Optisch gepumpten Magnetoenzephalografie (OPMEG)

Die Universitätsmedizin Bonn bekommt nun eine neuartige Forschungsinfrastruktur zur „Optisch gepumpten Magnetoenzephalografie“ (OPMEG) des Gehirns. Prof. Dr. Dominik Bach, Hertz-Professor für Künstliche Intelligenz und Neurowissenschaften an der Universität Bonn, errichtet auf dem Campus des Universitätsklinikums Bonn (UKB) eine solche Forschungsinfrastruktur. Das Projekt wird in den nächsten drei Jahren aus dem EFRE/JTF-Programm der Europäischen Union und von der Landesregierung NRW mit fast vier Millionen Euro gefördert.

OPMEG-Infrastruktur: Präzise Messungen im Gehirn bei Bewegung

Die OPMEG-Infrastruktur entsteht im Untergeschoss des Life & Brain-Gebäudes auf dem Bonner Campus. Das Verfahren basiert auf der Messung winziger Magnetfelder, die entstehen, wenn Gehirnzellen aktiv sind. Ein spezieller Helm mit Sensoren erfasst diese Felder.

Das Bild zeigt eine Hilfskraft von Prof. Dominik Bachs Team am University College London mit Messhelm und dem Prototyp der neuen OPMEG-kompatiblen VR-Brille. © Steven Lieu/Universität Bonn

„Im Gegensatz zu klassischen Messverfahren wie Kernspintomographie oder traditionelle Magnetoenzephalographie können sich die Personen während der Messung bewegen“, erklärt Prof. Dr. Dominik Bach. „Darüber hinaus sind im Vergleich zum EEG viel genauere Messungen möglich.“

Die Untersuchungen finden in einer mehrere Quadratmeter großen, abgeschirmten Kabine statt, die sicherstellt, dass die Messergebnisse nicht durch äußere Einflüsse wie das Erdmagnetfeld verfälscht werden.

Messungen in virtueller Realität

Mit der OPMEG können die Hirnströme von Personen in Bewegung aufgezeichnet werden. Dabei geht es nicht nur um unwillkürliche Bewegungen bei Erkrankungen wie Epilepsie oder Parkinson, sondern auch um gezielte Bewegungen, etwa bei räumlicher Navigation oder der Flucht aus simulierten Gefahrensituationen.

Prof. Bach und sein Team haben dafür eine OPMEG-kompatible VR-Brille entwickelt, die reale Umgebungen in virtueller Realität simuliert.

Eine Untersuchung dauert im Schnitt bis zu anderthalb Stunden. Dabei bekommt die Testperson den Messhelm aufgesetzt und je nach Studie weitere Sensoren, etwa für Puls oder Bewegungen. Anschließend betritt die Person die Kabine und löst Aufgaben – häufig in Form eines Spiels –, um bestimmte Hirnareale gezielt anzusprechen. Während der Pausen kann sich die Person auf einer Sitzgelegenheit ausruhen. Ein Projektmitglied überwacht die Messdaten währenddessen auf mehreren Monitoren im Vorraum, bevor sie später computergestützt ausgewertet werden.

Sensortechnik zur Hirnstrommessung in Bewegung nutzt Quanteneffekte

„Die OPMEG erlaubt es auch, Hirnmessung sowie Verhaltens- und Bewegungsstudien miteinander zu kombinieren“, sagt Bach. „Dies war vorher nicht oder nur mit sehr viel niedrigerer Datenqualität möglich.“