) behindern, die Abfallstoffe wie Beta-Amyloid abtransportiert, ein Protein, das bei Alzheimer-Patienten vermehrt vorkommt.

Tatsächlich zeigen frühere Studien, dass übermäßige Pulsationen in größeren Hirnarterien mit kognitiven Einbußen und einem erhöhten Risiko für Demenz zusammenhängen. Die neuen Ergebnisse könnten nun helfen, diesen Zusammenhang auf Mikroebene besser zu verstehen.

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Perspektive für Diagnostik und Prävention

Für die Forschung ist das Verfahren ein Durchbruch: Zum ersten Mal lässt sich die Dynamik der kleinsten Blutgefäße im lebenden menschlichen Gehirn beobachten und das ohne operative Eingriffe. Langfristig könnte die Methode dabei helfen, Frühwarnzeichen für Demenz zu erkennen oder den Verlauf von Erkrankungen wie Alzheimer genauer zu verfolgen.

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„Das ist erst der Anfang“, sagt Studienleiter Wang. „Unser Ziel ist, diese Technologie aus dem Forschungslabor in die klinische Praxis zu bringen – damit sie eines Tages bei der Diagnose, Prävention und Behandlung von Demenz helfen kann.“