Positronen- Emissions- Tomographie © FZ Jülich

Auch die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) zeigt die bei bestimmten Aufgaben aktiven Bereiche des Gehirns. Dem Patienten werden Substanzen injiziert, die eine Markierung aus kurzlebigen radioaktiven Atomen - Positronenstrahler - tragen. Meist handelt es sich um markierte kohlenstoff- (11C), Sauerstoff (15O) oder Fluor (18F) Verbindungen. Trifft ein Positron auf sein ebenso schweres, aber negativ geladenes Gegenstück, ein Elektron, wandelt sich die Masse beider Teilchen in Strahlung um. Diese wird mit ringförmig um den Schädel angeordneten Detektoren gemessen.

So lässt sich bis auf fünf bis zehn Millimeter genau berechnen, wo sich die markierten Substanzen im Hirn gesammelt haben. Die Dauer der Untersuchungen schwankt zwischen wenigen Sekunden und etlichen Minuten.

Die PET macht es nicht nur sichtbar, wo im Hirn gerade gearbeitet wird, sondern verrät auch den "Beruf" der Akteure. Dank der Vielfalt verwendbarer Substanzen können inzwischen ganz unterschiedliche biochemische und physiologische Gehirnvorgänge beobachtet werden: Markierte Desoxyglukose etwa wird dort angereichert, wo der Energieverbrauch besonders hoch ist.

Mit einigen Substanzen werden Botenstoffe des Gehirns und ihre Rezeptoren untersucht, die etwa bei psychischen Krankheiten oder Epilepsie verändert sind. So können beispielsweise epileptische Herde genau lokalisiert und chirurgisch behandelt werden, wenn Medikamente keine Hilfe bringen. Wieder andere Verbindungen machen die Ausdehnung von Tumoren sichtbar. Auch Medikamente lassen sich mit Positronenstrahlern markieren. So können ihr Weg im Körper und ihre Wirkung von außen verfolgt werden.