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Das Gehirn besser verstehen: Helmholtz-Doktorandenpreis für Jülicher Forscherin

Jülich, 6. November 2019 – Dr. Miriam Menzel hat am heutigen Mittwoch den Helmholtz-Doktorandenpreis 2019 im Bereich Schlüsseltechnologien erhalten. Die Wissenschaftlerin vom Forschungszentrum Jülich hat in ihrer Doktorarbeit Methoden entwickelt, die eine genauere Kartierung der Nervenfaserbahnen im menschlichen Gehirn ermöglichen. Die Helmholtz-Gemeinschaft vergibt die Auszeichnung an Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die herausragende Leistungen während der Promotion erbracht haben.

Dr. Miriam MenzelPreisträgerin Dr. Miriam Menzel
Copyright: Forschungszentrum Jülich / Ralf-Uwe Limbach

Miriam Menzel beschäftigte sich in ihrer Doktorarbeit am Jülicher Institut für Neurowissenschaften und Medizin (INM-1) mit einem Mikroskopieverfahren, das als „3D Polarized Light Imaging“ bezeichnet wird. Bei dieser Technik werden hauchdünne Hirnschnitte, nicht dicker als ein menschliches Haar, mit polarisiertem Licht durchleuchtet. Aus den gemessenen Helligkeitsunterschieden lässt sich der räumliche Verlauf der Nervenfaserbahnen im Gehirn berechnen.

Mithilfe der Methoden, die Miriam Menzel im Zuge ihrer Doktorarbeit entwickelt und verfeinert hat, lassen sich komplexe Faserverläufe in Zukunft noch genauer rekonstruieren. Die Arbeit der promovierten Physikerin trägt somit dazu bei, den Aufbau und die Organisation des Gehirns besser zu verstehen. So konnte sie beispielsweise zeigen, dass die Lichtstreuung wichtige Zusatzinformationen enthält, die bisher nicht genutzt wurden. Für den Nachweis führte sie unter anderem Simulationen auf den Höchstleistungsrechnern des Jülich Supercomputing Centre (JSC) durch. Ein normaler PC hätte für die gesamten Berechnungen mehr als 1.300 Jahre benötigt.

Die Lichtstreuung tritt auf, wenn Licht durch Strukturen im Innern des Hirnschnittes abgelenkt wird. Anhand der Streumuster lassen sich, wie Menzel herausfand, auch komplexe Faserverläufe rekonstruieren, beispielsweise sich kreuzende, übereinanderliegende Nervenfasern. Mit dem herkömmlichen Verfahren ließen sich diese nicht genau verfolgen. Darüber hinaus entdeckte sie einen bis dahin noch nicht beschriebenen Effekt der Lichtabschwächung, der von der Schwingungsrichtung des Lichts abhängt und mit dessen Hilfe sich Informationen über bestimmte Gewebeeigenschaften gewinnen lassen.

Nutzen für Diagnose und Therapie

Ein detailliertes Netzwerkmodell des Gehirns ist nicht nur aus anatomischer Sicht interessant. Ein Vergleich mit MRT-Messungen kann beispielsweise die Analyse und Interpretation der MRT-Daten verbessern, und so zu einer besseren Früherkennung von Erkrankungen des Gehirns beitragen. Eine genaue Kenntnis der Nervenfaserverläufe hilft auch bei der Planung von Hirnoperationen und der Behandlung von Patienten. So sind für eine erfolgreiche Tiefenhirn-Stimulation, wie sie zur Behandlung der Parkinson-Krankheit angewendet wird, die Verbindungen der Nervenzellen in tiefer gelegene Hirnregionen von großer Bedeutung.

Dr. Miriam MenzelOtmar D. Wiestler, Präsident der Helmholtz-Gemeinschaft mit Preisträgerin Dr. Miriam Menzel bei der Preisübergabe im Futurium in Berlin.
Copyright: Jessica Wahl / Helmholtz

Der Helmholtz-Doktorandenpreis

Die Preisträgerinnen und Preisträger des Helmholtz-Doktorandenpreises erhalten jeweils 5.000 Euro Preisgeld für ihre weitere Forschung sowie monatlich 2.000 Euro für einen maximal halbjährigen Forschungsaufenthalt im Ausland. Mit der Auszeichnung möchte die Helmholtz-Gemeinschaft talentierte, junge Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler frühzeitig gezielt unterstützen und langfristig für die Forschung gewinnen.

Weitere Informationen:

Pressemitteilung vom 14. März 2019, "Neue Bildgebung für die Hirnforschung"

Forschungsgruppe „Faserbahnarchitektur“ (FA) am Institut für Neurowissenschaften und Medizin, Strukturelle und funktionelle Organisation des Gehirns (INM-1)

Essay „Fortschritt in der Gehirnforschung: Supercomputer ermöglichen eine genauere Kartierung der Nervenfaserbahnen“ von Miriam Menzel (pdf-Download)

Ansprechpartner:

Dr. Miriam Menzel
Institut für Neurowissenschaften und Medizin, Strukturelle und funktionelle Organisation des Gehirns (INM-1)
Tel.: +49 (0)2461 61-96359
E-Mail: m.menzel@fz-juelich.de

Pressekontakt:

Tobias Schlößer
Pressereferent, Forschungszentrum Jülich
Tel.: +49 (0)2461 61-4771
E-Mail: t.schloesser@fz-juelich.de